DE3303100C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehkamera nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei dieser aus der deutschen Auslegeschrift 21 43 120 vorbe­ kannten Fernsehkamera ist zur Verminderung des Integrations­ vorganges im Strahlengang der Abbildungsoptik ein steuerbares elektrooptisches Filter angeordnet. Es wird periodisch mit der Bildwechselzahl für einen Bruchteil der Teilbilddauer auf Durchlässigkeit gesteuert. Hierdurch wird vermieden, daß die während einer Teilbildperiode erfolgende Bewegung eines schnell bewegten Objektes eine Bewegungsunschärfe im Bild hervorruft.

Mit dieser Fernsehkamera wird nur eine Steuerung der totalen Lichtdurchlässigkeit erreicht, es ist nicht möglich, dyna­ mische Spezialeffekte im Bild hervorzurufen.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die bekannte Fernsehkamera mit elektrooptischem Filter dahingehend weiter­ zubilden, daß dynamische Spezialeffekte möglich sind, bei denen selektiv ein Bereich mit einer unterschiedlichen Hellig­ keit im Bild erzeugt wird und die Ausbreitung dieses Bereichs in Abhängigkeit von der Zeit verändert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fernsehkamera mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß wird also bereichsweise die Lichtdurchlässig­ keit für das auf die Bildebene fallende Licht durch Anlegen des elektrischen Signals variiert. Das Filter ist in eine Vielzahl von Teilabschnitten unterteilt, von denen jeder selektiv durch das elektrische Signal angesteuert werden kann. Die Ansteuervorrichtung steuert und treibt selektiv die Teil­ abschnitte des Filters an und ermöglicht, daß Teilabschnitte unterschiedliche Lichtdurchlässigkeit innerhalb des Bildes zeitabhängig veränderbar sind.

Nun ist zwar aus der US-Patentschrift 42 18 120 ein elektro­ optisches Filter bekannt, das als Blende und/oder Verschluß einer Kamera verwendet werden kann, eine Benutzung und Aus­ gestaltung dieses vorbekannten Filters für dynamische Spezial­ effekte und ein hierfür geeignetes Ansteuerteil ist aus diesem Patent nicht bekannt. Daneben ist aus der US-Patentschrift 42 23 350 für ein Diaskop mit einer Fernsehkamera bekannt, in der Gegenstandsebene beliebige Muster optisch anzuordnen.

Erfindungsgemäß kann das Filter insbesondere ein elektrochromes Filter oder ein Flüssigkristall-Filter sein. Ein vollständig in Festkörpertechnologie aufgebautes, elektrochromes Filter, wie es in der US-Patentschrift 43 50 414 oder der entspre­ chenden deutschen Offenlegungsschrift 30 23 836 beschrieben ist, kann vorteilhaft im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Die Fernsehkamera kann 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 Bildaufnah­ meeinrichtung, zum Beispiel eine Bildaufnahmeröhre oder eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, abgebildet und durchge­ lassen. Wird jedoch die elektrooptische Lichtsteuereinrich­ tung 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 insbeson­ dere 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 be­ schrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Fernsehkamera nach der Erfindung mit einer Bildauf­ nahmeeinrichtung 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, ge­ sehen von vorn,

Fig. 5a-5e jeweils ein Beispiel für ein sich zeitlich verändern­ des Muster eines Filters,

Fig. 6a-6e ein anderes Beispiel für ein sich zeitlich verändern­ des Muster des Filters,

Fig. 7 ein schematisch dargestellter Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel für den Aufbau des Filters,

Fig. 8 ein schematisch dargestellter Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Filteraufbau, und

Fig. 9 und 10 eine schematische Darstellung für Muster des Filters nach anderen Ausführungsbeispielen.

Die in Fig. 1 gezeigte Fernsehkamera ist allgemein mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet, sie hat eine Abbildungsoptik 1, durch die ein Bild eines zu übertragenden Gegenstandes erhal­ ten 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 Arbeits­ musters des Filters 2 ist eine Musterwahleinrichtung 5 vorge­ sehen. Weiter ist eine Ansteuervorrichtung 4 vorhanden, die in Abhängigkeit vom Ausgang der Musterwahleinrichtung 5 die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung des Filters 2 in unter­ schiedlichen Operationszuständen einstellt und steuert. Im Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung 3 als la­ dungsgekoppelter Speicher ausgebildet, sie kann auch eine Bildaufnahmeröhre sein. Im Ausführungsbeispiel ist das Filter 2 im Lichtweg zwischen der Abbildungsoptik 1 und der Bildauf­ nahmeebene der Bildaufnahmeeinrichtung 3 angeordnet, im ein­ zelnen 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 elek­ trooptische Lichtsteuereinrichtung jedoch angesteuert, so wird das Filter 2 in einem Teil seiner Fläche undurchlässig, die Ausdehnung dieses undurchlässigen Bereichs wird schritt­ weise geändert, wie im folgenden noch beschrieben ist.

In Fig. 2 ist ein schematisch dargestellter Längsschnitt eines ersten Ausführungsbespiels des Filters 2 gezeigt. Dieses Filter 2 hat elektrooptische Lichtsteuerelemente oder ein erstes elektrochromes Element 7 und ein zweites elektrochro­ mes 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 auf­ geklebt. Das erste EC-Element 7 weist eine gemeinsame trans­ parente Schichtelektrode 8, eine elektrochrome Farbgebungs­ schicht 12 und eine transparente, gemusterte Schichtelektrode 13 auf, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der Seiten­ fläche des transparenten Trägers 6 übereinander angeordnet sind. Das zweite EC-Element 14 hat eine gemeinsame transpa­ rente Schichtelektrode 14, eine elektrochrome Farbgebungs­ schicht 16 und eine gemusterte, transparente Schichtelektrode 17, die wiederum in dieser Reihenfolge ausgehend von der Sei­ tenfläche 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 Fig. 3 gezeigt. Im Ausführungs­ beispiel nach Fig. 3 erstreckt sich die gemeinsame, transpa­ rente Schichtelektrode 8 über praktisch die gesamte Oberfläche des transparenten Trägers 6. Die Farbgebungsschicht 12 um­ faßt eine erste elektrochrome Schicht 9, die beispielsweise aus Iridiumhydroxyd aufgebaut ist und Farboxydationseigen­ schaften 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, ge­ musterte Elektrodenschicht 13 angeordnet, die eine Vielzahl transparenter Elektrodenstreifen hat, die in bestimmten Ab­ ständen angeordnet sind. Die den Elektrodenstreifen der transparenten, gemusterten Elektrodenschicht 13 gegenüberlie­ genden Bereiche der Farbgebungsschicht 12 sind für eine Färbung ausgelegt. Wie im einzelnen in der bereits oben er­ wähnten US-PS 43 50 414 beschrieben ist, wird ein derartiges EC-Element mittels eines Schichtverfahrens hergestellt, bei­ spielsweise 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 streifen­ förmigen Elektroden seiner transparenten, gemusterten Elektro­ denschicht 17 sind nebeneinander in einer rechtwinklig zu denen der transparenten, gemusterten Elektrodenschicht 13 des ersten EC-Elements 7 angeordnet, wie Fig. 4 zeigt. Während das erste und das zweite EC-Elements 7 und 14 im nicht ange­ steuerten Zustand transparent ist, färbt es sich und ver­ schlechtert 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 ange­ steuert wird. Im Ergebnis wird durch ein selektives Anlegen eines elektrischen Signals an die streifenförmigen Elektro­ den der musterartig ausgebildeten transparenten Elektroden­ schicht 13 oder 17 die Lichtdurchlässigkeit derjenigen Berei­ che der Färbungsschicht 12 verändert, die den ausgewählten Streifenelektroden gegenüber liegen.

Wenn also, anders ausgedrückt, beispielsweise ein "vertikal überstreichendes Farbmuster" mittels der Musterwahleinrich­ tung 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 zeitlicher Reihenfolge angelegt wird. Dadurch breitet sich ein gefärbter Bereich schrittweise von den gestrichelt eingezeichneten, oberen Elektrodenstrei­ fen zu den unteren Elektrodenstreifen in der Reihenfolge der Fig. 5b, 5c, 5d und 5e im lichtdurchlässigen Bereich 2 a des Filters 2 aus, dieses Filter ist in dem in Fig. 5a ge­ zeigten Zustand transparent. Dadurch wird ein dynamischer Spezialeffekt erreicht, das Bild wird zunehmend ausgehend von oben nach unten abgedunkelt. Dabei kann die Lichtdurchlässig­ keit des gefärbten Bereichs dadurch geeignet eingestellt wer­ den, daß das von der Ansteuervorrichtung 4 abgegebene elektri­ sche Signal eingestellt wird. Das Maß der Abdunklung des Bil­ des 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 von links nach rechts in zeitlicher Abfolge aus. Sind weiter­ hin vertikale und horizontale Farbüberdeckungsmuster gemein­ sam gewählt, so wird ein dynamischer Spezialeffekt hervorge­ rufen, bei dem der durch Strichelung angedeutete, gefärbte Bereich in Fig. 6 sich über den gesamten, transparenten Be­ reich und in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Rich­ tungen ausdehnt, wie in den Fig. 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 Seiten­ flächen eines einzigen transparenten Trägers 6 angeordnet. Dieser Aufbau kann, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, abgewan­ delt 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 Bildauf­ nahmeeinrichtung 3 mittels eines schichtweisen Auftragens an­ gebracht. Die beiden EC-Elemente 7 und 14 sind mittels eines transparenten Klebers 18 miteinander verbunden und stehen ein­ ander gegenüber. Der in Fig. 7 gezeigte Aufbau hat den Vor­ teil, 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 Bereiche, die im Bild erscheinen, schärfer.

Fig. 8 zeigt den Aufbau eines Filters 2 gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels. Dieses Filter 2 hat ein erstes EC-Ele­ ment 7, das auf einem transparenten Träger 6 aufgebaut ist und ein zweites EC-Element 7′, das auf einem anderen transpa­ renten Träger 6′ aufgebaut ist. Die streifenförmigen Elektro­ den 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-Elemen­ te 7, 7′ sind mittels eines transparenten Klebers 18 so mit­ 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 ge­ musterten Schichtelektroden phasenmäßig gegeneinander ver­ setzt. Der transparente Träger 6′ 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-Ele­ mente 7 und 7′ ein dichtes, spaltfreies Anfärben des gesam­ ten Bereichs des Filters 2 zu erreichen. Vorteilhaft kann der Bildaufnahmeschirm der Bildaufnahmeeinrichtung 3 selbst anstelle der transparenten Basis 6′ verwendet werden, dadurch wird das zweite EC-Element 7′ direkt auf dem Bildschirm aus­ geführt.

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 Fig. 9 gezeigt ist. Andererseits ist eine kreisförmige Kolo­ rierung möglich, wenn das Bild konzentrisch aufgeteilt wird, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist.

Wenn auch in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen das Filter sehr nahe am Bildschirm der Bildaufnahmeeinrichtung 3 angeordnet ist, wird eine Anordnung des Filters 2 in einem 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 Ver­ änderung der Ausdehnung des Färbungsbereichs im Filter 2 eine gleichmäßige Veränderung der Helligkeit über die gesamte Fläche des Bildschirms der Bildaufnahmeeinrichtung 3 hervor­ ruft.

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

Claims (6)

1. Fernsehkamera

• - mit einer Abbildungsoptik,
• - mit einer in der Bildebene dieser Abbildungsoptik be­ findlichen, das Bild des fernsehmäßig zu übertragenden Gegenstandes in ein elektrisches Signal umwandelnden Bild­ aufnahmeeinrichtung,
• - mit einem im Lichtweg dieser Abbildungsoptik angeordneten elektrooptischen Filter, das in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Signal seine Durchlässigkeit für Licht ändert und
• - mit einem mit diesem Filter elektrisch verbundenen An­ steuerteil, das das elektrische Signal zur Veränderung der Lichtdurchlässigkeit des Filters abgibt, dadurch gekennzeichnet,
• a) daß das Filter (2) in eine Vielzahl von Teilabschnitten (Musterelektroden 13, 17) unterteilt ist, von denen jeder Teilabschnitt in Abhängigkeit von einem angelegten, elek­ trischen Signal seine Durchlässigkeit für Licht ändert, und
• b) daß über das Ansteuerteil (4) an ieden einzelnen Teilab­ schnitt aus der Mehrzahl von Teilabschnitten (13, 17) in einer vorgegebenen Abfolge das elektrische Signal anleg­ bar ist und dabei die Lichtdurchlässigkeit des Filters (2) selektiv und zeitabhängig verändert wird.

2. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (2) unmittelbar vor der Bildebene der Bildauf­ nahmeeinrichtung (3) angeordnet ist.

3. Fernsehkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Filter (2) eine vollständig in Festkörper­ technologie aufgebaute, elektrochrome Einrichtung (elektro­ chrome Elemente 7, 14), ist.

4. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die elektrochrome Einrichtung (7, 14) in einem Schichtverfahren unmittelbar auf die Bildaufnahme­ einrichtung (3) aufgebracht ist.

5. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Filter (2) eine Vielzahl von elektro­ optischen 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 an­ gelegten elektrischen Signal ändert.

6. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, 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 gegenüber liegt.