DE3306162C2

DE3306162C2 - Bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE3306162C2
Application number: DE3306162A
Authority: DE
Inventors: Shigekazu Kamakura Kanagawa Fujiwara; Kazushige Sagamihara Kanagawa OOi; Tsuneo Kawasaki Sukegawa; Nobuaki Tokio/Tokyo Yoshida
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-02-22
Filing date: 1983-02-22
Publication date: 1985-10-10
Also published as: DE3306162A1; NL8300636A; US4554587A; JPS58145278A; JPH0435950B2

Abstract

Eine Bildaufnahmevorrichtung, z.B. eine Videokamera, enthält eine Bildaufnahmeröhre (10) und einen Blendenmechanismus (14) sowie eine elektrochromatische Filterplatte (16), die in dem optischen Weg des auf die Bildaufnahmeröhre (10) auftreffenden Lichts angeordnet sind. Wenn die Helligkeit eines aufzunehmenden Objekts unter einem vorbestimmten Wert liegt, wird nur der Blendenmechanismus (14) zum Steuern der Belichtung der Aufnahmeröhre (10) herangezogen. Liegt die Helligkeit des Objekts jedoch über einem vorbestimmten Wert, so wird der Blendenmechanismus (14) so betätigt, daß die Öffnungsgröße der Blende auf einem vorbestimmten Öffnungswert gehalten wird, der größer ist als die ursprüngliche, einem Nadelloch entsprechende minimale Öffnungsgröße. Gleichzeitig ändert sich kontinuierlich die Lichtdurchlässigkeit der elektrochromatischen Filterplatte (16) in Abhängigkeit eines Öffnungssteuersignals (40) zwecks Steuerung der Belichtung der Aufnahmeröhre (10).

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Bildaufnahmevornchtungen, beispielsweise in Videokameras, wird eine Blendenanordnung verwendet, um die Menge des nach Maßgabe der Objekthelligkeit durch ein Objektiv auf das Bildaufnahmeelement auftreffenden Lichts einzustellen. Der dynamische Bereich der heute üblichen Bildaufnahmeelemente von Videokameras ist jedoch relativ schmal, so daß es unerläßlich ist, besondere Maßnahmen zur Steuerung des Blendentmechanismus im Hinblick auf eine gute Bildqualität vorzusehen.

In der DE-AS 11 28 461 ist eine Bildaufnahmevorrichtung der obengenannten Gattung beschrieben, bei der die Blendenanordnung und die optische Filteranordnung gemeinsam von einem Motor über eine Rutschkupplung gleichsinnig betätigt werden. Die Besonderheit der bekannten Bildaufnahmevorrichtung besteht in einer verbesserten Motorausschaltung. Allerdings sind insbesondere beim Einsatz von Videokameras Situationen möglich, die, wenn keine besonderen Gegenmaßnahmen getroffen werden, die Bildqualität in unzumutbarem Maß beeinträchtigen. Ist beispielsweise das aufzunehmende Objekt hell, so wird die Blende bis zu einem gewissen Maß geschlossen. Bei dunklem Objekt wird die Blende relativ weit geöffnet. Bei extrem großer Objekthelligkeit, zum Beispiel bei einer Aufnahme im Schnee bei Sonnenschein, wird bei den bekannten BiIdaiifnahmcvorrichlungen die Blcndcnanorclnung auf eine minimale Blendenöffnung geschlossen, d. h. es verbleibt lediglich ein kleines Nadclloch, wodurch der unerwünschte sogenannte »Nadellocheffekt« hervorgerufen wird. Hierbei ist die Schärfentiefe derart groß, daß bei Verwendung eines elektronischen Suchers der Kamera das Objektiv nicht korrekt fokussierbar ist. Insbesondere dann, wenn man ein sich bewegendes Objekt aufnehmen will, ist keine Scharfeinstellung möglich, wenn sich die Objekthelligkeit abrupt verringert.

Bei der obenerwähnten bekannten Bildaufnahmevorrichtung werden Blendenanordnung und optische Filteranordnungen einfach nach Maßgabe der Objekthelligkeit eingestellt, so daß bei Aufnahme einer sehr hellen Szene aufgrund des Nadellocheffekts Kratzer und Staub auf der Oberfläche des Bildaufnahmeelements oder der Linse und/oder im optischen Weg aufgrund der extrem großen Schärfentiefe mitfotografiert werden. Es erfolgt eine extreme Verstärkung der Blendenbetätigung bezüglich einer Änderung der die Blende passierenden Lichtmenge, so daß die Steuerschaltung der Bildaufnahmevorrichtung nicht mehr stabil arbeitet. Dies führt zu dem Phänomen der Bildschwankungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bildaufnahmevorrichtung der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß auch bei in einem großen Bereich schwankenden Objekthelligkeiten eine gute Bildqualität gewährleistet ist.

Bei einer Bildaufnahmevorrichtung der eingangs genannten Gattung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung schafft also eine Bildaufnahmevorrichtung, die ein Bildfühlelement besitze, deren Bildaufnahmefläche das von einem Bild einfallende Licht fühlt. Der mechanische Blendenmechanismus und das elektrochromatische Filter liegen vor dem Bildfühlelement in dem optischen Weg. Die Belichtungssteuereinrichtung dient zum Steuern des Blendenmechanismus und des elektrochromatischen Filters.

Der Blendenmechanismus wird kontinuierlich so betrieben, daß sich die Größe der Öffnung zwischen einer Maximalöffnungsgröße, bei der die Blende vollständig geöffnet ist, und einer vorbestimmten Blendengröße ändert Die vorbestimmte Blendengröße wird als eine effektive Minimumöffnungsgröße definiert Sie ist größer als die absolute minimale Öffnungsgröße, bei der der Nadellocheffekt eintritt Das elektrochromatische Filter besitzt eine Schicht aus einem elektrochromatischen Material, so daß sich deren Transmissionsgrad nach Maßgabe einer an sie angelegten Spannung ändert. Die Belichtungssteuereinrichtung veranlaßt den Blendenmechanismus zu arbeiten, um die Menge des auf das Lichtfühlelement auftreffenden Lichts zu steuern, wenn wenn die Beleuchtungsstärke des einfallenden Lichts in einen Beleuchtungsstärkebereich fällt, der niedriger ist als ein vorbestimmter Beleuchtungsstärkewert. Wenn der Beleuchtungsstärkewert des augenblicklich auf das Bildfühlelement auftreffenden Lichts jedoch in einen zweiten Beleuchtungsstärkebereich fällt, der gleich oder größer ist als der vorbestimmte Beleuchtungsstärkewert, so bewirkt die Belichtungssteuerschaltung die Belichtungssteuerung unter Verwendung des elektrochromatischen Filters. In dieser Zeit ist die Größe der Öffnung des Blendenmechanismus auf einen vorbestimmten Wert fixiert.

Im folgenden werden Ausführungsbetspiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramni. welches den Gcsanitaurbau einer Videokamera als ein Ausführungsbcispicl einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung darstellt,

Fig.2A eine graphische Darstellung, die die Steuerspannung Vc eines Öffnungssteuersignals als Funktion der Beleuchtungsstärke eines von der in F i g. 1 gezeigten Videokamera aufzunehmenden Objekts darstellt,

Fig.2B eine graphische Darstellung, die die Steuerspannung Vc des Öffnungssteuersignals als Funktion der Öffnung des in F i g. 1 dargestellten Blendenmechanismus darstellt,

F i g. 2C eine graphische Darstellung, welche eine Vergleicher-Ausgangsspannung als Funktion der Steuerspannung Vc des Öffnungssteuersignals veranschaulicht,

F i g. 3 eine Querschnittsansicht einer elektrochromatischen Filterplatte, die in der in F i g. 1 gezeigten Videokamera eingesetzt wird, und

F i g. 4 ein graphische Darstellung, die die Durchlässigkeit (den Transmissionsgrad) der in F i g. 3 dargestellten elektrochromatischen Filterplatte als Funktion der Wellenlänge des auftreffenden Lichts veranschaulicht, wobei die Steuerspannung Vc des Öffnungssteuersignals als Parameter dient.

Fig. 1 zeigt schematisch eine für einen herkömmlichen Videobandrecorder geeignete Videokamera als eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung. In die in Fig. 1 gezeigte Videoka-

mera ist eine Bildaufnahmeröhre 10 eingebaut, die als Bildfühlelement dient. Zwischen einer Bildaufnahmefläche 10a der Bildaufnahmeröhre 10 und einem Objektiv 12 befinden sich ein mechanischer Blendenmechanismus 14 und ein elektrochromatisches Element 16, welches als hinsichtlich der Durchlässigkeit (des Transmissionsgrades) variables Filter dient. Der Blendenmechanismus 14 ist so ausgebildet, daß seine Öffnungsgröße stufenlos innerhalb eines gewissen Bereichs zwischen einer maximalen Öffnungsgröße, die einer vollständig geöffneten Blende entspricht, und einer minimalen Öffnungsgröße, die einem fast geschlossenen Zustand der Blende entspricht, änderbar ist. Die genannte minimale Öffnungsgröße ist größer als eine solche Öffnungsgröße, die einer ähnlich einem Nadelloch vollständig geschlossenen Blende entspricht Bei dieser Ausführungsform beträgt die minimale Öffnungsgröße etwa 10% der maximalen Öffnungsgröße. Die Blende des Blendenmechanismus 14 wird daran gehindert, weiter geschlossen zu werden, als es der minimalen Öffnungsgröße entspricht, d. h., als es etwa 10% der maximalen Öffnungsgröße entspricht. Die Menge oder die Intensität des durch das Objektiv 12 und den Blendenmecharismus 14 auf die Fläche 10a der Aufnahmeröhre 10 auftreffenden Lichts kann nach Maßgabe der Öffnungsgröße des Blendenmechanismus 14 kontinuierlich eingestellt werden.

Das elektrochromatische Element (im folgenden als elektrochromatische Filterplatte bezeichnet) 16 besteht aus einer flachen Platte. Die elektrochromatische Filterplatte 16 liegt zwischen dem Blendenmechanismus 14 und der Fläche 10a der Aufnahmeröhre 10 in dem optischen Weg des auf die Aufnahmeröhre 10 auffallenden Lichts. Daher gelangt das auf das Objektiv 12 auffallende Licht des Bildes durch den Blendenmechanismus 14 und anschließend durch die elektrochromatische Filterplatte 16, so daß auf der Fläche 10a der Aufnahmeröhre ein Bild entsteht

Ein von der Bildaufnahmeröhre 10 kommender Bildsignalstrom wird von einem Vorverstärker 20 verstärkt, welcher ein Bildsignal 22 mit einem bestimmten Spannungspegel erzeugt

Der das Bildsignal 22 erzeugende Vorverstärker 20 ist über eine Verarbeitungsschaltung 24 und eine Ausgangsschaltung 26 an einen Ausgangsanschluß 28 angeschlossen. Daher gelangt das Bildsignal 22 in an sich bekannter Weise über die Verarbeitungsschaltung 24 an die Ausgangsschaltung 26. Von dieser wird ein fertiges Videosignal 30 aufbereitet In diesem Zustand wird ein von der Verarbeitungsschaltung 24 erzeugtes, gleichstromgeklemmtes Videosignal, weiches die Intensität des augenblicklich auf die Aufnahmeröhre 10 auftreffenden Lichts kennzeichnet, an eine Glättungsschaltung 34 gegeben, welche wellige Anteile aus dem Videosignal 32 eliminiert und das Videosignal 32 zu einem Gleichspannungssignal gleichrichtet Der Ausgangsanschluß der Glättungsschaltung 34 ist an den ersten (nicht-invertierenden) Eingang eines Operationsverstärkers (Differentialverstärker) 36 angeschlossen. Ein im folgenden als Objekthelligkeits-Detektorsignal bezeichnetes Videosignal 35, welches von der Glättungsschaltung 36 gleichgerichtet wurde, gelangt an den ersten Eingang des Operationsverstärkers 36. An den zweiten (invertierten) Eingang des Operationsverstärkers 36 ist ein Bezugsspannungsgenerator 37 angeschlossen, der ein Bezugsspannungssignal 38 erzeugt, dessen Potential dem vorbestimmten Helligkeits- oder Beleuchtungsstärkepegel des auf die Aufnahmeröhre 10 auftreffenden Lichts entspricht Der Operationsverstärker 36 vergleicht das Bezugsspannungssignal 38 und das Objekthelligkeits-Detektorsignal 35, welches von der Glättungsschaltung 34 kommt. Der Operationsverstärker 36 erzeugt dann ein Ausgangsspannungssignal 40, welches ermöglicht, daß die Potentialdifferenz zwischen den Signalen auf den Null-Pegel kompensiert wird. Das Ausgangsspannungssignal 40 dient dann als Öffnungssteuersignal, welches die Änderung der Öffnungsgröße des Blendenmechanismus 14 festlegt. Das Signal 40 besitzt einen Steuerspannungspegel Ve, welcher sich nach Maßgabe der augenblicklichen Objekthelligkeit oder der Beleuchtungsstärke des auf die Bildaufnahmeröhre 10 auftreffenden Lichts des Bildes ändert, wie in F i g. 2A dargestellt ist.

Das Öffnungsstseuersignal 40 gelangt an eine Eintrittslichtmengen-Steuerschaltung 42, welche einen Analogschalter 44 und einen Spannungsvergleicher 46 enthält. Der Ausgang des Operationsverstärkers 36 ist an den Blendenmechanismus 14, den Analogschalter 44 und den ersten Eingang des Spannungsvergleichers 46 angeschlossen. Wenn der Blendenmechanismus 14 das Öffnungssteuersignal 40 empfängt, wird er betätigt, um seine Öffnungsgröße kontinuierlich nach Maßgabe der in Fig. 2B dargestellten Kennlinie zu ändern. In anderen Worten: Wenn der Blendenmechanismus 14 das Signal 40 mit der Spannung Vi empfängt, um eine Differenz zwischen der Bezugsbeleuchtungsstärke und der augenblicklichen Objektbeleuchtungsstärke L\ auf Null-Pegel kompensieren zu können, wird der Blendenmechanismus 14 so betätigt, daß die Blendengröße auf 100% eingestellt ist, d. h., durch vollständiges Öffnen der Blende erfolgt eine Einstellung auf die Maximalöffnungsgröße. Wenn die augenblickliche Objektbeleuchtungsstärke L2 beträgt besitzt das Öffnungssteuersignal 40 eine Spannung V2, um eine Differenz zwischen den Signalen auf Null-Pegel zu kompensieren, wie in F i g. 2A gezeigt ist. In diesem Fall wird der Blendenmechanismus 14 so betätigt, daß die Blende auf die minimale Öffnungsgröße, d. h. auf 100% der maximalen Öffnungsgröße geschlossen wird. Selbst wenn die augenblickliche Objektbeleuchtungsstärke größer ist als die Beleuchtungsstärke L2, wird die minimale Öffnungsgröße unverändert gehalten. Bei dieser Ausführungsform wird die minimale Öffnungsgröße auf 10% der maximalen Öffnungsgröße eingestellt, so daß ein Verkleinern der Öffnungsgröße auf einen Wert von weniger als 10% verhindert wird.

An den zweiten Eingang des Spannungsvergleichers 46 ist ein Bezugsspannungsgenerator 48 angeschlossen, der ein Bezugsspannungssignal 50 an den zweiten Eingang des Spannungsvergleichers 46 liefert Das Bezugsspannungssignal 50 besitzt einen vorbestimmten Potentialpegel, der der Spannung V₂ des der minimalen Öffnungsgröße (10% der maximalen Öffnungsgröße) des Blendenmechanismus 14 entsprechenden Spannung des Öffnungssteuersignals entspricht Der Spannungsvergleicher 46 vergleicht das Öffnungssteuersignal 40 des Operationsverstärkers 36 mit dem Bezugsspannungssignal 50 und erzeugt ein Vergleichssignal 52. Wenn der Signalpegel des Öffnungssteuersignals 40 niedriger ist als der des Bezugsspannungssignals 50, hat das Vergleichssignal 52 einen niedrigen logischen Pegel V_t. Wenn der Signalpegel des Öffnungssteuersignals 40 jedoch gleich oder größer ist als der des Bezugsspannungssignals 50, hat das von dem Spannungsvergleicher 46 erzeugte Vergleichssignal 52 einen hohen logischen Pegel V_H.

Der Analogschalter 44, der das Öffnungssteuersignal

40 von dem Operationsverstärker 36 an seinem Eingangsanschluß empfängt, bewirkt ansprechend auf das vom Spannungsvergleicher 46 kommende Signal 52 einen Schaltvorgang. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform wird, wenn der Spannungsvergleicher 46 das Vergleichssignal 52 mit dem niedrigen logischen Pegel Vl erzeugt, der bewegliche Kontakt des Analogschalters 44 mit dem einen feststehenden Kontakt verbunden, wie in F i g. 1 durch die ausgezogene Linie A angedeutet ist. Daher verhindert der Analogschalter 44, daß das Öffnungssteuersignal 40 von dem Operationsverstärker 36 an die elektrochromatische Filterplatte 16 gelangt. Wenn das Vergleichssignal 52 des Vergleichers 46 hohen Pegel Vh aufweist, wird der bewegliche Kontakt des Analogschalters 44 mit dem anderen feststehenden Kontakt verbunden, wie in F i g. i durch die gestrichelte Linie B angedeutet ist. In diesem Fall wird dann das Öffnungssteuersignal 40 über die Analogschalter 44 und einen Anschluß 54 an die elektrochromatische Filterplatte 16 gegeben. Hierdurch wird in der elektrochromatischen Filterplatte 16 ein elektrisches Feld erzeugt, dessen Stärke dem Pegel des Öffnungssteuersignals 50 entspricht. Die elektrochromatische Filterplatte 16 ändert ihre Farbdichte nach Maßgabe des elektrischen Feldes, wodurch ihre Lichtdurchlässigkeit (ihr Transmissionsgrad) geändert wird. Währenddessen wird die Öffnung des Blendenmechanismus 14 zwangsweise bei der minimalen Öffnungsgröße, d. h. bei 10% der maximalen öffnungsgröße bei dieser Ausführungsform, fixiert Es sei darauf hingewiesen, daß die minimale öffnungsgröße des Blendenmechanismus 14 nicht auf den genannten Wert beschränkt ist, sondern je nach Bedarf in einem Bereich zwischen einigen % und 30% geändert werden kann.

Vorzugsweise wird als elektrochromatische Filterplatte 16 in der in F i g. 1 dargestellten Bildaufnahmevorrichtung ein elektrochromatisches Element verwendet, wie es in der japanischen Patentveröffentlichung (KOKAI) No. 56-4 679 beschrieben ist Das elektrochromatische Element ist ein vollständig als Festkörper ausgebildetes optisches Filterelement, dessen Lichtdurchlässigkeit sich nach Maßgabe der Steuerspannung Vc ändert. Die elektrochromatische Filterplatte 16 ist nach F ig. 3 gezeigt.

Gemäß F i g. 3 besitzt die elektrochromatische Filterplatte 16 ein Glassubstrat 60. Auf der Oberseite des Glassubstrats 60 ist mit gleichförmiger Dicke eine erste transparente Elektrode 62 gebildet Auf der ersten transparenten Elektrode ist eine erste elektrochromatische Schicht 64 gebildet, die aus einem festen elektrochromatischen Material, wie z. B. Ir (OH)_x oder Ni(OH)₁ besteht Oberhalb der ersten elektrochromatischen Schicht 64 ist über einer Isolierschicht 68 aus elektrischem Isoliermaterial, z. B. TaaOs oder S1O2, eine zweite elektrochromatische Schicht 66 gebildet, die aus einem festen elektrochromatischen Material wie z.B. WO3 oder MOO3 besteht Die erste und die zweite elektrochromatische Schicht sind zur übersichtlichen Darstellung in F i g. 3 mit einer ansonsten für Isolatoren verwendeten Schraffierung versehen. Auf der zweiten elektrochromatischen Schicht 66 ist eine zweite transparente Schicht 70 gebildet, die an einen Steuerspannungseingang 54 angeschlossen ist Die Gesamtdicke der Schichten 62, 64, 66, 68 und 70 beträgt nur 2 bis 3 μπι. Das Glassubstrat 60 besitzt bei dieser Ausführungsform jedoch eine Dicke von 0,1 bis 10 mm, vorzugsweise 0,5 mm. Daher bestimmt sich die Dicke der elektrochromatischen Filterplatte 16 im wesentlichen durch die Dikke des Glassubstrats 60.

Wenn die Steuerspannung Vc an die elektrochromatische Filterplatte 16 gelegt wird, deren Aufbau oben beschrieben wurde, so verfärben sich die erste und die zweite elektrochromatische Schicht 64 bzw. 66 gleichzeitig entsprechend dem durch die Steuerspannung hervorgerufenen elektrischen Feld. Die elektrochromatische Filterplatte 16 wird also derart beeinflußt, daß sie verschiedene Farbdichten annehmen kann, wodurch ihre Lichtdurchlässigkeit geändert wird. F i g. 4 zeigt eine graphische Darstellung, in der die Änderungen der Lichtdurchlässigkeit oder des Transmissionsgrads als Funktion der Wellenlänge des auftreffenden Lichts unter Verwendung der Steuerspannung als Parameter aufgetragen ist. Die Farbdichte der ersten und der zweiten eieklrochromaiisehen Schicht 64 bzw. 66 bestimmt sich durch die nach Maßgabe der zwischen die erste und die zweite transparente Elektrode 62 und 70 gelegten Spannung erzeugte Ladungsmenge. Erreicht die angelegte Spannung einen Gleichgewichtszustand, so fließt kein Strom mehr zwischen der ersten transparenten Elektrode 62 und der zweiten transparenten Elektrode 70. Die elektrochromatische Filterplatte 16 stellt somit ein elektrisches Äquivalent zu einem Kondensator dar. Selbst wenn also die Spannung in dem oben geschilderten Zustand unterbrochen wird, bleibt die Funktion der elektrochromatischen Filterplatte 16 so lange erhalten, bis die Ladung nach außen abgeflossen ist. In anderen Worten: Die elektrochromatische Filterplatte 16 arbeitet als Speicher. Die Farbhaltezeit (Speicherzeit) bestimmt sich durch das Leckstromverhalten zwischen der elektrochromatischen Filterplatte 16 und der externen Schaltung. Bei der gemäß F i g. 3 ausgebildeten elektrochromatischen Filterplatte 16 beträgt die Speicherzeit mehr als 10 Stunden. Daher werden für allgemeine Zwecke keine weiteren Speicherelemente benötigt.

Die Ladung zwischen der ersten und der zweiten Transparentelektrode 62 bzw. 70 muß beseitigt werden, damit der Verfärbungszustand der elektrochromatisehen Filterplatte 16 beendet wird und die in der Filterplatte 16 erzeugte Farbe verschwindet, so daß die Lichtdurchlässigkeit der Platte erhöht wird. Hierzu wird zwischen die erste und die zweite transparente Elektrode 62 bzw. 70 ein Widerstand geschaltet, oder es wird eine umgekehrte Spannung zwischen die Elektroden gelegt. Wenn zwischen die erste und die zweite transparente Elektrode 62 bzw. 70 die umgekehrte Spannung gelegt wird, bewirkt die elektrochromatische Filterplatte 16 sofort, daß die in ihr erzeugte Farbe verschwindet, so daß wieder die maxiamle Durchlässigkeit gegeben ist Wenn in diesem Fall die Umgebungstemperatur abnimmt, verlängert sich die Ansprechzeit Bei Zimmertemperatur jedoch liegt die Ansprechzeit der Durchlässigkeitsänderung der Filterplatte 16 in einem Bereich von etwa einigen zehn Millisekunden. Somit weist die elektrochromatische Filterplatte 16 ein Ansprechverhalten auf, welches für ein hinsichtlich der Durchlässigkeit variables Filter ausreicht

Im folgenden soll die Arbeitsweise der Belichtungssteuerung der Videokamera nach dieser Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden. Die Lichtdurchlässigkeit der elektrochromatischen Filterplatte 16 wird erhöht, wenn der Potentialpegel des Öffnungssteuersignals 40 des Operationsverstärkers 36 erhöht wird. Dann wird die Lichtdurchlässigkeit der elektrochromatischen Filterplatte 16 verringert Es sei nun angenommen, die augenblickliche Objekthelligkeit für die in F i g. 1 gezeigte Videokamera sei gering. Das Objekt-

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helligkeits-Detektorsignal 35, das von der Aufnahme- 40 die Spannung V₂ übersteigt, besitzt das Vergleichssiröhre 10 über die Glättungsschaltung 34 an den ersten gnal 52 des Spannungsvergleichers 46 den hohen Pegel Eingang des Operationsverstärkers 36 gelangt, besitzt Vh, wie in Fig.2C gezeigt ist. Der Analogschalter 44, niedriges Potential. Wenn weiterhin die augenblickliche der das Signal 52 mit hohem Pegel V_H empfängt, wird in Objekthelligkeit des auf die Aufnahmeröhre 10 auftref- 5 die in F i g. 1 durch die gestrichelte Linie B dargestellte fenden Lichts so niedrig ist, daß keine richtige Beiich- Schalterstellung umgeschaltet. Das öffnungssteuersitung mehr erfolgen kann, besitzt das Objekthelligkeits- gnal 40 gelangt nicht nur an den Blendenmechanismus Detektorsignal 35 einen Potentialpegel, der unter dem- 14, sondern auch über den Analogschalter 44 an die jenigen des eine richtige Belichtung kennzeichnenden elektrochromatische Filterplatte 16, die abhängig von Bezugssignals 38 liegt. Wenn die augenblickliche Ob- 10 dem Öffnungssteuersignal 40 so gesteuert wird, daß sie jekthelligkeit (= Belichtungsstärke) der Beleuchtungs- ihre Lichtdurchlässigkeit in der oben beschriebenen und stärke L\ entspricht, erzeugt der Operationsverstärker anhand von F i g. 4 veranschaulichten Weise ändert, ein Öffnungssteuersignal 40, dessen Potentialpegel ge- Speziell wenn die augenbl'cVV^he Objekthelligkeit ermaß F i g. 2A Vc = Vi beträgt. höht wird und den Bezugs-beleuchtungsstärkepegel L₂

Dieses Öffnungssteuersignal 40 wird an den Span- 15 übersteigt, wird der Blendenmechanismus 14 so betätigt, ftungsvergleicher 46 gegeben und mit dem von dem daß die minimale Öffnungsgröße (10% der maximalen Bezugsspannungsgenerator 48 kommenden Bezugs- Öffnungsgröße bei dieser Ausführungsform) beibehalspannungssignal 50 verglichen. Da der Potentialpegel ten wird. Daher wird die Menge des auf die Aufnahme- | des Öffnungssteuersignals auf Vi eingestellt ist, erzeugt röhre 10 auftreffenden Lichts so gesteuert und begrenzt, | der Spannungsvergleicher 46 das Vergleichssignal 52 20 daß die Lichtdurchlässigkeit der elektrochromatischen | mit dem niedrigen Pegel Vl, wie in Fig.2C gezeigt ist. Filterplatte 16 nur in Abhängigkeit des Pegels des öff-Dieses einen niedrigen logischen Pegel Vl aufweisende nungssteuersignals 14 geändert wird. Hierdurch wird Vergleichssignal 52 wird an den Analogschalter 44 ge- eine optimale Belichtung der Aufnahmeröhre 10 ergeben. Der bewegliche Kontakt des Analogschalters 44 reicht.

wird dann ansprechend auf das Signal 52 so geschaltet, 25 Wenn anschließend die Objekthelligkeit wieder abwie es durch die ausgezogene Linie A dargestellt ist. nimmt, verringert sich die Farbdichte der elektrochrv Daher verhindert der Analogschalter 44, daß das öff- matischen Filterplatte 16 und somit deren Durchlässignungssteuersignal 40 an die elektrochromatische Filter- keit Wenn weiterhin der Pegel der Objekthelligkeit platte 16 gelangt. Das Öffnungssteuersignal 40 wird also niedriger wird als der Beleuchtungsstärkepegel L₂, wird | nur an den Blendenmechanismus 14 gegeben. An die 30 das Potential des Öffnungssteuersignals 40 kleiner als elektrochromatische Filterplatte gelangt keine Span- die Spannung V2, so daß das Vergleichssignal 52 des nung, so daß deren Durchlässigkeit auf dem maximalen Spannungsvergleichers 46 einen niedrigen Pegel Vj. an-Wert gehalten wird und die elektrochromatische Filter- nimmt und der Analogschalter 44 umgeschaltet wird, platte 16 im wesentlichen transparent ist. Der Blenden- um zu verhindern, daß das Steuersignal 40 an die elekmechanismus 14 wird ansprechend darauf, daß das Öff- 35 trochromatische Filterplatte 16 gegeben wird. Die Benungssteuersignal 40 einen Potentialpegel Vc = Vi (sie- lichtungssteuerung oder die Lichtmengensteuerung er- | he F i g. 2B) hat, so betätigt, daß die Blende vollständig folgt ausschließlich durch den Blendenmechanismus 14 geöffnet wird, d. h_M daß die maximale Blendenöffnung derart, daß die Menge des durch das Objektiv 12 auf die erhalten wird. Fläche 10a auftreffenden Lichts eingestellt wird. Wäh-

Wenn in diesem Zustand die Objekthelligkeit zu- 40 renddessen verbleibt die elektrochromatische Filter- ^l nimmt, nimmt die Menge des durch das Objektiv 12 auf platte 16 aufgrund ihrer Speichereigenschaft in dem | die Fläche 10a auftreffenden Lichts zu. Der Potentialpe- vorausgehenden Zustand, und zwar auch, nachdem die | gel Vc des Öffnungssteuersignals 40 des Operationsver- Zufuhr des Öffnungssteuersignals 40 unterbrochen wur- | stärkers 36 wird angehoben. Ansprechend auf den höhe- de. In anderen Worten: Die elektrochromatische Filterren Pegel des Steuersignals 40 (siehe F i g. 2B) wird der 45 platte 16 wird nach dem Umschalten des Analogschal-Blendenmechanismus 14 so betätigt daß die Blende ters 44 transparent gehalten und behält somit ihre maximehr geschlossen und die Öffnungsgröße verringert male Durchlässigkeit Wenn sich die Objekthelligkeit so wird. Hierdurch wird durch den Blendenmechanismus ändert daß der vorbestimmte Bezugs-Beleuchtungs-14 die Intensität des auf die Fläche 10a der Bildaufnah- stärkepegel L₂ überschritten wird, wird die Öffnungsmeröhre 10 auftreffenden Lichts eingestellt und so die 50 größe des Blendenmechanismus 14 zwangsweise auf der richtige oder optimale Belichtung gewährleistet vorbestimmten Öffnungsgröße festgehalten. Die Menge

Wenn die Objekthelligkeit weiter zunimmt und einen des auf die Aufnahmeröhre 10 auftreffenden Lichts wird

vorbestimmten Beleuchtungsstärkepegel L₂ überschrei- jedoch automatisch nach Maßgabe einer Durchlässig-

tet, übersteigt der Potentialpegel des Offnungssteuersi- keitsänderung der elektrochromatischen Filterplatte 16

gnals 40 des Operationsverstärkers 36 die Spannung V₂, 55 geändert. Wenn daher der Benutzer des Geräts das auf-

wie in F i g. 2A dargestellt ist Wenn der Potentialpegel zunehmende Objekt über einen (nicht gezeigten) elek-

des Öffnungssteuersignals 40 auf V₂ liegt, wird der Blen- tronischen Sucher der Videokameras gemäß F i g. 1 be-

denmechanismus 14 so betätigt, daß die Öffnungsgröße obachtet und die Videokamera betätigt, kann selbst

auf die minimale Öffnungsgröße (10% der maximalen dann eine richtige Scharfeinstellung erfolgen, wenn sich Öffnungsgröße) geändert wird, d. h. die Blende wird fast 60 die Objekthelligkeit unregelmäßig ändert Die Öff-

geschlossen. Aber selbst wenn der Potentialpegel des nungsgröße wird nicht unter die vorbestimmte Öff-

öffnungssteuersignals40 weiter ansteigt,wird die Grö- nungsgröße (z.B. 10% der maximalen Öffnungsgröße

ße der öffnung des ^lendenmechanismus 14 unverän- im vorliegenden Ausführungsbeispiel) verringert, auch

dert auf der minimalen Öffnungsgröße gehalten. Die wenn die Objekthelligkeit zunimmt Folglich erhöht sich Blende kann also nicht weiter geschlossen werden, d. h. 65 nicht die Schärfentiefe über einen bestimmten Wert hin-

nicht so weit geschlossen werden, daß der oben erwähn- aus, so daß der erwähnte »Nadelloch-Effekt« verhindert

te »Nadelloch-Zustand« erreicht wird. wird. In anderen Worten: Selbst wenn sich die Helligkeit

Wenn der Potentialpegel des Öffnungssteuersignals des sich bewegenden Objekts abrupt ändert wird eine

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gute Bildqualität erreicht, indem die Scharfeinstellung bezüglich des Objekts aufrecht erhalten wird. Darüber hinaus kommt es nicht dazu, daß die Bauelemente 36 und 42 der Öffnungssteuerschaltung unstabil arbeiten und Bildschwankungen verursachen, wenn die Objekthelligkeit zunimmt. Hierdurch wird selbst dann, wenn sich die Helligkeit eines sich bewegenden Objekts rasch ändert, eine gute Bildqualität des sich bewegenden Obejekts erreicht.

Da weiterhin die elektrochromatische Filterplatte 16 /'.wischen dem Blcndenmechanismus 14 und der Fläche 10a der Aufnahmeröhre 10 in dem optischen Weg liegt, kann sich kein in der Luft liegender Staub oder dergleichen auf der Fläche 10a der Aufnahmeröhre 10 absetzen, da dies durch das Vorhandensein der elektrochromanschen Fälterplatte 16 verhindert wird. Eine Beeinträchtigung der Bildqualität aufgrund von Staub oder dergleichen kann also zur Verbesserung der Büdqualität verhindert werden.

Obschon die vorliegende Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels erläutert wurde, sind noch verschiedene abgewandelte Ausführungsformen möglich. Während bei der oben beschriebenen Ausführungsform als Bildaufnahmeelement eine Aufnahme- oder Kameraröhre verwendet wird, kann auch ein Festkörper-Bildaufnahmeelement verwendet werden. Während oben eine Videokamera beschrieben wurde, läßt sich die Erfindung auch bei einer Filmkamera anwenden, bei der ein fotoempfindliches Element dazu herangezogen wird, eine konstante Belichtungszeit eines Objekts einzustellen. In diesem Fall wird der gleiche Effekt wie bei der beschriebenen Ausführungsform erreicht, wenn ein Ausgangssignal eines Fotomcters verwendet wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

40

45 W.

50

$5

«0

Claims

Patentansprüche:

1. Bildaufnahmevorrichtung, mit einem Bildfühlelement mit Bildaufnahmefläche, die das auftreffende Licht des Bildes fühlt, einer Blendenanordnung und einer optischen Filteranordnung, die in einem optischen Weg des auf das Bildfühlelement auftreffenden Lichts des Bildes angeordnet sind, wobei die Blendenanordnung die Größe ihrer Öffnung kontinuierlich zwischen einer ersten Öffnungsgröße, die der vollständig geöffneten Blende entspricht, und einer zweiten Öffnungsgröße, die einem vorbestimmten Blendenzustand entspricht, ändert, der Transmissionsgrad der Filteranordnung sich kontinuierlieh nach Maßgabe einer an sie angelegten Spannung änden und dadurch sich die Menge des auf das Bildfühlelement auftreffenden Lichts des Bildes ändert, und eine Belichtungssteuerschaltung elektrisch an die Blendenanordnung und an die Filteranord-' nung angeschlossen ist, um die Blendenanordnung 'und die Filteranordnung zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichlungssteuerfschaltung (20, 24, 34, 36, 37, 42, 48) die Blendenanordnung (14) nur betätigt, wenn die Bcleuchlungsstärke des augenblicklich einfallenden Lichts kleiner ist als eine vorbestimmte Bezugs-Beleuchtungsstärke, und die Blendenanordnung (14) bei der zweiten Öffnungsgröße, die größer ist als die minimale Öffnungsgröße, unterhalb derer der sogenannte Nadellocheffekt eintritt, verriegelt und nur die Filteranprdnung (16) betätigt, wenn die Beleuchtungsstärke des augenblicklich einfallenden Lichtes nicht kleiner ist als die vorbestimmte Bezugs-Beleuchtungsstärke.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 35 — zeichnet, daß das Büdfühlelement eine Bildsensoreinrichtung (10) enthält, die das auftreffende Licht des Bildes empfängt und ein der Beleuchtungsstärke

des auftreffenden Lichts des Bildes entsprechendes —

elektrisches Bildsignal erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungssteuerschaltung aufweist:

eine erste Schaltung (24, 34), die elektrisch an die Bildsensoreinrichtung angeschlossen ist und nach Maßgabe des elektrischen Bildsignals ein Detektorsignal erzeugt, welches die Beleuchtungsstärke des augenblicklich auftreffenden Licht des Bildes angibt, eine zweite Schaltung (37), die ein Bezugssignal (38) erzeugt, dessen Potential einem zum Erhalt einer optimalen Belichtung der Bildsensoreinrichtung (10) geeigneten, vorbestimmten Belichtungs-Beleuchtungsstärke entspricht, und eine dritte Schaltung (36), die an die erste und die zweite Schaltung angeschlossen ist und das Detektorsignal (35) sowie das Bezugssignal (36) empfängt, um ein Öffnungssteuersigna! (40) zum Kompensieren einer Potentialdifferenz zwischen dem Detektor- und dem Bezugssignal zu erzeugen.

chend auf das Öffnungssteuersignal (40) kontinuierlich zwischen der ersten Öffnungsgröße und der zweiten Öffnungsgröße ändert

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenanordnung (14) an die dritte Schaltung (36) angeschlossen ist, um das Öffnungssteuersignal (40) zu empfangen, um ihre Öffnungsgröße etwa umgekehrt proportional zu dem Signalpegel des Öffnungssteuersignals (40) zu ändern, um ihre Öffnungsgröße ansprechend auf einen ansteigenden Signalpegel des Öffnungssteuersignals (40) auf die zweite Öffnungsgröße zu ändern, und dann ihre Öffnungsgröße unabhängig davon, daß das Öffnungssteuersignal (40) einen ansteigenden Signalpegel aufweist, zwangsweise auf der zweiten Öffnungsgröße zu nahen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichet, daß die Belichtungssteuerschaltung weiterhin eine vierte Schaltung (42, 48) aufweist, die elektrisch zwischen die dritte Schaltung (36) und eine Einstelleinrichtung der Blcndcnanordnung (14) und der Filteranordnung (16) geschähet ist, um das Öffnungssleuersignal (40) an die Blendenanordnung (14) zu geben, wenn die Beleuchtungsstärke des augenblicklich auftreffenden Lichts des Bildes kleiner ist als der vorbestimmte Bczugs-Belcuchlungsstärkepegel, und um zu ermöglichen, daß das öffnungssteuersignal (40) an die Filteranordnung (16) gegeben wird, wenn die Beleuchtungsstärke des augenblicklich auftreffenden Lichts des Bildes nicht kleiner ist als die vorbestimmte Bezugs-Beleuchtungsstärke.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Schaltung aufweist:

einen Bezugsspannungsgenerator (48), der ein der vorbestimmten Bezugs-Beleuchtungsstärke entsprechendes zweites Bezugssignal (50) erzeugt,

einen Vergleicher (46), der an die dritte Schaltung (36) und an den Bezugsspannungsgenerator (48) angeschlossen ist, um das Öffnungssteuersignal (40) und das zweite Bezugssignal (50) zu empfangen und zu vergleichen und hierdurch ein Vergleichssignal zu erzeugen, und
eine Schalleranordnung (44), die an die dritte Schaltung (36), den Vergleiche!· (46) und die Filteranordnung (16) angeschlossen ist. um abhängig von dem Vergleichssignal einen Schaltvorgang durchzuführen und dadurch die Übertragung des Öffnungssteuersignals (40) an die Filteranordnung (16) zu steuern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenanordnung (14) an die dritte Schaltung (36) angeschlossen ist, um das Öffnungssteuersignal (40) zu empfangen, und daß die Blendenanordnung ihre Öffnungsgröße anspre-

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung (16) folgende Merkmale aufweist:

— ein transparentes Substrat (60),

— eine auf der Oberseite des transparenten Substrats (60) ausgebildete, erste transparente, leitende Schicht (62),

— eine auf der ersten transparenten, leitenden Schicht (62) gebildete erste elektrochromatische Schicht (64) aus einem ersten festen elektrochromatischen Material,

— eine isoliert über der ersten elektrochromatischen Schicht (64) vorgesehene zweite elektrochromatische Schicht aus einem zweiten festen elektrochromatischen Material, und

eine auf der zweiten elektrochromatischen Schicht (66) gebildete zweite transparente, leitende Schicht (70), und daß das Öffnungssteuersignal (40) eine Spannungskomponente aufweist, die zwischen die erste transparente, leitende Schicht (62) und die zweite transparente, leitende Schicht (70) gelegt wird.