WO2003024096A1 - Method and device for correcting luminosity variations which are dependent on network voltage in image recording - Google Patents

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WO2003024096A1
WO2003024096A1 PCT/DE2002/003230 DE0203230W WO03024096A1 WO 2003024096 A1 WO2003024096 A1 WO 2003024096A1 DE 0203230 W DE0203230 W DE 0203230W WO 03024096 A1 WO03024096 A1 WO 03024096A1
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
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    • H04N7/141—Systems for two-way working between two video terminals, e.g. videophone
    • H04N7/142—Constructional details of the terminal equipment, e.g. arrangements of the camera and the display
    • H04N2007/145—Handheld terminals

Definitions

  • the present invention relates to an improvement in image recording with cameras, in particular with cameras in mobile communication devices.
  • a device has a light-sensitive sensor element, by means of which a varying brightness is converted into an electrical signal, for example a voltage that varies over time.
  • the rate of change or the frequency of this time-varying signal is determined by means of a suitable unit, for example a circuit arrangement and / or a processor.
  • a suitable unit for example a circuit arrangement and / or a processor.
  • data are generated in a subsequent processor unit, with which image data can be corrected that was recorded with a camera in artificial light.
  • this device is integrated in a communication device or can be used together with it.
  • the communication device itself is to be used together with a camera.
  • the disturbances caused by the network-related fluctuations in brightness during image recording can then be corrected simply and reliably, even when the communication device is operated in different countries.
  • the communication device has a display unit.
  • a diode is used as the light-sensitive sensor element, which can also be used as an illumination element for the display unit.
  • the multiple functionality of the diode saves costs and space on the ever smaller communication devices, in particular also because of the circuits used for the diode.
  • the communication device also has a display unit and the light-sensitive sensor element is also used as a brightness meter for measuring an average brightness.
  • Brightness meters of this type are used, for example, in the case of an illuminated display unit, to adapt the illumination of the display unit to the ambient brightness and thus to save energy in order to enable the device in question to stand by for as long as possible.
  • the photosensitive sensor element is also used as a brightness meter for measuring an average brightness.
  • Brightness meters of this type are used, for example, in the case of an illuminated display unit, to adapt the illumination of the display unit to the ambient brightness and thus to save energy in order to enable the device in question to stand by for as long as possible.
  • the photosensitive sensor element is also used as a brightness meter for measuring an average brightness.
  • Brightness meters of this type are used, for example, in the case of an illuminated display unit, to adapt the illumination of the display unit to the ambient brightness and thus to save energy in order to enable the device in question to stand by for as long as possible.
  • Sensor element also used as an illumination meter on the camera.
  • the electrical signal originating from the diode is present as a voltage signal. This is digitized using an analog-digital converter and fed to signal processing for further processing.
  • the light-sensitive sensor element is connected in series with at least one further sensor element.
  • the voltage which drops across such a sensor element, for example a diode, at which it is essentially proportional to the incident radiation, is usually low.
  • This voltage is amplified by a series connection, which enables a simpler and safer measurement.
  • a selection of components which contains at least the unit for frequency determination forms an independent module which can be connected to the communication device and communicates with the camera directly or via the communication device.
  • a method for solving the problem is specified, in which at least the frequency of the brightness fluctuations is determined, which then serves as a variable for calculating correction data.
  • Fig. 1 shows the schematic relationship between individual components of an embodiment of the device for compensating for network-related brightness fluctuations in an image recording
  • Fig. 2 shows a modular set of communication device, camera module and frequency determination module.
  • FIG. 1 shows a lamp, for example a fluorescent tube 10, which is operated at the national network frequency.
  • the mains frequency is currently either 50 or 60 Hz. Since the gas discharge in the fluorescent re 10 takes place as a function of the mains frequency, the brightness of the light 12 emitted by it varies. As already mentioned, a variation in the brightness can also occur with all light sources which are operated with alternating current. In particular, a variation in the brightness can also occur when lamps are “dimmed”, that is to say when their power consumption is limited in time, as a result of which less power is consumed on average. These brightness variations can, for example, be superimposed on the brightness variations due to the mains frequency.
  • the image is recorded by means of the camera 14, in which the associated image data 16 are generated.
  • This image data 16 can be subject to interference.
  • Picture disturbances can occur if the network frequency and thus the frequency of the brightness fluctuations do not match the frequency at which individual pictures are taken. This leads to a beat, i.e. in this case a variation in the brightness of the individual recorded images with a beat frequency. This is determined, for example, by the difference between the network frequency and the frequency of the image recording.
  • Image disturbances can also occur if a single image is not recorded as an overall image, but instead is captured line by line, for example.
  • Light 12 from the fluorescent tube 10 is also picked up by a light-sensitive sensor element, for example a diode 18.
  • This diode 18 is operated in the blocking region, ie a voltage is applied at which no current flows.
  • a space charge zone forms in the pn junction of the diode as a result of charge carrier diffusion. If charge carriers are released by incident light in the area of the space charge zone, the electric field separates the electrons from the holes. The electrons migrate to the n-zone and the holes to the p-zone. This leads to a change in voltage.
  • the electrical voltage emitted by the diode voltage naturally varies with the intensity of the incident light, ie there is an alternating voltage signal with brightness variations, which has the mains frequency with which the fluorescent tube 10 is operated.
  • This alternating current signal 20 is digitized by means of an analog / digital converter and fed to a signal processor unit 24 for frequency determination.
  • a processor unit 26 generates correction data with the aid of the determined frequency and the image data 16 exchanged via an interface 28, with the aid of which the image interference is compensated for.
  • a module consisting of the diode 18, the analog / digital converter 22, the signal processor unit 24 and the processor unit 26 can be manufactured as an independent module which exchanges data with the camera 14 using an interface 28.
  • the diode 18 is used several times: a) The diode can also be used to illuminate the display unit.
  • Light-emitting diodes have a very narrow spectral radiation, which is approximately 10 to 20 nm. The peak wavelength is the wavelength at which that
  • Light with the maximum intensity is determined by the band gap in the semiconductor. Depending on the doping and impurities, the half-value side of the radiation is wider or narrower. If the LED is operated inversely, for example for frequency measurement, the maximum wavelength for which the LED is sensitive is determined by the band gap. For example, if you use LEDs that emit in the red spectral range, you can achieve a sensitivity from the blue to the minimum wavelength.
  • the diode is also used as a brightness meter, which controls the brightness of the lighting of the display unit. In today's communication devices tries to keep the energy consumption as low as possible in order to enable the longest possible standby time. In this respect, it makes sense to adapt the brightness of the lighting of the display unit to the ambient conditions.
  • the ambient brightness is measured with the aid of a brightness meter, for example the diode 18. Since no rapid fluctuations are to be recorded here, the ambient brightness is determined averaged over a certain time.
  • the diode can also serve as an illumination meter for the camera, which determines the relationship between exposure time and aperture.
  • FIG. 2 shows a modular set of communication device, a camera module and a frequency determination module.
  • the camera module 30 can be connected to the communication device 34 via a suitable interface 32.
  • the communication device 34 can have a display unit or display 36.
  • the communication device 34 can be connected to the frequency determination unit 40 via a further suitable interface 38.
  • camera module 30 and communication device 34 can also be combined to form one module, just as, for example, camera module 30 with frequency determination module 40 or communication device 34 with frequency determination module 40.
  • diode 18, or frequency determination unit which consists, for example, of an analog / digital converter 22 and a signal processor unit 24, and processor unit 26, can take place in accordance with the respective requirements.
  • Table 1 now shows possible distributions of the components or assemblies among the individual modules. Table 1 :
  • the camera has at least the sensor for image recording.
  • the camera module contains at least the camera.
  • the communication device has the usual functionality and the frequency determination module contains at least one frequency determination unit.
  • the diode is also located on the camera module.
  • an external processor unit is used, which is already in the communication device.
  • This variant has the advantage that a high-quality processor unit already present in the communication device can also be used to generate the data for correcting the image disturbances due to the fluctuations in brightness.
  • the diode and the camera are spatially close together, so that the diode can also be used, for example, as an illumination meter for the camera.
  • both the diode and the processor unit are integrated in the communication device.
  • the processor unit of the communication device can be used
  • the diode can be used as a lighting element or element for controlling the lighting of the display unit 36.
  • the diode and processor unit are located in the frequency determination module. In this way, a conventional camera and a simple communication device without a high-quality processor unit can be expanded with this frequency determination module to a camera with flicker compensation.
  • the light-sensitive sensor element is a component of the camera sensor.

Abstract

The invention relates to a device and a method for correcting image disruptions occurring as a result of luminosity variations due to network frequency conditions of artificial light sources. The variation frequency of said luminosity variations is measured and used as an input variable for an algorithm used for generating data which is necessary for said correction.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur von netzspannungsabhängigen HeiligkeitsSchwankungen bei der BildaufzeichnungMethod and device for correcting mains voltage-dependent fluctuations in holiness during image recording
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung bei der Bildaufzeichnung mit Kameras, insbesondere mit Kameras in mobilen Kommunikationsgeräten.The present invention relates to an improvement in image recording with cameras, in particular with cameras in mobile communication devices.
Betreibt man eine Kamera, beispielsweise eine digitale Videokamera, in einer Umgebung, welche mit einer nicht mit Konstantstrom betriebenen Lampe beleuchtet wird, beispielsweise mit Leuchtstoffröhren, so kann es zu Interferenzen im Bild kommen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Gasentladung in der Leuchtstoffröhre mit der Netzfrequenz, die in Deutschland beispielsweise 50 Hz beträgt, erfolgt, wodurch die von ihr ausgestrahlte Helligkeit variiert. Allgemein variiert die Helligkeit von Lichtquellen, wenn diese mit Wechselstrom betrieben werden. Bei Glühlampen ist dieser Effekt jedoch auf- grund des Nachglühens des Glühdrahtes weniger deutlich als beispielsweise bei Halogenlampen oder Leuchtstoffröhren. Um diese netzbedingten Helligkeitsschwankungen von künstlichen Lichtquellen bei der Bildaufzeichnung zu kompensieren, werden sogenannte "Flickerkompensationsalgorithmen" verwen- det. Auf den Vorgang, Daten zu generieren, welche zur Korrektur der Bildstörungen aufgrund der netzbedingten Helligkeitsschwankungen herangezogen werden können, wird mit dem Begriff „Flickerkompensation" Bezug genommen.If you operate a camera, for example a digital video camera, in an environment that is illuminated with a lamp that is not operated with constant current, for example with fluorescent tubes, interference can occur in the image. This is due to the fact that the gas discharge in the fluorescent tube takes place at the mains frequency, which is, for example, 50 Hz in Germany, as a result of which the brightness emitted by it varies. In general, the brightness of light sources varies when they are operated with alternating current. In the case of incandescent lamps, however, this effect is less pronounced due to the afterglow of the filament than, for example, in the case of halogen lamps or fluorescent tubes. So-called "flicker compensation algorithms" are used to compensate for these network-related fluctuations in brightness of artificial light sources during image recording. The term “flicker compensation” refers to the process of generating data that can be used to correct the image disturbances due to the network-related fluctuations in brightness.
Heutige Kameras sind auf die im jeweiligen Land vorherrschenden Netzfrequenz optimiert, d.h. ihr Flickerkompensationsal- gorithmus arbeitet mit dieser Netzfrequenz fest eingestellt.Today's cameras are optimized for the network frequency prevailing in the respective country, i.e. its flicker compensation algorithm works at this fixed frequency.
Es werden jedoch in verschiedenen Ländern unterschiedliche Netzfrequenzen verwendet. Die Flickerkompensation einer in Deutschland verkauften Kamera, welche für 50 Hz optimiert ist, liefert keine befriedigenden Ergebnisse bei Aufnahmen in den USA, wo die Netzfrequenz 60 Hz beträgt. Der Grund hierfür ist, dass die im Flickerkompensationsalgorithmus fest vorgegebene Frequenz nun nicht mehr mit der Netzfrequenz übereinstimmt. Bei hochwertigen Produkten kann daher die landestypi- sehe Netzfrequenz über eine Menüeinstellung angepasst werden. Dies erfordert allerdings ein gewisses technisches Verständnis des Benutzers. Zudem ist diese Anpassung nicht praktikabel bei mobilen Geräten, wie beispielsweise Mobiltelefonen mit einer Kamera, da ja bei Reisen laufend zwischen den Netz- frequenzen umgestellt werden müsste. Unter Umständen ist diese Umstellung zudem gar nicht möglich, da die momentan verwendete Netzfrequenz nicht bekannt ist.However, different network frequencies are used in different countries. The flicker compensation of a camera sold in Germany, which is optimized for 50 Hz, does not provide satisfactory results when shooting in the USA, where the network frequency is 60 Hz. The reason for this is that the frequency specified in the flicker compensation algorithm no longer corresponds to the mains frequency. For high-quality products, the country-specific network frequency can therefore be adjusted via a menu setting. However, this requires a certain technical understanding of the user. In addition, this adaptation is not practical for mobile devices, such as cell phones with a camera, since it would be necessary to switch continuously between network frequencies when traveling. This change may not be possible at all, since the network frequency currently used is not known.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfa- ehe und sichere Kompensation von bei künstlichen Lichtquellen auftretenden HeiligkeitsSchwankungen bei einer Bildaufzeichnung anzugeben.It is therefore an object of the present invention to provide a simple and reliable compensation for fluctuations in holiness occurring in the case of image recording when using artificial light sources.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a device according to the features of claim 1 and a method according to the features of claim 10. Advantageous further developments result from the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein lichtempfindli- ches Sensorelement auf, mittels dem eine variierende Helligkeit in ein elektrisches Signal, beispielsweise eine zeitlich variierende Spannung, umgewandelt wird. Die Änderungsrate o- der Frequenz dieses zeitlich variierenden Signals wird mittels einer dafür geeigneten Einheit, beispielsweise einer Schaltungsanordnung oder/und einem Prozessor, ermittelt. Unter Verwendung dieser Frequenz werden in einer nachfolgenden Prozessoreinheit Daten erzeugt, mit denen Bilddaten korrigierbar sind, die mit einer Kamera bei künstlichem Licht aufgezeichnet wurden. Vorteil dieser Lösung ist es, dass die vorherrschende Netzfrequenz automatisch einstellbar ist, da sie mit Hilfe der Diode sowie der nachgeordneten Einheit erfasst und einer Ver- arbeitung in der nachfolgenden Prozessoreinheit zugeführt wird.A device according to the invention has a light-sensitive sensor element, by means of which a varying brightness is converted into an electrical signal, for example a voltage that varies over time. The rate of change or the frequency of this time-varying signal is determined by means of a suitable unit, for example a circuit arrangement and / or a processor. Using this frequency, data are generated in a subsequent processor unit, with which image data can be corrected that was recorded with a camera in artificial light. The advantage of this solution is that the prevailing mains frequency can be set automatically, since it is detected with the aid of the diode and the downstream unit and a work in the subsequent processor unit is supplied.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist diese Vorrichtung in ein Kommunikationsgerät integriert oder mit diesem zusammen benutzbar. Das Kommunikationsgerät selbst ist wiederum zusammen mit einer Kamera zu verwenden.In an advantageous embodiment, this device is integrated in a communication device or can be used together with it. The communication device itself is to be used together with a camera.
Die Störungen, die die netzbedingten Helligkeitsschwankungen bei der Bildaufzeichnung hervorrufen, können dann einfach und sicher korrigiert werden, auch bei Betrieb des Kommunikationsgeräts in unterschiedlichen Ländern.The disturbances caused by the network-related fluctuations in brightness during image recording can then be corrected simply and reliably, even when the communication device is operated in different countries.
In einer Weiterbildung weist das Kommunikationsgerät eine Anzeigeeinheit auf. Als lichtempfindliches Sensorelement wird eine Diode verwendet, die zusätzlich als Beieuchtungselement für die Anzeigeeinheit verwendbar ist.In one development, the communication device has a display unit. A diode is used as the light-sensitive sensor element, which can also be used as an illumination element for the display unit.
Durch die Mehrfachfunktionalität der Diode werden Kosten und auch Platz auf den immer kleiner werdenden Kommunikationsgeräten eingespart, insbesondere auch wegen der für die Diode verwendeten Schaltungen.The multiple functionality of the diode saves costs and space on the ever smaller communication devices, in particular also because of the circuits used for the diode.
In einer anderen Ausgestaltung weist das Kommunikationsgerät ebenfalls eine Anzeigeeinheit auf und das lichtempfindliche Sensorelement wird auch als Helligkeitsmesser zum Messen ei- ner mittleren Helligkeit verwendet. Derartige Helligkeitsmesser dienen beispielsweise bei beleuchteter Anzeigeeinheit dazu, die Beleuchtung der Anzeigeeinheit an die Umgebungshelligkeit anzupassen und so Energie einzusparen, um möglichst lange Stand-by-Zeiten des betreffenden Geräts zu ermöglichen. In einer anderen Ausgestaltung wird das lichtempfindlicheIn another embodiment, the communication device also has a display unit and the light-sensitive sensor element is also used as a brightness meter for measuring an average brightness. Brightness meters of this type are used, for example, in the case of an illuminated display unit, to adapt the illumination of the display unit to the ambient brightness and thus to save energy in order to enable the device in question to stand by for as long as possible. In another embodiment, the photosensitive
Sensorelement auch als Beleuchtungsmesser an der Kamera verwendet .Sensor element also used as an illumination meter on the camera.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt das von der Diode stammende elektrische Signal als Spannungssignal vor. Dieses wird mittels eines Analog-Digital-Wandlers digitalisiert und zur weiteren Bearbeitung einer Signalverarbeitung zugeführt. In einer anderen Weiterbildung wird das lichtempfindliche Sensorelement mit zumindest einem weiteren Sensorelement in Serie geschaltet.In an advantageous embodiment, the electrical signal originating from the diode is present as a voltage signal. This is digitized using an analog-digital converter and fed to signal processing for further processing. In another development, the light-sensitive sensor element is connected in series with at least one further sensor element.
Die Spannung, welche an einem derartigen Sensorelement, beispielsweise an einer Diode abfällt, bei der sie im Wesentlichen proportional zur einfallenden Strahlung ist, ist meist gering. Durch eine Serienschaltung wird diese Spannung verstärkt, wodurch eine einfachere und sicherere Messung möglich ist.The voltage which drops across such a sensor element, for example a diode, at which it is essentially proportional to the incident radiation, is usually low. This voltage is amplified by a series connection, which enables a simpler and safer measurement.
In einer Ausführungsvariante bildet eine Auswahl an Bauteilen, die zumindest die Einheit zur Frequenzermittlung enthält, ein eigenständiges Modul, welches mit dem Kommunikationsgerät verbindbar ist und direkt oder über das Kommunikati- onsgerät mit der Kamera kommuniziert.In one embodiment variant, a selection of components which contains at least the unit for frequency determination forms an independent module which can be connected to the communication device and communicates with the camera directly or via the communication device.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Lösung der Aufgabe angegeben, in welchem zumindest die Frequenz der Helligkeitsschwankungen ermittelt wird, welche dann als Größe zur Berechnung von Korrekturdaten dient.According to a further aspect of the invention, a method for solving the problem is specified, in which at least the frequency of the brightness fluctuations is determined, which then serves as a variable for calculating correction data.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung werden im übrigen aus den Unter nsprüchen sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Figuren deutlich. Es zeigenAdvantages and expediencies of the invention are moreover apparent from the subclaims and the description of preferred embodiments with reference to the figures. Show it
Fig. 1 den schematischen Zusammenhang zwischen einzelnen Bestandteilen einer Ausgestaltung der Vorrichtung zur Kompensation netzbedingter Helligkeitsschwankungen bei einer Bildaufzeichnung und Fig. 2 ein modular aufgebautes Set aus Kommunikationsgerät, Kameramodul und Frequenzermittlungsmodul.Fig. 1 shows the schematic relationship between individual components of an embodiment of the device for compensating for network-related brightness fluctuations in an image recording and Fig. 2 shows a modular set of communication device, camera module and frequency determination module.
In Figur 1 ist eine Lampe, beispielsweise eine Leuchtstoffröhre 10, dargestellt, die bei der landesüblichen Netzfre- quenz betrieben wird. Die Netzfrequenz beträgt derzeit entweder 50 oder 60 Hz. Da die Gasentladung in der Leuchtstoffroh- re 10 in Abhängigkeit von der Netzfrequenz erfolgt, variiert die Helligkeit des von ihr ausgestrahlten Lichts 12. Eine Variation der Helligkeit kann wie bereits eingangs erwähnt, auch bei allen Lichtquellen auftreten, welche mit Wechselstrom betrieben werden. Insbesondere kann eine Variation der Helligkeit auch auftreten, wenn Lampen „gedimmt" werden, das heißt wenn Ihre Leistungsaufnahme zeitlich beschränkt wird, wodurch im Mittel eine geringere Leistungs- saufnähme erfolgt. Diese Helligkeitsvariationen können bei- spielsweise den Helligkeitsvariationen aufgrund der Netzfrequenz überlagert sein.FIG. 1 shows a lamp, for example a fluorescent tube 10, which is operated at the national network frequency. The mains frequency is currently either 50 or 60 Hz. Since the gas discharge in the fluorescent re 10 takes place as a function of the mains frequency, the brightness of the light 12 emitted by it varies. As already mentioned, a variation in the brightness can also occur with all light sources which are operated with alternating current. In particular, a variation in the brightness can also occur when lamps are “dimmed”, that is to say when their power consumption is limited in time, as a result of which less power is consumed on average. These brightness variations can, for example, be superimposed on the brightness variations due to the mains frequency.
In diesem Licht 12 erfolgt mittels der Kamera 14 die Bildaufzeichnung, bei der zugehörige Bilddaten 16 generiert werden. Diese Bilddaten 16 können mit Störungen behaftet sein. Bildstörungen können entstehen, wenn die Netzfrequenz und damit die Frequenz der Helligkeitsschwankungen nicht mit der Frequenz übereinstimmt, bei der einzelne Bilder aufgenommen werden. Dies führt zu einer Schwebung, d.h. in diesem Fall zu einer Variation der Helligkeit der einzelnen aufgezeichneten Bilder mit einer Schwebefrequenz. Diese ist beispielsweise durch den Unterschied von Netzfrequenz und Frequenz der Bildaufzeichnung festgelegt. Bildstörungen können weiterhin auftreten, wenn ein Einzelbild nicht als Gesamtbild aufgenommen wird, sondern beispielsweise zeilenweise erfasst wird.In this light 12, the image is recorded by means of the camera 14, in which the associated image data 16 are generated. This image data 16 can be subject to interference. Picture disturbances can occur if the network frequency and thus the frequency of the brightness fluctuations do not match the frequency at which individual pictures are taken. This leads to a beat, i.e. in this case a variation in the brightness of the individual recorded images with a beat frequency. This is determined, for example, by the difference between the network frequency and the frequency of the image recording. Image disturbances can also occur if a single image is not recorded as an overall image, but instead is captured line by line, for example.
Licht 12 der Leuchtstoffröhre 10 wird auch von einem lichtempfindlichen Sensorelement, beispielsweise einer Diode 18 aufgenommen. Diese Diode 18 wird im Sperrbereich betrieben, d.h. es wird eine Spannung angelegt, bei der kein Strom fließt. In dem pn-Übergang der Diode bildet sich in Folge von Ladungsträgerdiffusion eine Raumladungszone. Werden durch einfallendes Licht im Bereich der Raumladungszone Ladungsträger freigesetzt, so bewirkt das elektrische Feld die Trennung der Elektronen von den Löchern. Die Elektronen wandern zur n- Zone und die Löcher zur p-Zone. Dies führt zu einer Spannungsänderung. Die von der Diode abgegebene elektrische Span- nung variiert natürlich mit der Intensität des einfallenden Lichtes, d.h. es liegt bei Helligkeitsvariationen ein Wechselspannungssignal vor, welches die Netzfrequenz aufweist, mit der die Leuchtstoffröhre 10 betrieben wird. Dieses Wech- seiStromsignal 20 wird mittels eines Analog/Digital-Wandlers digitalisiert und einer Signalprozessoreinheit 24 zur Frequenzermittlung zugeführt. Eine Prozessoreinheit 26 generiert mit Hilfe der ermittelten Frequenz und der über eine Schnittstelle 28 ausgetauschten Bilddaten 16 Korrekturdaten, mit de- rer Hilfe die Bildstörungen kompensiert werden.Light 12 from the fluorescent tube 10 is also picked up by a light-sensitive sensor element, for example a diode 18. This diode 18 is operated in the blocking region, ie a voltage is applied at which no current flows. A space charge zone forms in the pn junction of the diode as a result of charge carrier diffusion. If charge carriers are released by incident light in the area of the space charge zone, the electric field separates the electrons from the holes. The electrons migrate to the n-zone and the holes to the p-zone. This leads to a change in voltage. The electrical voltage emitted by the diode voltage naturally varies with the intensity of the incident light, ie there is an alternating voltage signal with brightness variations, which has the mains frequency with which the fluorescent tube 10 is operated. This alternating current signal 20 is digitized by means of an analog / digital converter and fed to a signal processor unit 24 for frequency determination. A processor unit 26 generates correction data with the aid of the determined frequency and the image data 16 exchanged via an interface 28, with the aid of which the image interference is compensated for.
Ein Modul bestehend aus der Diode 18, dem Analog/Digital- Wandler 22, der Signalprozessoreinheit 24 sowie der Prozessoreinheit 26 kann als eigenständiges Modul gefertigt sein, welches mit Hilfe einer Schnittstelle 28 Daten mit der Kamera 14 austauscht.A module consisting of the diode 18, the analog / digital converter 22, the signal processor unit 24 and the processor unit 26 can be manufactured as an independent module which exchanges data with the camera 14 using an interface 28.
Ebenso können alle Bestandteile in einem Kommunikationsgerät, beispielsweise einem Mobilfunkendgerät oder einem PDA (Perso- nal Digital Assistant) integriert sein. In derartigen Ausgestaltungen wird die Diode 18 mehrfach benutzt: a) Die Diode kann auch zur Beleuchtung der Anzeigeeinheit dienen. Leuchtdioden (LEDs) weisen eine sehr enge spektrale Abstrahlung auf, welche ca. 10 bis 20 nm beträgt. Die Peak-Wellenlänge, das ist die Wellenlänge, bei der dasLikewise, all components can be integrated in a communication device, for example a mobile radio terminal or a PDA (Personal Digital Assistant). In such configurations, the diode 18 is used several times: a) The diode can also be used to illuminate the display unit. Light-emitting diodes (LEDs) have a very narrow spectral radiation, which is approximately 10 to 20 nm. The peak wavelength is the wavelength at which that
Licht die maximale Intensität hat, wird durch die Bandlücke im Halbleiter bestimmt. Je nach Dotierung und Verunreinigungen ist die Halbwertsseite der Strahlung breiter oder schmäler. Wird die LED invers betrieben, wie bei- spielsweise zur Frequenzmessung, so wird die maximale Wellenlänge, für die die LED sensitiv ist, durch die Bandlücke bestimmt. Verwendet man beispielsweise LEDs, die im roten Spektralbereich abstrahlen, so erreicht man eine Empfindlichkeit vom blauen bis zur minimalen Wellenlänge. b) Die Diode wird gleichzeitig als Helligkeitsmesser verwendet, welcher die Helligkeit der Beleuchtung der Anzeigeeinheit steuert. In heutigen Kommunikationsgeräten wird versucht, den Energieverbrauch so gering wie möglich zu halten, um eine möglichst lange Stand-by-Zeit zu ermöglichen. Insofern bietet es sich an, die Helligkeit der Beleuchtung der Anzeigeeinheit an die Umgebungsverhältnisse anzupassen. Dazu wird mit Hilfe eines Helligkeitsmessers, beispielsweise der Diode 18, die Umgebungshelligkeit gemessen. Da hier keine schnellen Schwankungen erfasst werden sollen, wird die Umgebungshelligkeit über eine gewisse Zeit gemittelt bestimmt. Sind in einer anderen Ausgestaltung die Bestandteile in eine Kamera integriert, so kann die Diode auch als Beleuchtungsmesser für die Kamera dienen, der das Verhältnis von Belichtungszeit und Blende bestimmt.Light with the maximum intensity is determined by the band gap in the semiconductor. Depending on the doping and impurities, the half-value side of the radiation is wider or narrower. If the LED is operated inversely, for example for frequency measurement, the maximum wavelength for which the LED is sensitive is determined by the band gap. For example, if you use LEDs that emit in the red spectral range, you can achieve a sensitivity from the blue to the minimum wavelength. b) The diode is also used as a brightness meter, which controls the brightness of the lighting of the display unit. In today's communication devices tries to keep the energy consumption as low as possible in order to enable the longest possible standby time. In this respect, it makes sense to adapt the brightness of the lighting of the display unit to the ambient conditions. For this purpose, the ambient brightness is measured with the aid of a brightness meter, for example the diode 18. Since no rapid fluctuations are to be recorded here, the ambient brightness is determined averaged over a certain time. In another embodiment, if the components are integrated in a camera, the diode can also serve as an illumination meter for the camera, which determines the relationship between exposure time and aperture.
In Figur 2 ist ein modular aufgebautes Set aus Kommunikationsgerät, einem Kameramodul sowie einem Frequenzermittlungsmodul zu sehen.FIG. 2 shows a modular set of communication device, a camera module and a frequency determination module.
Das Kameramodul 30 ist über eine geeignete Schnittstelle 32 mit dem Kommunikationsgerät 34 verbindbar. Das Kommunikationsgerät 34 kann eine Anzeigeeinheit oder Display 36 aufweisen. Über eine weitere geeignete Schnittstelle 38 lässt sich das Kommunikationsgerät 34 mit der Frequenzermittlungseinheit 40 verbinden.The camera module 30 can be connected to the communication device 34 via a suitable interface 32. The communication device 34 can have a display unit or display 36. The communication device 34 can be connected to the frequency determination unit 40 via a further suitable interface 38.
Natürlich können auch Kameramodul 30 und Kommunikationsgerät 34 zu einem Modul zusammengefasst sein, ebenso wie beispielsweise Kameramodul 30 mit dem Frequenzermittlungsmodul 40 oder auch Kommunikationsgerät 34 mit dem Frequenzermittlungsmodul 40.Of course, camera module 30 and communication device 34 can also be combined to form one module, just as, for example, camera module 30 with frequency determination module 40 or communication device 34 with frequency determination module 40.
Die Aufteilung der einzelnen Bauteile beziehungsweise Baugruppen, das heißt Diode 18, beziehungsweise Frequenzermittlungseinheit, welche beispielsweise aus einem Analog/Digital- Wandler 22 und einer Signalprozessoreinheit 24 besteht, sowie Prozessoreinheit 26, kann den jeweiligen Anforderungen gemäß erfolgen. In Tabelle 1 sind nun mögliche Aufteilungen der Bauteile beziehungsweise Baugruppen auf die einzelnen Module zu sehen. Tabelle 1 :The division of the individual components or assemblies, that is to say diode 18, or frequency determination unit, which consists, for example, of an analog / digital converter 22 and a signal processor unit 24, and processor unit 26, can take place in accordance with the respective requirements. Table 1 now shows possible distributions of the components or assemblies among the individual modules. Table 1 :
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Die Kamera weist zumindest den Sensor zur Bildaufzeichnung auf. Das Kameramodul enthält zumindest die Kamera. Oft befindet sich im Kameramodul auch eine Prozessoreinheit zur Bildbearbeitung, welche natürlich auch zur Bildkorrektur bei Hel- ligkeitsSchwankungen herangezogen werden kann. Das Kommunikationsgerät verfügt über die übliche Funktionalität und das Frequenzermittlungsmodul enthält zumindest eine Frequenzermittlungseinheit .The camera has at least the sensor for image recording. The camera module contains at least the camera. There is often a processor unit in the camera module for image processing, which of course can also be used for image correction in the event of fluctuations in brightness. The communication device has the usual functionality and the frequency determination module contains at least one frequency determination unit.
In der Variante a) befindet sich des weiteren die Diode und die Prozessoreinheit zur Generierung der Daten für Kompensation der Bildstörungen im Kameramodul. Diese Aufteilung ist von Vorteil, wenn man bereits über eine hochwertige Kamera verfügt, an die dann das Frequenzermittlungsmodul zur automatischen Frequenzermittlung angeschlossen werden kann. Für diese Variante ist beispielsweise das Kommunikationsgerät nicht erforderlich.In variant a) there is also the diode and the processor unit for generating the data for compensation of the image disturbances in the camera module. This division is advantageous if you already have a high-quality camera to which the frequency determination module for automatic frequency determination can then be connected. For this variant, for example, the communication device is not required.
In der Variante b) befindet sich am Kameramodul zusätzlich die Diode. Außerdem wird auf eine externe Prozessoreinheit zurückgegriffen, welche sich bereits im Kommunikationsgerät befindet. Diese Variante hat den Vorteil, dass eine bereits im Kommunikationsgerät vorhandene, hochwertige Prozessoreinheit auch zur Generierung der Daten zur Korrektur der Bild- Störungen aufgrund der Helligkeitsschwankungen herangezogen werden kann. Des weiteren befinden sich hier die Diode und die Kamera räumlich eng beieinander, so dass sich die Diode beispielsweise auch als Beleuchtungsmesser für die Kamera verwenden lässt.In variant b) the diode is also located on the camera module. In addition, an external processor unit is used, which is already in the communication device. This variant has the advantage that a high-quality processor unit already present in the communication device can also be used to generate the data for correcting the image disturbances due to the fluctuations in brightness. Furthermore, the diode and the camera are spatially close together, so that the diode can also be used, for example, as an illumination meter for the camera.
In der Ausführungsform c) sind sowohl Diode als auch Prozessoreinheit im Kommunikationsgerät integriert. Somit kann zum einen die Prozessoreinheit des Kommunikationsgeräts verwendet werden, zum anderen kann die Diode als Beleuchtungselement oder Element zur Steuerung der Beleuchtung der Anzeigeneinheit 36 herangezogen werden.In embodiment c), both the diode and the processor unit are integrated in the communication device. Thus, on the one hand the processor unit of the communication device can be used, on the other hand the diode can be used as a lighting element or element for controlling the lighting of the display unit 36.
In der Variante d) befinden sich Diode und Prozessoreinheit im Frequenzermittlungsmodul. So lassen sich eine herkömmliche Kamera sowie ein einfaches Kommunikationsgerät ohne hochwertige Prozessoreinheit mit diesem Frequenzermittlungs odul zu einer Kamera mit Flickerkompensation erweitern.In variant d), the diode and processor unit are located in the frequency determination module. In this way, a conventional camera and a simple communication device without a high-quality processor unit can be expanded with this frequency determination module to a camera with flicker compensation.
Als weitere Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das lich - empfindliche Sensorelement ein Bestandteil des Kamerasensors ist.As a further embodiment, it is provided that the light-sensitive sensor element is a component of the camera sensor.
Im Rahmen der Erfindung liegen auch eine Vielzahl weiterer Ausgestaltungen, die hier nicht beschrieben sind. Insbesonde- re fällt hierunter die Verwendung anderer lichtempfindlicher Sensorelemente anstelle der Diode, beispielsweise die Verwendung von Phototransistoren. Weitere Ausgestaltungen können vom Fachmann aber anhand der beschriebenen Ausführungsbei- spiele leicht und einfach in die Praxis umgesetzt werden können. A large number of further configurations, which are not described here, are also within the scope of the invention. In particular, this includes the use of other light-sensitive sensor elements instead of the diode, for example the use of phototransistors. Further configurations can but can easily and simply be put into practice by the person skilled in the art on the basis of the exemplary embodiments described.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Leuchtstoffröhre10 fluorescent tubes
12 Licht der Leuchtstoffröhre 14 Kamera12 fluorescent light 14 camera
16 Bilddaten16 image data
18 Diode18 diode
20 Wechselspannungssignal20 AC signal
22 Analog/Digital-Wandler 24 Signalprozessoreinheit22 analog / digital converter 24 signal processor unit
26 Prozessoreinheit 28 Schnittstelle26 processor unit 28 interface
30 Kameramodul30 camera module
32 Schnittstelle Kameramodul/Kommunikationsgerät 34 Kommunikationsgerät32 Interface camera module / communication device 34 Communication device
36 Anzeigeeinheit, Display36 Display unit, display
38 Schnittstelle Kommunikationsgerät/Frequenzermittlungsmodul38 Interface communication device / frequency determination module
40 Frequenzermittlungsmodul 40 frequency determination module

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Korrektur von bei künstlichen Lichtquellen auftretenden netzspannungsabhängigen Helligkeitsschwankun- gen bei der Bildaufzeichnung mit Hilfe einer Kamera1. Device for correcting mains voltage-dependent brightness fluctuations that occur in artificial light sources during image recording with the aid of a camera
- mit einem lichtempfindlichen Sensorelement zum Umsetzen einer zeitlich variierenden Helligkeit in ein zeitlich variierendes elektrisches Signal,with a light-sensitive sensor element for converting a time-varying brightness into a time-varying electrical signal,
- mit einer Einheit zum Ermitteln der Frequenz dieses zeit- lieh variierenden elektrischen Signals,with a unit for determining the frequency of this time-varying electrical signal,
- mit einer Prozessoreinheit zur Generierung von Daten zur Korrektur der von der Kamera aufgenommenen Bilddaten in Abhängigkeit von der durch die Einheit ermittelten Frequenz .with a processor unit for generating data for correcting the image data recorded by the camera as a function of the frequency determined by the unit.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Bestandteil eines Kommunikationsgerätes ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the device is part of a communication device.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei dem das Kommunikationsgerät eine Anzeigeeinheit aufweist.3. The apparatus of claim 2, wherein the communication device has a display unit.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 , bei dem das in der Vorrich- tung vorgesehene Sensorelement eine Diode ist.4. The device according to claim 3, wherein the sensor element provided in the device is a diode.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei dem die Diode auch zur Beleuchtung einer Anzeigeeinheit am Kommunikationsgerät dient.5. The device according to claim 4, wherein the diode also serves to illuminate a display unit on the communication device.
Vorrichtung nach Anspruch 3 , bei dem das in der Vorrichtung vorgesehene lichtempfindliche Sensorelement auch als Helligkeitsmesser dient. Device according to claim 3, in which the light-sensitive sensor element provided in the device also serves as a brightness meter.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die Intensität der Anzeigenbeleuchtung auf Basis der durch die Diode ermittelten Helligkeit gesteuert wird.7. The device according to claim 6, wherein the intensity of the display lighting is controlled on the basis of the brightness determined by the diode.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das elektrische Signal als Spannungssignal vorliegt und die Einheit zum Ermitteln der Frequenz des elektrischen Signals durch einen Analog-Digital-Wandler mit anschließender Signalverarbeitungseinheit gebildet wird.8. Device according to one of the preceding claims, in which the electrical signal is present as a voltage signal and the unit for determining the frequency of the electrical signal is formed by an analog-digital converter with a subsequent signal processing unit.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der dem lichtempfindlichen Sensorelement wenigstens ein weiteres lichtempfindliches Sensorelement in Serie geschaltet ist.9. Device according to one of the preceding claims, in which the light-sensitive sensor element is connected at least one further light-sensitive sensor element in series.
10.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Baugruppe, die Einheit zur Ermittlung der Frequenz aufweist, ein eigenständiges Modul bildet, das mit der Kamera oder/und dem lichtempfindlichen Sensorelement über eine Schnittstelle verbindbar ist.10.Device according to one of the preceding claims, in which an assembly which has a unit for determining the frequency forms an independent module which can be connected to the camera and / or the light-sensitive sensor element via an interface.
11.Verfahren zur Korrektur von bei künstlichen Lichtquellen auftretenden netzspannungsabhängigen Helligkeitsschwankungen bei der Bildaufzeichnung mit Hilfe einer Kamera, - bei dem eine zeitlich variierende Helligkeit in ein zeitlich variierendes elektrisches Signal umgesetzt wird,11.Procedure for correcting mains voltage-dependent brightness fluctuations in image recording with the aid of a camera, in which a time-varying brightness is converted into a time-varying electrical signal,
- die Frequenz dieses zeitlich variierenden Signals ermittelt wird,the frequency of this time-varying signal is determined,
- diese Frequenz bei der Generierung von Daten zur Korrektur der von der Kamera aufgenommenen Bilddaten benutzt wird. - This frequency is used in the generation of data to correct the image data recorded by the camera.
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