DE3303100A1

DE3303100A1 - Fernsehkamera

Info

Publication number: DE3303100A1
Application number: DE19833303100
Authority: DE
Inventors: Yoshio Kawasaki Kanagawa Mori; Kazushige Sagamihara Kanagawa OOi; Sumio Yokohama Kanagawa Sakai; Nobuaki Tokyo Yoshida
Original assignee: Nippon Kogaku Tokyo KK; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd; Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1982-02-05
Filing date: 1983-01-31
Publication date: 1983-08-18
Also published as: DE3303100C2; JPS58134578A; US4480269A; JPH0434348B2; NL8300289A

Description

Bezeichnung: Fernsehkamera

Anmelder: 1. NIPPON KOGAKU K.K.

2. TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehkamera mit einer Abbildungsoptik und mit einer in der Bildebene dieser Abbildungsoptik befindlichen, das Bild des fernsehmäßig zu übertragenden Gegenstandes in ein elektrisches Signal umwandelden Bildaufnahmeeinrichtung.

Die aus dem Stand der Technik bekannten, sogenannten Filter für Fernsehkameras umfassen beispielsweise ein infrarotes Kantenfilter und ein die Farbtemperatur umwandeldes Filter. Alle diese Filter arbeiten statisch, ihr Nachteil besteht darin, daß sie keine dynamischen Spezialeffekte im Bild hervorrufen können.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Filter zu vermeiden und eine Fernsehkamera mit einem Filterteil anzugeben, das eine elektrooptische Lichtsteuereinrichtung zur Erzeugung dynamischer Spezialeffekte aufweist. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine mit einem Filterbereich ausgerüstete Fernsehkamera zu schaffen, die dynamische Spezialeffekte ermöglicht, wobei selektiv ein Bereich mit einer unterschiedlichen Helligkeit im Bild erzeugt wird und die Ausbreitung dieses Bereichs in Abhängigkeit von der Zeit geändert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst,

(a) daß im Lichtweg der Abbildungsoptik eine elektrooptische Lichtsteuereinrichtung angeordnet ist, die in eine Vielzahl von Teilabschnitten unterteilt ist, von denen jeder

in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Signal seine Durchlässigkeit für Licht ändert, und

(b) daß ein Ansteuerteil elektrisch mit dieser elektrooptisehen Lichtsteuereinrichtung dergestalt verbunden ist, daß an jeden einzelnen Teilabschnitt aus der Mehrzahl von Teilabschnitten in einer vorgegebenen Abfolge ein elektrisches Signal anlegbar ist und dabei die Lichtdurchlässigkeit der Lichtsteuereinrichtung selektiv und zeitabhängig verändert wird.

Erfindungsgemäß wird also die Lichtdurchlässigkeit für auf die Bildebene der Fernsehkamera fallendes Licht durch das Anlegen eines elektrischen Signals variiert. Insbesondere ist erfindungsgemäß der Bereich mit unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit der elektrooptischen Lichtsteuereinrichtung unterteilt in eine Vielzahl von Teilabschnitten, wobei diese Teilflächen selektiv durch das elektrische Signal eingestellt und angesteuert werden. Die Ansteuervorrichtung steuert und treibt die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung an, wodurch ein elektrisches Signal selektiv an die Teilabschnitte des Filters angelegt wird und der Gesamtbereich der Teilabschnitte mit unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit innerhalb des Bildes zeitabhängig verändert wird.

Erfindungsgemäß kann die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung insbesondere eine elektrochrome Einrichtung oder eine Flüssigkristalleinrichtung.aufweisen. Eine vollständig in Festkörpertechnologie aufgebaute, elektrochrome Einrichtung, wie sie in der US-PS 4 350 414 oder der entsprechenden deutschen DE-OS 30 23 846 beschrieben ist, kann vorteilhaft im Rahmen der Erfindung verwendet werden.

Erfindungsgemäß kann die Fernsehkamera wie folgt betrieben

werden: Wird die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung des Filters nicht angesteuert, so wird das einfallende Licht durch die Abbildungsoptik direkt auf den Bildschirm der Bildaufnahmeeinrichtung, zum Beispiel eine Bildaufnahmeröhre oder eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, abgebildet und durchgelassen. Wird jedoch die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung mittels eines vorgegebenen Bildmustersignals angesteuert, so werden dynamische Spezialeffekte hervorgerufen, wobei zum Beispiel sich ein dunkler Bereich von oben nach unten oder von links nach rechts im Bild ausbreitet. Dies ist insbesondere vorteilhaft und wirksam beim Übergang von einer Aufnahme zu einer anderen.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im folgenden näher erläutert und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Fernsehkamera nach der Erfindung mit einer Bildaufnahmeeinrichtung und einem Filter,

Fig. 2 einen schematisch dargestellten Längsschnitt durch ein spezielles Ausführungsbeispiel für die Ausführung des Filters,

Fig. 3 einen schematisch dargestellten Längsschnitt, aus dem ein Teil eines als Beispiel dienenden Aufbaus eines elektrochromen Elements im Filter ersichtlich ist,

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine Anordnung eines Musters transparenter Elektrode in einem Filter, gesehen von vorn,

Figuren

5a - 5e jeweils ein Beispiel für ein sich zeitlich veränderndes Muster eines Filters,

— D "~

Figuren	6e
6a -	7
Fig.	8
Fig.	9
Fig.	10
und

ein anderes Beispiel für ein sich zeitlich veränderndes Muster des Filters,

ein schematisch dargestellter Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel für den Aufbau des Filters, ein schematisch dargestellter Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Filteraufbau, und

eine schematische Darstellung für Muster des Filters nach anderen Ausführungsbeispielen.

Die in Figur 1 gezeigte Fernsehkamera ist allgemein mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet, sie hat eine Abbildungsoptik 1, durch die ein Bild eines zu übertragenden Gegenstandes erhalten wird und ein Filter 2, das hinter der Abbildungsoptik 1 angeordnet ist und eine elektrooptische Lichsteuereinrichtung aufweist. In der Bildebene der Abbildungsoptik 1 ist eine Bildaufnahmeeinrichtung 3 vorgesehen, die das Bild des zu übertragenden Gegenstandes, das in der Bildebene erscheint, in ein elektrisches Signal umwandelt. Zur Auswahl des Arbeitsmusters des Filters 2 ist eine Musterwahleinrichtung 5 vorgesehen. Weiter ist eine Ansteuervorrichtung 4 vorhanden, die in Abhängigkeit vom Ausgang der Musterwahleinrichtung 5 die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung des Filters 2 in unterschiedlichen Operationszuständen einstellt und steuert. Im Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung 3 als ladungsgekoppelter Speicher ausgebildet, sie kann auch eine Bildaufnahmeröhre sein. Im Ausführungsbeispiel ist das Filter 2 im Lichtweg zwischen der Abbildungsoptik 1 und der Bildaufnahmeebene der Bildaufnahmeeinrichtung 3 angeordnet, im einzelnen befindet sie sich unmittelbar vor der Bildebene. Wenn die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung nicht angesteuert

ist; ist das Filter 2 über seine gesamte Fläche transparent,. so daß das Bildlicht auf die Bildebene fällt. Ist die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung jedoch angesteuert, so wird das Filter 2 in einem Teil seiner Fläche undurchlässig, die Ausdehnung dieses undurchlässigen Bereichs wird schrittweise geändert, wie im folgenden noch beschrieben ist.

In Figur 2 ist ein schematisch dargestellter Längsschnitt eines ersten Ausführungsbespiels des Filters 2 gezeigt. Dieses Filter 2 hat elektrooptisch^ Lichtsteuerelemente oder ein erstes elektrochromes Element 7 und ein zweites elektrochroities Element 14 (im folgenden als erstes EC-Element 7 und als zweites EC-Element 14 bezeichnet), die an den Seiten eines transparenten Trägers aus Glas oder Kunststoff ausgebildet sind. Das Filter 2 ist mittels eines transparenten Klebstoffs auf die Bildaufnahmefläche der Bildaufnahmeeinrichtung 3 aufgeklebt. Das erste EC-Element 7 weist eine gemeinsame transparente Schichtelektrode 8, eine elektrochrome Farbgebungsschicht --1-2—und eine transparente, gemusterte Schichtelektrode 13 auf, die in.dieser Reihenfolge ausgehend von der Seitenfläche des transparenten Trägers 6 übereinander angeordnet sind. Das zweite EC-Element 14 hat eine gemeinsame transparente Schichtelektrode 14, eine elektrochrome Farbgebungsschicht 16 und eine gemusterte, transparente Schichtelektrode 17, die wiederum in dieser Reihenfolge ausgehend von der Seitenfläche des transparenten Trägers 6 angeordnet sind. Das erste und das zweite EC-Element 7 bzw. 14 sind im wesentlichen gleichartig ausgebildet, ein Beispiel für den Aufbau eines ersten EC-Elements 7 ist in Figur 3 gezeigt. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 erstreckt sich die gemeinsame, transparente Schichtelektrode 8 über praktisch die gesamte Oberfläche des transparenten Trägers 6. Die Farbgebungsschicht 12 umfaßt eine erste elektrochrome Schicht 9, die beispielsweise

aus Iridiumhydroxyd aufgebaut ist und Farboxydationseigenschaften aufweist, einer gut ionenleitenden Schicht 10, die beispielsweise aus Tantaloxyd hergestellt ist und eine zweite elektrochrome Schicht 11, die beispielsweise aus Wolframoxyd hergestellt ist und reduzierenden Färbungseigenschaften hat. Die erste elektrochrome Schicht 9, die gut ionenleitende Schicht 10 und die zweite elektrochrome Schicht 11 sind gleichmäßig übereinander auf der gemeinsamen transparenten Elektrode 8 in der angegebenen.Reihenfolge aufgebracht. Auf der zweiten elektrochromen Schicht ist eine transparente, gemusterte Elektrodenschicht 13 angeordnet, die eine Vielzahl transparenter Elektrodenstreifen hat, die in bestimmten Abständen angeordnet sind. Die den Elektrodenstreifen der transparenten, gemusterten Elektrodenschicht 13 gegenüberliegenden Bereiche der Farbgebungsschicht 12 sind für eine Färbung ausgelegt. Wie im einzelnen in der bereits oben erwähnten US-PS 4 350 414 beschrieben ist, wird ein derartiges EC-Element mittels eines Schichtverfahrens hergestellt, beispielsweise durch Aufdampfen im Vakuum, jede der Schichten 8, 9, 10, 11 und 13 liegt in der Form eines sehr dünnen Films vor.

Das zweite EC-Element 14 hat eine ähnliche Schichtstruktur wie das soeben beschriebene erste EC-Element 7. Die streifenförmigen Elektroden seiner transparenten, gemusterten Elektrodenschicht 17 sind nebeneinander in einer rechtwinklig zu denen der transparenten, gemusterten Elektrodenschicht 13 des ersten EC-Elements 7 angeordnet, wie Figur 4 zeigt. Während das erste und das zweite EC-Elements 7 und 14 im nicht angesteuerten Zustand transparent ist, färbt es sich und verschlechtert seine Lichtdurchlässigkeit, wenn ein elektrisches Signal mit einer eine Farbgebung hervorrufenden Polarität zwischen der gemeinsamen transparenten Schichtelektrode 8 oder

15 und der gemusterten, transparenten Elektrodenschicht 13 oder 17 angelegt und dadurch das EC-Element 7 oder 14 angesteuert wird. Im Ergebnis wird durch ein selektives Anlegen eines'^elektrischen Signals an die streifenförmigen Elektroden der musterartig ausgebildeten transparenten Elektrodenschicht 13 oder 17 die Lichtdurchlässigkeit derjenigen Bereiche der Färbungsschicht 12 verändert, die den ausgewählten Streifenelektroden gegenüber liegen.

Wenn also, anders ausgedrückt, beispielsweise ein "vertikal überstreichendes Farbmuster" mittels der Musterwahleinrichtung 5 eingestellt wird, steuert die Ansteuervorrichtung 4 in Abhängigkeit von dem entsprechenden Ausgangssignal der Musterwahleinrichtung 5 das erste EC-Element 7 so an, daß ein elektrisches Signal an die streifenförmigen Elektroden der gemusterten, transparenten Schichtelektroden 13 von oben nach unten schrittweise in zweitlicher Reihenfolge angelegt wird. Dadurch breitet sich ein gefärbter Bereich schrittweise von den gestrichelt eingezeichneten, oberen Elektrodenstreifen zu den unteren Elektrodenstreifen in der Reihenfolge der Figuren 5b, 5c, 5d und 5e im lichtdurchlässigen Bereich 2a des Filters 2 aus, dieses Filter ist in dem in Figur 5a gezeigten Zustand transparent. Dadurch wird ein dynamischer Spezialeffekt erreicht, das Bild wird zunehmend ausgehend von oben nach unten abgedunkelt. Dabei kann die Lichtdurchlässigkeit des gefärbten Bereichs dadurch geeignet eingestellt werden, daß das von der Ansteuervorrichtung 4 abgegebene elektrische Signal eingestellt wird. Das Maß der Abdunklung des Bildes kann somit beliebig eingestellt werden.

Ist andererseits mittels der Musterwahleinrichtung 5 eine "horizontal überstreichende Farbmusterung" eingestellt, so dehnt, in gleicher Weise wie dies oben beschrieben wurde, das zweite EC-Element 14 den gefärbten Bereich schrittweise

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- ίο -

von links nach rechts in zeitlicher Abfolge aus. Sind weiterhin vertikale und horizontale Farbuberdeckungsmuster gemeinsam gewähnlt, so wird ein dynamischer Spezialeffekt hervorgerufen, bei dem der durch Strichelung angedeutete, gefärbte Bereich in Figur 6 sich über den gesamten, transparenten Bereich und in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Richtungen ausdehnt,, wie in den Figuren 6a bis 6e gezeigt ist.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite EC-Element 7 und 14 Rücken an Rücken an den Seitenflächen eines einzigen transparenten Trägers 6 angeordnet. Dieser Aufbau kann, wie aus Figur 7 ersichtlich ist, abgewandelt werden. Hierbei ist nur das erste EC-Element 7 an einer Seite des transparenten Trägers 6 angeordnet. Das zweite EC-Element ist unmittelbar auf den Bildschirm der Bildaufnahmeeinrichtung 3 mittels eines schichtweisen Auftragens angebracht. Die beiden EC-Elemente 7 und 14 sind mittels eines transparenten Klebers 18 miteinander verbunden und stehen einander gegenüber. Der in Figur 7 gezeigte Aufbau hat den Vorteil, daß die beiden EC-Elemente 7 und 14 näher zueinander und näher bezüglich des Bildschirms angeordnet sind. Dadurch werden die Ränder der Begrenzungen der gefärbten Bereicht, die im Bild erscheinen, schärfer.

Figur 8 zeigt den Aufbau eines Filters 2 gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels. Dieses Filter 2 hat ein erstes EC-Element 7, das auf einem transparenten Träger 6 aufgebaut ist und ein zweites EC-Element 7', das auf einem anderen transparenten Träger 6¹ aufgebaut ist. Die streifenförmigen Elektroden des letzteren sind in derselben Richtung angeordnet und haben denselben Abstand wie die streifenförmigen Elektroden der Schicht 13 des ersten EC-Elements 7. Die beiden EC-Elemente 7, 7¹ sind mittels eines transparenten Klebers 18 so mit-

- li -

einander verbunden, daß ihre gemusterten Schichtelektroden 13 und 13' einander gegenüber stehen und daß die einzelnen Elektroden einer der beiden gemusterten Schichtelektroden den Zwischenräumen zwischen benachbarten Streifenelektroden der anderen gegenüber liegen. Damit sind also die beiden gemusterten Schichtelektroden phasenmäßig gegeneinander versetzt. Der transparente Träger 6¹ ist unmittelbar vor der Bildaufnahmeeinrichtung 3 angeordnet. Wenn in diesem Fall die Breite der einzelnen Streifenelektroden der gemusterten, transparenten Schichtelektroden 13 oder 13' größer als die entsprechende Breite der Zwischenräume der jeweils anderen, gemusterten Schichtelektrode 13' oder 13 gewählt wird, ist es möglich, durch schrittweises Ansteuern der beiden EC-EIemente 7 und T ein dichtes, spaltfreies Anfärben des gesamten Bereichs des Filters 2 zu erreichen. Vorteilhaft kann. der Bildaufnahmeschirm der Bildaufnahmeeinrichtung 3 selbst anstelle der transparenten Basis 6" verwendet werden, dadurch wird das zweiter EC-Element 7' direkt auf dem Bildschirm ausgeführt.

Gemäß der Erfindung ist der Anfärbungsbereich des Filters nicht auf horizontale und vertikale Streifenformen beschränkt, wie sie in den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt wurden. Andere Muster sind möglich, beispielsweise ist ein abschnittsweiser Färbungsbereich möglich, bei dem das Bild radial in Sektoren unterteilt wird, wie dies in Figur 9 gezeigt ist. Andererseits ist eine kreisförmige Kolorierung möglich, wenn das .Bild konzentrisch aufgeteilt wird, wie dies in Figur 10 gezeigt ist.

Wenn auch in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen das Filter sehr nahe am Bildschirm der Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet ist, wird eine Anordnung des Filters 2 in einem

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Abstand vom Bildschirm nicht ausgeschlossen. Das Filter 2 kann beispielsweise vor oder hinter einer Irisblende der Abbildungsoptik 1 angeordnet sein, wodurch die Ränder der gefärbten Bereiche entsprechend dem Abstand des Filters 2 vom Bildschirm verschwimmen. Hierbei ist zu bemerken, daß bei einer Anordnung des Filters 2 am Ort der Blende eine Veränderung der Ausdehnung des Färbungsbereichs im Filter 2 eine gleichmäßige Veränderung der Helligkeit über die gesamte Fläche des Bildschirms der Bildaufnahmeeinrichtung 3 hervorruft.

Aus der vorangegangenen Beschriebung wird deutlich, daß sich die Erfindung auf eine Fernsehkamera mit einem Filterteil bezieht, das dynamische Spezialeffekte hervorrufen kann. Dabei werden ausgewählte Bereiche unterschiedlicher Helligkeit im Bild erzeugt, die Ausdehnung dieser Bereiche kann zeitabhängig geändert werden. Das Filter kann sehr klein und leichtgewichtig ausgeführt werden, indem bekannte Verfahren für Schichttechniken oder dergleichen benutzt werden. Das Filter kann in einer privaten Fernsehkamera als fester Bestandteil eingefügt sein.

-to-

Claims

Dr. rer. NAT. WULF BAUEiR : ' : : : - wolf gaws-moller-strasse 12'

PATENTANWALT D-SÖOO *i\ÖLN 51 (MARIENBURG)

TELEFON (0221)395339 + 382571

N 50 1/83

Bezeichnung: Fernsehkamera

Anmelder: 1. NIPPON KOGAKU K.K. , Tokyo , Japan
2. TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA, Kanaqawa-ken Japan

Ansprüche

Fersehkamera mit einer Abbildungsoptik und mit einer in der Bildebene dieser Abbildungsoptik befindlichen, das Bild des fernsehmäßig zu übertragenden Gegenstandes in ein elektrisches Signal umwandelnden Bildaufnahmeeinrichtung,

dadurch gekennzeichnet,

Oa) daß im Lichtweg der Abbildungsoptik (1) eine elektrooptische Lichtsteuereinrichtung (Filter 2) angeordnet ist, die in eine Vielzahl von Teilabschnitten (Musterelektroden 13, 17) unterteilt ist, von denen jeder in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Signal seine Durchlässigkeit für Licht ändert, und

(b) daß ein Ansteuerteil (4) elektrisch mit dieser elektrooptischen Lichtsteuereinrichtung (2) dergestalt verbunden ist, daß an jeden einzelnen Teilabschnitt aus der Mehrzahl von Teilabschnitten (13, 17) in einer vorgegebenen Abfolge ein elektrisches Signal anlegbar ist und dabei die Lichtdurchlässigkeit der Lichtsteuereinrichtung (2) selektiv und zeitabhängig verändert wird.

2. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung (2) un-

mittelbar vor der Bildebene der Bildaufnahmeeinrichtung (3) angeordnet ist.
3. Fernsehkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung eine vollständig in Festkörpertechnologie aufgebaute, elektrochrome Einrichtung (elektrochrome Elemente 7, 14) ist.
4. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochromen Elemente (7, 14) in einem Schichtverfahren unmittelbar auf die Bildaufnahmeeinrichtung (3) aufgebracht sind.
5. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung (2) eine Vielzahl von elektrooptischen Lichtsteuerelementen (Elemente 7, 14) aufweist, die nacheinander im optischen Lichtweg angeordnet sind und daß jedes dieser Elemente (7, 14) in eine Vielzahl von Teilabschnitten (13, 17) unterteilt ist, von denen jeder seine Lichtdurchlässigkeit in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Signal ändert.
6. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Elemente (7, 14) zwei beträgt und daß diese zwei Elemente (7, 14) so angeordnet sind, daß jeder einzelne Teilabschnitt eines dieser beiden Elemente (7, 14) einem Zwischenraum zwischen benachbarten Teilabschnitten des jeweils anderen der beiden Elemente gegenüberliegt.