EP1421779A1 - Scanning-kamera - Google Patents

Scanning-kamera

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Publication number
EP1421779A1
EP1421779A1 EP02754414A EP02754414A EP1421779A1 EP 1421779 A1 EP1421779 A1 EP 1421779A1 EP 02754414 A EP02754414 A EP 02754414A EP 02754414 A EP02754414 A EP 02754414A EP 1421779 A1 EP1421779 A1 EP 1421779A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
micromirror
scanning camera
sensor
opto
mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02754414A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Bock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gigaset Communications GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1421779A1 publication Critical patent/EP1421779A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/02—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only
    • H04N3/08—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector

Definitions

  • the invention relates to a so-called scanning camera.
  • the opto-electrical image sensors used today in electronic cameras or digital cameras, ca corder and video telephones are based on semiconductor chips with an array of light-sensitive elements, so-called pixels.
  • a lens optic is provided for imaging an object on this sensor, which in the simplest case consists of a single lens.
  • Such optics are subject to distortions, require focusing or are bound to a fixed distance range, and their resolution is limited.
  • the manufacturers of the devices mentioned at the outset strive to reduce weight, body volume and costs.
  • the focal length of the lens and the distance of the lens from the image sensor are fixed by the sensor diagonal and the angle of the camera.
  • a further miniaturization by reducing the sensor diagonal and thus the pixel size requires a significantly higher quality and thus more expensive optics.
  • the invention has for its object to provide a smaller, yet inexpensive camera.
  • a lens is no longer required and all optical properties can be significantly improved.
  • the construction volume in the scanning camera according to the invention is drastically reduced compared to the conventional cameras with optics and sensor array.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of the scanning camera according to the invention
  • Figure 4 shows an implementation of the scanning camera according to the invention on a chip.
  • the scanning camera (SC) uses a novel image recording system.
  • a biaxially tiltable or swiveling micromirror scans the surroundings or an object in a grid pattern and directs the light beam onto, for example, a single light detector element or opto-electrical sensor.
  • the scanning camera SC has a point-shaped image pickup sensor SE.
  • the sensor SE consists of an element or a pixel. In particular in the case of a color camera, several pixels can be provided which are sensitive to the different colors.
  • the image pickup sensor SE can be implemented, for example, by a photo transistor, a CCD chip or by a CMOS module.
  • the scanning camera SC has a deflection unit which is implemented by a micromirror SP.
  • the micromirror SP scans an object OB two-dimensionally.
  • the micromirror SP is designed to be tiltable in two axes. det. These two tilting axes are preferably perpendicular to one another. This tilting movement is symbolically represented in FIG. 1 by the two double arrows (not designated in more detail).
  • the scanned solid angle is directed or reflected on the sensor SE. As a result, all elements of an image to be recorded are scanned using the time-division multiplex method and converted into image data by the sensor SE.
  • the deflection unit or the micromirror SP can be implemented, for example, by so-called micromechanical elements (MEMS arrangements).
  • MEMS arrangements micromechanical elements
  • An overview of such components can be found, for example, on the Internet at the URL http: // ems .colorado.edu / cl. res .ppt / ppt / oe.review.
  • the light-sensitive sensor SE is reduced to only a single pixel, all elements of an image to be recorded or an object OB being recorded in time-division multiplex.
  • collimation optics can be dispensed with, which means that focusing on the image distance is also eliminated.
  • FIG. 2 shows a possible form of implementation for the micromirror SP using a micromechanical element.
  • the micromechanical element preferably consists of silicon, from which a movable tongue Z is etched out.
  • the tongue Z can be deflected perpendicular to the plane of the drawing, for example with a frequency of approximately 30 to 40 kHz. This direction of movement is symbolically represented by a double arrow P1.
  • the micromirror SP shown in FIG. 2 can be rotated further in the plane of the drawing, for example at a frequency of 50 Hz. This direction of movement is symbolically represented by a double arrow P2.
  • FIG. 1 A further implementation possibility for the micromirror SP is shown in FIG.
  • a mirror element SPM is the Art movably connected on two sides with a base body made of silicon, so that this element SPM can be deflected two-dimensionally.
  • the oscillation frequencies are, for example, the same as in FIG. 2.
  • FIG. 4 shows a particularly preferred embodiment of the scanning camera SC according to the invention.
  • the micromirror SP and the image recording sensor SE are arranged in one plane.
  • Micromirror SP and image recording sensor SE can be produced side by side, for example, as micromechanical elements on an integrated module, a chip CP.
  • a deflection mirror US is provided for deflecting a light beam LS reflected by the micromirror SP onto the sensor SE.
  • the chip CP can be arranged in a recess in a housing GH, and the opening can be covered by a glass plate GP.
  • the light beam LS falling through the glass plate GP onto the mirror SP is then directed onto the sensor SE via the deflecting mirror US.
  • the deflecting mirror is preferably implemented by partially reflecting the glass plate GP.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scanning-Kamera (SC) mit einem zweidimensional beweglichen Mikrospiegel (SP) zur Abtastung eines Objektes (OB) und zur Abbildung auf einen punktförmigen opto-elektrischen Sensor (SE), der zur Umsetzung eines im Zeitmultiplex abgetasteten Bildes in elektrische Bilddaten ausgebildet ist, wobei der Mikrospiegel (SP) und der opto-elektrische Sensor (SE) in einer Ebene angeordnet sind, und wobei ein Umlenkspiegel (US) im optischen Weg zwischen Mikrospiegel (SP) und opto-elektrischen Sensor (SE) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Scanning-Kamera
Die Erfindung betrifft eine sogenannte Scanning-Kamera.
Die heute in elektronischen Kameras beziehungsweise Digitalkameras , Ca cordern und Bildtelefonen eingesetzten opto- elektrischen Bildsensoren basieren auf Halbleiterchips mit einem Array von lichtempfindlichen Elementen, sogenannten Pixeln. Zur Abbildung eines Objektes auf diesen Sensor ist eine Linsenoptik vorgesehen, die im einfachsten Fall aus einer einzigen Linse besteht. Eine solche Optik ist mit Verzerrungen behaftet, sie benötigt eine ScharfStellung oder ist an einen fest vorgegebenen Entfernungsbereich gebunden, und sie ist in ihrer Auflösung beschränkt.
Die Hersteller der eingangs genannten Geräte streben eine Reduzierung von Gewicht, Aufbauvolumen und der Kosten an. Die Linsenbrennweite und der Abstand der Linse vom Bildsensor ist durch die Sensordiagonale und den Aufnahmewinkel der Kamera fest vorgegeben. Eine weitere Miniaturisierung durch eine Verkleinerung der Sensordiagonale und damit der Pixelgrösse erfordert eine deutlich höherwertige und damit auch teurere Optik.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine kleinere und doch kostengünstige Kamera anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch angegebene Merkmale gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Kamera wird keine Linse mehr benötigt und alle optischen Eigenschaften können deutlich verbessert werden. Das Aufbauvolumen ist bei der erfindungsgemäßen Scanning- Kamera verglichen mit den herkömmlichen Kameras mit Optik und Sensor-Array drastisch reduziert.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Dabei zeigen:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Scanning-Kamera,
Figur 2 und 3 Ausführungsformen für einen dabei verwendeten Mikrospiegel, und
Figur 4 eine Implementierung der erfindungsgemäßen Scanning- Kamera auf einem Chip.
Die erfindungsgemäße Scanning-Kamera (SC) benutzt ein neuartiges Bildaufnahmesystem. Im Prinzip scannt ein zweiachsig kippbarer beziehungsweise schwenkbarer Mikrospiegel die Umgebung beziehungsweise ein Objekt rasterweise ab und lenkt den Lichtstrahl auf ein beispielsweise einzelnes Lichtdetektorelement beziehungsweise opto-elektrischen Sensor.
Wie in Figur 1 dargestellt, weist die erfindungsgemäße Scanning-Kamera SC einen punktförmigen Bildaufnahmesensor SE auf. Der Sensor SE besteht aus einem Element beziehungsweise einem Pixel . Insbesondere bei einer Farbkamera können mehrere Pixel vorgesehen sein, die für die verschiedenen Farben empfindlich sind. Der Bildaufnahmesensor SE kann beispielsweise durch einen Fototransistor, einen CCD-Chip oder durch einen CMOS- Baustein realisiert sein.
Weiter weist die Scanning-Kamera SC eine Ablenkeinheit auf, die durch einen Mikrospiegel SP realisiert ist. Erfindungsgemäß tastet der Mikrospiegel SP ein Objekt OB zweidimensional ab. Der Mikrospiegel SP ist dazu zweiachsig kippbar ausgebil- det. Vorzugsweise stehen diese beiden Kippachsen senkrecht aufeinander Diese Kippbewegung ist in der Figur 1 durch die beiden Doppelpfeile (nicht näher bezeichnet) symbolisch dargestellt. Der abgetastete Raumwinkel wird auf den Sensor SE gelenkt beziehungsweise reflektiert. Hierdurch werden alle Elemente eines aufzunehmenden Bildes im Zeitmultiplexverfah- ren abgetastet und vom Sensor SE in Bilddaten umgesetzt.
Die Ablenkeinheit beziehungsweise der Mikrospiegel SP kann beispielsweise durch sogenannte mikromechanische Elemente (MEMS-Anordnungen) realisiert sein. Ein Überblick über solche Bauelemente kann beispielsweise im Internet unter der URL http: // ems .colorado.edu/cl . res .ppt/ppt/oe.review abgefragt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Scanning-Kamera SC reduziert sich der lichtempfindliche Sensor SE auf nur einen einzigen Bildpunkt, wobei alle Elemente eines aufzunehmenden Bildes beziehungsweise eines Objektes OB im Zeitmultiplex aufgenommen werden. Prinzipbedingt kann auf eine Kollimationsoptik verzichtet werden, womit auch das Fokussieren auf die Bildentfernung entfällt.
In Figur 2 ist eine mögliche Realisierungsform für den Mikrospiegel SP durch ein mikromechanisches Element dargestellt. Das mikromechanische Element besteht vorzugsweise aus Silizium, aus dem eine bewegliche Zunge Z herausgeätzt ist. Die Zunge Z kann senkrecht zur Zeichnungsebene ausgelenkt werden, beispielsweise mit einer Frequenz von ca. 30 bis 40 KHz. Diese Bewegungsrichtung ist durch einen Doppelpfeil Pl symbolisch dargestellt. Der in Figur 2 dargestellt Mikrospiegel SP kann weiter in der Zeichnungsebene gedreht werden, beispielsweise mit einer Frequenz von 50 Hz. Diese Bewegungsrichtung ist durch einen Doppelpfeil P2 symbolisch dargestellt.
In Figur 3 ist eine weitere Realisierungsmöglichkeit für den Mikrospiegel SP dargestellt. Ein Spiegelelement SPM ist der- art an zwei Seiten beweglich mit einem Grundkörper aus Silizium verbunden, so dass dieses Element SPM zweidimensional ausgelenkt werden kann. Die Schwingungsfrequenzen sind beispielsweise die gleichen wie in Figur 2.
In Figur 4 ist eine besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäß Scanning-Kamera SC dargestellt. Hierbei sind der Mikrospiegel SP und der Bildaufnahmesensor SE in einer Ebene angeordnet. Mikrospiegel SP und Bildaufnahmesensor SE können beispielsweise als mikromechanische Elemente auf einem integrierten Baustein, einem Chip CP, nebeneinander hergestellt sein.
Zur Umlenkung eines vom Mikrospiegel SP reflektierten Lichtstrahle LS auf den Sensor SE ist ein Umlenkspiegel US vorgesehen.
Der Chip CP kann in einer Ausnehmung eines Gehäuses GH angeordnet, und die Öffnung durch eine Glasplatte GP abgedeckt sein. Der durch die Glasplatte GP auf den Spiegel SP fallende Lichtstrahl LS wir dann über den Umlenkspiegel US auf den Sensor SE gelenkt. Der Umlenkspiegel ist hierbei vorzugsweise durch eine teilweise Verspiegelung der Glasplatte GP realisiert .

Claims

Patentansprüche
1. Scanning-Kamera (SC) mit einem zweidimensional beweglichen Mikrospiegel (SP) zur Abtastung eines Objektes (OB) und zur Abbildung auf einen punktförmigen opto-elektrischen Sensor (SE) , der zur Umsetzung eines im Zeitmultiplex abgetasteten Bildes in elektrische Bilddaten ausgebildet ist, wobei der Mikrospiegel (SP) und der opto-elektrische Sensor (SE) in einer Ebene angeordnet sind, und wobei ein Umlenkspiegel (US) im optischen Weg zwischen Mikrospiegel (SP) und opto-elektrischen Sensor (SE) angeordnet ist.
2. Scanning-Kamera (SC) nach Anspruch 1, bei der der Mikrospiegel (SP) und der opto-elektrische Sensor (SE) mit einer Glasplatte (GP) abgedeckt sind, wobei der Umlenkspiegel (US) durch eine zumindest teilweise Verspiegelung der Glasplatte (GP) realisiert ist.
3. Scanning-Kamera (SC) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Mikrospiegel (SP) und der opto-elektrische Sensor (SE) auf einem einzigen Chip (CP) angeordnet sind.
EP02754414A 2001-08-28 2002-07-23 Scanning-kamera Withdrawn EP1421779A1 (de)

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DE10141908 2001-08-28
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CN (1) CN1287585C (de)
WO (1) WO2003028363A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101455045B (zh) * 2006-05-02 2013-02-06 艾利森电话股份有限公司 一种调度无线通信网络中的用户设备的方法及一种基站

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL165212A (en) * 2004-11-15 2012-05-31 Elbit Systems Electro Optics Elop Ltd Device for scanning light
FI118245B (fi) * 2005-06-08 2007-08-31 Iprbox Oy Kamera
US8508098B2 (en) * 2006-12-03 2013-08-13 Maradin Technologies Ltd. Gimbaled scanning micro-mirror actuation scheme and architecture
WO2009147654A1 (en) * 2008-06-02 2009-12-10 Maradin Technologies Ltd. Gimbaled scanning micro-mirror apparatus
KR101771477B1 (ko) * 2009-05-29 2017-08-25 디지털옵틱스 코퍼레이션 엠이엠에스 Ｍｅｍｓ 전기적 접점을 위한 기계적 격리
US9253360B2 (en) 2011-07-15 2016-02-02 Ziva Corporation, Inc. Imager
US9651417B2 (en) 2012-02-15 2017-05-16 Apple Inc. Scanning depth engine
CN104221058B (zh) 2012-03-22 2017-03-08 苹果公司 装有万向接头的扫描镜阵列
AU2013294616B2 (en) 2012-07-26 2016-04-28 Apple Inc. Dual-axis scanning mirror
KR20150063540A (ko) 2012-10-23 2015-06-09 애플 인크. 마이크로 기계 디바이스의 제조
US9784838B1 (en) 2014-11-26 2017-10-10 Apple Inc. Compact scanner with gimbaled optics
US9835853B1 (en) 2014-11-26 2017-12-05 Apple Inc. MEMS scanner with mirrors of different sizes
US9798135B2 (en) 2015-02-16 2017-10-24 Apple Inc. Hybrid MEMS scanning module
US9703096B2 (en) 2015-09-30 2017-07-11 Apple Inc. Asymmetric MEMS mirror assembly
US9897801B2 (en) 2015-09-30 2018-02-20 Apple Inc. Multi-hinge mirror assembly
US10488652B2 (en) 2016-09-21 2019-11-26 Apple Inc. Prism-based scanner
KR102705224B1 (ko) 2019-08-18 2024-09-11 애플 인크. 광의 빔들을 스캐닝하기 위한 디바이스 및 방법

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0523159B1 (de) * 1990-04-06 1995-08-23 HARRIS, Martin Russell Konfokal-mikroskop
FR2703475A1 (fr) * 1993-03-30 1994-10-07 Foulgoc Patrick Dispositif de projection et de prise de vue miniaturisé.
US5673139A (en) * 1993-07-19 1997-09-30 Medcom, Inc. Microelectromechanical television scanning device and method for making the same
US5629790A (en) * 1993-10-18 1997-05-13 Neukermans; Armand P. Micromachined torsional scanner
US5612736A (en) * 1995-06-07 1997-03-18 Nview Corporation Stylus position sensing and digital camera with a digital micromirror device
US5907425A (en) * 1995-12-19 1999-05-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Miniature scanning confocal microscope
US6025951A (en) * 1996-11-27 2000-02-15 National Optics Institute Light modulating microdevice and method
US6075237A (en) * 1998-07-29 2000-06-13 Eastman Kodak Company Image sensor cover with integral light shield
US6002507A (en) * 1998-12-01 1999-12-14 Xerox Corpoation Method and apparatus for an integrated laser beam scanner
JP2000258699A (ja) * 1999-03-05 2000-09-22 Olympus Optical Co Ltd 直視型共焦点光学系
US6155490A (en) * 1999-04-22 2000-12-05 Intermec Ip Corp. Microelectromechanical systems scanning mirror for a laser scanner
AU1459800A (en) * 1999-10-29 2001-05-14 Microvision, Inc. Real time millimeter wave scanning imager
US6221687B1 (en) * 1999-12-23 2001-04-24 Tower Semiconductor Ltd. Color image sensor with embedded microlens array
WO2001091193A2 (en) * 2000-05-23 2001-11-29 Atmel Corporation Integrated ic chip package for electronic image sensor die
US8423110B2 (en) * 2002-01-09 2013-04-16 Boston Scientific Scimed, Inc. Imaging device and related methods
JP4259979B2 (ja) * 2003-10-22 2009-04-30 新光電気工業株式会社 光透過性カバー及びこれを備えたデバイス並びにそれらの製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03028363A1 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101455045B (zh) * 2006-05-02 2013-02-06 艾利森电话股份有限公司 一种调度无线通信网络中的用户设备的方法及一种基站

Also Published As

Publication number Publication date
JP4018631B2 (ja) 2007-12-05
US20040207744A1 (en) 2004-10-21
WO2003028363A1 (de) 2003-04-03
CN1287585C (zh) 2006-11-29
JP2005504487A (ja) 2005-02-10
CN1550099A (zh) 2004-11-24

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