DE102011080407A1 - Camera apparatus has filter that controls amount of light of each sub-beam received at image plane, and image sensor that detects optical images on image plate with controlled light quantity of sub-beams so as to generate digital image - Google Patents

Camera apparatus has filter that controls amount of light of each sub-beam received at image plane, and image sensor that detects optical images on image plate with controlled light quantity of sub-beams so as to generate digital image Download PDF

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Abstract

A lens device (40) produces optical images (62a, 62b) on an image plane (70). A beam splitting device (60) arranged in beam path between lens device and image plane separates incoming light beam (51) into two sub-beams (52a,52b). The filters (30,35a,35b) arranged in beam path between splitting device and image plane controls amount of light of each sub-beam received at image plane. An image sensor (20) detects optical images on image plate with controlled light quantity of sub-beams. The digital image is generated from selected areas of detected optical images. An independent claim is included for a method for operating camera apparatus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kameravorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Bildes und ein Verfahren zum Betreiben der Kameravorrichtung.The present invention relates to a camera apparatus for generating a digital image and a method of operating the camera apparatus.

Stand der TechnikState of the art

Die Druckschrift DE 10 2008 031 243 B4 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung von DRI, dynamic range imaging "Dynamikumfang Bild", oder HDR-Bildaufnahmen, High Dynamic Range Image „Bild mit hohem Dynamikumfang“, bei dem unterschiedlich belichtete Einzelbilder durch Bildbearbeitung zu einer HDR-Bildaufnahme zusammengefügt werden, wobei die Belichtung mittels Laserstrahlung mit unterschiedlicher Intensität erfolgt, wobei Laserstrahlung mit unterschiedlicher Wellenlänge derart erzeugt wird, dass die Teilstrahlungen aus unterschiedlichen Wellenlängen jeweils mit bestimmten unterschiedlichen Intensitäten abgestrahlt werden, und die so erzeugte Laserstrahlung auf ein aufzunehmendes Objekt gerichtet wird und wobei die von dem mit der Laserstrahlung belichteten Objekt reflektierte Strahlung nach Wellenlängen getrennt aufgenommen wird, um so Einzelbilder mit unterschiedlicher Beleuchtungsintensität zu erzeugen.The publication DE 10 2008 031 243 B4 describes a method for generating DRI, dynamic range imaging "dynamic range image", or HDR image capturing, High Dynamic Range Image "high dynamic range image" in which differently exposed frames are combined by image processing to form an HDR image recording, wherein the exposure Laser radiation with different intensity takes place, with laser radiation of different wavelengths being generated in such a way that the partial radiations of different wavelengths are emitted at certain different intensities, and the laser radiation generated in this way is directed onto an object to be recorded, and those of the one exposed to the laser radiation Object reflected radiation is recorded separately by wavelengths, so as to produce frames with different illumination intensity.

Die DE 10 2008 052 679 A1 beschreibt einen Digitalkamerasensor, eine Digitalkamera sowie ein Verfahren zum Aufnehmen eines Kamerabildes. Bei dem dort beschriebenen Aufnahmeverfahren für ein Kamerabild mit einer Digitalkamera, die einen Digitalkamerasensor und ein Mittel zur Belichtung des Digitalkamerasensors über eine vorgegebene Belichtungszeit umfasst, kann die Dynamik dadurch erhöht werden, dass während der vorgegebenen Belichtungszeit sequentiell wenigstens zwei Teilbilder von dem Digitalkamerasensor aufgenommen werden, die anschließend zu einem Gesamtbild zusammengeführt werden.The DE 10 2008 052 679 A1 describes a digital camera sensor, a digital camera and a method for taking a camera image. In the recording method described there for a camera image with a digital camera comprising a digital camera sensor and a means for exposing the digital camera sensor over a predetermined exposure time, the dynamics can be increased by sequentially capturing at least two fields from the digital camera sensor during the predetermined exposure time, which are then merged into an overall picture.

Die EP 2 095 628 B1 beschreibt eine Belichtungsregelung für HDR-Kameras. Die Belichtungssteuerung umfasst die Steuerung von Bildwandlern, sowohl solche, die eine lineare Empfindlichkeit über den gesamten Beleuchtungsbereich aufweisen, auch solche die eine hohe Empfindlichkeit bei niedrigen Beleuchtungsniveaus und eine niedrige Empfindlichkeit bei hohen Beleuchtungsniveaus aufweisen.The EP 2 095 628 B1 describes an exposure control for HDR cameras. Exposure control includes the control of imagers, both those that have linear sensitivity over the entire illumination range, even those that have high sensitivity at low levels of illumination and low sensitivity at high levels of illumination.

Die DE 10 2006 061 658 A1 beschreibt eine Belichtungsregelung für HDR-Kameras und ein Verfahren zur Anpassung der Empfindlichkeitskennlinie eines Bildwandlers an die Lichtintensitätsverteilung eines auf die fotosensitive Fläche eines Bildwandlers projizierten optischen Bildes. Das Verfahren weist Schritte zum Erstellen einer Häufigkeitsverteilung der Bildsignale des von dem Bildwandler umgewandelten optischen Bildes auf sowie Schritte zum Bestimmen von einem oder mehreren Quantitäten der Häufigkeitsverteilung der Bildsignalwerte und Schritte zum Erstellen eines angepassten Parametersatzes von Einstellwertes des Bildwandlers auf der Grundlage des oder der bestimmten Quantitäten der Häufigkeitsverteilung.The DE 10 2006 061 658 A1 describes an exposure control for HDR cameras and a method for adapting the sensitivity characteristic of an image converter to the light intensity distribution of an optical image projected onto the photosensitive surface of an image converter. The method comprises steps for establishing a frequency distribution of the image signals of the optical image converted by the image converter and steps for determining one or more quantities of the frequency distribution of the image signal values and steps for creating an adjusted parameter set of the adjustment value of the image converter based on the one or more determined quantities the frequency distribution.

Die Druckschrift DE 10 2009 001 518 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung einer Videobildfolge mit hohem Dynamikbereich, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer ersten Videobildfolge mit zeitlich aufeinander folgenden Teilbildfolgen, wobei jede Teilbildfolge n, mit n > 2, Bilder mit unterschiedlichen Belichtungen und unterschiedlichen Bewegungsphasen aufweist, wobei ein Anwenden eine Bewegungsschätzung auf die erste Videobildfolge und ein Interpolieren einer bewegungskompensierten Teilbildfolge zu jeder der Teilbildfolgen durchgeführt wird, wobei die Bilder der bewegungskompensierten Teilbildfolgen dieselben Bewegungsphasen besitzen. The publication DE 10 2009 001 518 A1 describes a method for generating a video image sequence with high dynamic range, the method comprising the following steps: providing a first video image sequence with temporally successive sub-image sequences, wherein each subimage n, with n> 2, images with different exposures and different motion phases, wherein a Applying a motion estimation to the first video image sequence and interpolating a motion-compensated sub-image sequence to each of the sub-image sequences, the images of the motion-compensated sub-image sequences having the same motion phases.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Kameravorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Bildes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 zum Betrieb der Kameravorrichtung bereitgestellt.According to the invention, a camera device for generating a digital image with the features of patent claim 1 and a method having the features of patent claim 9 for operating the camera device are provided.

Die erfindungsgemäße Kameravorrichtung umfasst eine Objektiveinrichtung, welche eingangs eines Strahlenganges der Kameravorrichtung angeordnet ist und zur Erzeugung von optischen Abbildungen auf einer Bildebene ausgebildet ist, eine Strahlteilungseinrichtung, welche im Strahlengang zwischen der Objektiveinrichtung und der Bildebene angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, einen eintretenden Lichtstrahl in mindestens zwei austretenden Teilstrahlen zu trennen, eine steuerbare Filtereinrichtung, welche im Strahlengang zwischen der Strahlteilungseinrichtung und der Bildebene angeordnet ist und die für jeden der mindestens zwei austretenden Teilstrahlen einen optischen Filter aufweist und die dazu ausgelegt ist, die Lichtmenge eines jeden der mindestens zwei austretenden Teilstrahlen mittels der optischen Filter zu steuern, und eine Bildsensoreinrichtung mit der Bildebene, welche dazu ausgelegt ist, die optischen Abbildungen mit einer durch die gesteuerte Lichtmenge der mindestens zwei Teilstrahlen vorgegebenen Belichtung zu erfassen und das digitale Bild aus ausgewählten Teilbereichen der erfassten optischen Abbildungen zu erzeugen.The camera device according to the invention comprises an objective device, which is arranged at the beginning of a beam path of the camera device and is designed to generate optical images on an image plane, a beam splitting device which is arranged in the beam path between the objective device and the image plane and is adapted to an incoming light beam in Separate at least two exiting sub-beams, a controllable filter device which is arranged in the beam path between the beam splitting device and the image plane and which has an optical filter for each of the at least two exiting sub-beams and which is adapted to the amount of light of each of the at least two exiting sub-beams by means of the optical filters, and an image sensor device with the image plane, which is adapted to the optical images with a by the controlled amount of light of the at least two Tei lstrahlen predetermined exposure to capture and generate the digital image from selected portions of the captured optical images.

Ferner wird ein Verfahren bereitgestellt, zum Aufnehmen eines digitalen Bildes, wobei ein Erzeugen von optischen Abbildungen auf einer Bildebene durch eine eingangs eines Strahlenganges der Kameravorrichtung angeordnete Objektiveinrichtung erfolgt, ein Trennen eines in einer Strahlteilungseinrichtung eintretenden Lichtstrahls in mindestens zwei austretende Teilstrahlen vorgenommen wird und ein Steuern einer Lichtmenge eines jeden der mindestens zwei austretenden Teilstrahlen durch eine optische Filter aufweisende steuerbare Filtereinrichtung erfolgt und ein Erfassen der auf der Bildebene erzeugten optischen Abbildungen mit einer durch die gesteuerte Lichtmenge der jeweiligen Teilstrahlen vorgegebenen Belichtung durch eine Bildsensoreinrichtung und eine Zusammenfügung der erfassten optischen Abbildungen durch die Bildsensoreinrichtung zu dem digitalen Bild erfolgt. Furthermore, a method is provided for recording a digital image, wherein generating optical images on an image plane by an objective arranged at the beginning of a beam path of the camera device a separation of a light beam entering in a beam splitting device is made in at least two exiting sub-beams and controlling a quantity of light of each of the at least two exiting sub-beams by a controllable filter device having optical filters and detecting the optical images generated on the image plane with a through the controlled amount of light of the respective partial beams given exposure by an image sensor device and an assembly of the detected optical images by the image sensor device to the digital image takes place.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Minimierung von Bewegungsartefakten hinsichtlich unterschiedlicher Belichtungszeiten von Teilbereichen des digitalen Bildes erreicht wird und dadurch eine verbesserte Bildverarbeitung des aufgenommenen Abbildes und eine verbesserte Analyse und Bilderkennung des digitalen Bildes mit erhöhter Objekterkennungsquote durchgeführt werden kann. The solution according to the invention is characterized in that a minimization of motion artifacts with respect to different exposure times of partial areas of the digital image is achieved and thereby improved image processing of the recorded image and improved analysis and image recognition of the digital image with increased object recognition rate can be performed.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die erfindungsgemäße Kameravorrichtung auf der Basis von parallel und gleichzeitig aufgenommen Teilbildern, welche eine unterschiedliche Belichtung aber dennoch gleiche Belichtungszeiten aufweisen, eine Aufnahme eines digitalen Bildes mit hohem dynamischen Umfang erzeugen kann.An advantage of the invention is that the camera device according to the invention can generate a recording of a digital image with a high dynamic range on the basis of parallel and simultaneously recorded partial images, which have a different exposure but still have the same exposure times.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kameravorrichtung ist die Bildsensoreinrichtung dazu ausgelegt, Teilbereiche des digitalen Bildes zu bestimmen und die von den optischen Filtern gesteuerte Lichtmenge für einen der Teilstrahlen anhand einer vorgegebenen Belichtung für einen der bestimmten Teilbereiche vorzugeben.In an advantageous embodiment of the camera apparatus, the image sensor device is designed to determine partial areas of the digital image and to specify the amount of light controlled by the optical filters for one of the partial beams based on a predetermined exposure for one of the determined partial areas.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kameravorrichtung ist die Objektiveinrichtung als Linsenobjektiv oder als Spiegellinsenobjektiv ausgeführt. Dadurch wird es ermöglicht, unterschiedliche Anforderungen an die Bildqualität zu erfüllen.In a further advantageous embodiment of the camera device, the objective device is embodied as a lens objective or as a mirror lens objective. This makes it possible to meet different image quality requirements.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kameravorrichtung ist die Strahlteilungseinrichtung als halbdurchlässiger Spiegel oder als Polwürfel ausgeführt. Dies erlaubt die verlustfreie Teilung der Lichtstrahlen im Strahlengang der Kameravorrichtung.In a further advantageous embodiment of the camera device, the beam splitting device is designed as a semitransparent mirror or as a pole cube. This allows the lossless division of the light beams in the beam path of the camera device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kameravorrichtung ist die Strahlteilungseinrichtung als Strahleilungselement mit mindestens zwei halbdurchlässigen Spiegeln oder mindestens zwei Polwürfeln oder mindesten einem halbdurchlässigen Spiegel und mindestens einem Polwürfel ausgeführt, wobei die Strahleilungselemente in einer Kaskadierung angeordnet sind. Dies ermöglicht, eine beliebige Anzahl von optischen Abbildungen auf der Bildebene zu erzeugen.In a further advantageous embodiment of the camera apparatus, the beam splitting device is designed as a beam-splitting element with at least two semi-transparent mirrors or at least two pole cubes or at least one semipermeable mirror and at least one pole cube, wherein the beam-deflecting elements are arranged in a cascading. This makes it possible to generate any number of optical images on the image plane.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kameravorrichtung ist die steuerbare Filtereinrichtung dazu ausgelegt, während einer Aufnahme die Lichtmenge eines jeden der mindestens zwei austretenden Teilstrahlen zu ändern.In a further advantageous embodiment of the camera device, the controllable filter device is designed to change the amount of light of each of the at least two emerging partial beams during a recording.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kameravorrichtung sind die optischen Filter als einstellbare Graufilter ausgelegt und ein Grad einer Transparenz eines jeden optischen Filters ist von der steuerbaren Filtereinrichtung einstellbar.In a further advantageous embodiment of the camera device, the optical filters are designed as adjustable gray filters and a degree of transparency of each optical filter can be set by the controllable filter device.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kameravorrichtung ist die Bildsensoreinrichtung dazu ausgelegt, jeweils optimal belichtete Teilbereiche der erfassten optischen Abbildungen zu dem digitalen Bild zusammenzuführen. According to a further advantageous embodiment of the camera apparatus, the image sensor device is designed to combine optimally exposed partial areas of the acquired optical images to form the digital image.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden Teilbereiche des digitalen Bildes durch die Bildsensoreinrichtung bestimmt und die von den optischen Filtern eingestellte Lichtmenge wird anhand einer für einen der Teilbereiche vorgegebenen Belichtung durch die Bildsensoreinrichtung bestimmt. In an advantageous embodiment of the method, partial regions of the digital image are determined by the image sensor device, and the amount of light set by the optical filters is determined by the image sensor device on the basis of an exposure predetermined for one of the partial regions.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Further features and advantages of the invention will be explained below with reference to the figures.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Kameravorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Bildes gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic representation of a camera device for generating a digital image according to a possible embodiment of the present invention;

2 eine schematische Darstellung einer Kameravorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Bildes gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic representation of a camera device for generating a digital image according to a possible embodiment of the present invention;

3 eine schematische Darstellung eines von einer Kameravorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgenommen digitalen Bildes; 3 a schematic representation of a digital image taken by a camera device according to the present invention;

4 eine schematische Darstellung eines Zusammenfügens von Teilbereichen von aufgenommen Abbildern; und 4 a schematic representation of an assembly of sub-areas of recorded images; and

5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines digitalen Bildes gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 a flowchart of a method for generating a digital image according to a possible embodiment of the present invention.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. In the figures, like reference numerals designate like or functionally identical elements, unless indicated otherwise.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die 1 zeigt eine Kameravorrichtung 10 zum Erzeugen eines digitalen Bildes. Beispielsweise umfasst die Kameravorrichtung 10 ein Eintrittsfenster 15, durch welches das Licht des abzubildenden Objektes in die Kameravorrichtung 10 eintritt, wobei sich das abzubildende Objekt innerhalb des durch einen Strahlengang 50 definierten Blickfeldes der Kameravorrichtung 10 befindet.The 1 shows a camera device 10 for generating a digital image. For example, the camera device includes 10 an entrance window 15 through which the light of the object to be imaged into the camera device 10 occurs, wherein the object to be imaged within the beam path 50 defined field of view of the camera device 10 located.

Ferner ist beispielsweise eingangs des Strahlenganges 50 der Kameravorrichtung 10 eine Objekteinrichtung 40 angeordnet, welche als ein sammelndes optisches System ausgebildet ist und welches eine reelle optische Abbildung eines Gegenstandes oder eines Objektes erzeugt. Die Objektiveinrichtung 40 ist beispielsweise als Normalobjektiv, als Tele- bzw. Fernobjektiv, als Weitwinkelobjektiv oder als Fischaugenobjektiv ausgeführt und umfasst eine erste Linse 43 und eine zweite Linse 42, welche beispielsweise als bikonvexe, plankonvexe oder konkav-konvexe Sammellinsen ausgebildet sind.Furthermore, for example, at the beginning of the beam path 50 the camera device 10 an object facility 40 arranged, which is formed as a collecting optical system and which generates a real optical image of an object or an object. The lens device 40 is designed for example as a normal lens, as a telephoto or telephoto lens, as a wide-angle lens or as a fisheye lens and includes a first lens 43 and a second lens 42 , which are formed for example as biconvex, plano-convex or concave-convex converging lenses.

Im Strahlengang 50 nachfolgend zu der Objekteinrichtung 40 ist eine Strahlteilungseinrichtung 60 angeordnet. Die Strahlteilungseinrichtung 60 ist dazu ausgelegt, einen eintretenden Lichtstrahl 51 in mindestens zwei austretende Teilstrahlen 52a, 52b zu trennen.In the beam path 50 below to the object facility 40 is a beam splitting device 60 arranged. The beam splitting device 60 is designed to be an incoming light beam 51 in at least two exiting partial beams 52a . 52b to separate.

Beispielsweise weist die Strahlteilungseinrichtung 60 mehrere Strahlteilungselemente auf wie beispielsweise halbdurchlässige Spiegel oder Polwürfel, wobei die Strahlteilungselemente in einer Kaskadierung angeordnet sind, um den eintretenden Lichtstrahl 51 in eine beliebige Anzahl austretender Teilstrahlen 52a, 52b zu teilen.For example, the beam splitting device 60 a plurality of beam splitting elements such as semi-transparent mirrors or pole cubes, the beam splitting elements being arranged in a cascade around the incoming light beam 51 in any number of exiting partial beams 52a . 52b to share.

Im weiteren Verlauf des Strahlengangs 50 ist beispielsweise eine steuerbare Filtereinrichtung 30 angeordnet, welche für jeden der mindestens zwei austretenden Teilstrahlen 52a, 52b einen optischen Filter 35a, 35b aufweist. Die steuerbare Filtereinrichtung 30 ist dazu ausgelegt ist, die Lichtmenge eines jeden der mindestens zwei austretenden Teilstrahlen 52a, 52b mittels der optischen Filter 35a, 35b zu steuern, wobei ein Grad einer Transparenz der optischen Filter 35a, 35b durch die Filtereinrichtung eingestellt wird. Die optischen Filter 35a, 35b sind beispielsweise als einstellbare Graufilter oder als Neutraldichtefilter ausgelegt, wobei beispielsweise eine elektrisch schaltbare Schadt-Helfrich Zelle auf Basis eines Flüssigkristalls oder ein sonstiges elektrisch schaltbares Lichtventil als optischer Filter 35a, 35b verwendet wird.In the further course of the beam path 50 is for example a controllable filter device 30 arranged, which for each of the at least two exiting partial beams 52a . 52b an optical filter 35a . 35b having. The controllable filter device 30 is designed to the amount of light of each of the at least two exiting sub-beams 52a . 52b by means of the optical filter 35a . 35b to control, with a degree of transparency of the optical filter 35a . 35b is adjusted by the filter device. The optical filters 35a . 35b For example, an electrically switchable Schadt-Helfrich cell based on a liquid crystal or another electrically switchable light valve as an optical filter are designed as adjustable gray filters or as neutral density filters 35a . 35b is used.

Im weiteren Verlauf wird der aufgeteilte Strahlengang 50 über zwei Umlenkspiegel 31, 32 auf zwei unterschiedliche optische Abbildungen 62a, 62b auf einer Bildebene 70 projiziert. Die Umlenkspiegel 31, 32 sind beispielsweise als optische Spiegel oder Planspiegel ausgeführt. Die Bildebene 70 ist an der Oberfläche einer Bildsensoreinrichtung 20 angeordnet gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In the further course of the split beam path 50 over two deflecting mirrors 31 . 32 on two different optical pictures 62a . 62b on an image plane 70 projected. The deflection mirror 31 . 32 For example, they are designed as optical mirrors or plane mirrors. The picture plane 70 is on the surface of an image sensor device 20 arranged according to a possible embodiment of the present invention.

Die Bildsensoreinrichtung 20 umfasst beispielsweise einen ladungsgekoppelten Bildsensor oder einen CCD-Bildsensor und verarbeitet ein von dem CCD-Bildsensor empfangenes elektrisches Signal in einer integrierten Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung ist beispielsweise als Computer ausgeführt, der beispielsweise eine nicht dargestellte zentrale Verarbeitungseinheit, einen Direktzugriffsspeicher und einen Festwertspeicher aufweist. Die Bildsensoreinrichtung 20 kann jede einzelne auf die Bildebene 70 projizierte optische Abbildung 62a, 62b als digitales Abbild erfassen. Die in 1 gezeigte Bildsensoreinrichtung 20 ist auch zur Steuerung der steuerbaren Filtereinrichtung 30 der Kameravorrichtung 10 vorgesehen. Beispielsweise kann die Bildsensoreinrichtung 20 den Grad der Transparenz der optischen Filter 35a, 35b einstellen.The image sensor device 20 For example, it includes a charge-coupled image sensor or a CCD image sensor and processes an electrical signal received from the CCD image sensor in an integrated controller. The control device is embodied, for example, as a computer which has, for example, a central processing unit, not shown, a random access memory and a read-only memory. The image sensor device 20 every single one can take on the picture plane 70 projected optical image 62a . 62b capture as a digital image. In the 1 shown image sensor device 20 is also for controlling the controllable filter device 30 the camera device 10 intended. For example, the image sensor device 20 the degree of transparency of the optical filters 35a . 35b to adjust.

Die Steuerungseinrichtung ist beispielsweise mit nicht dargestellten Helligkeitssensoren oder sonstigen Bildsensoren zur Erfassung der vorherrschenden Lichtstärke verbunden, welche zur Bestimmung der Lichtmenge von Teilbereichen des abzubildenden Objekts ausgebildet sind. Die Lichtmengen von Teilbereichen sind beispielsweise auch während der Aufnahme durch die Steuereinrichtung bestimmbar, wobei die Steuerungseinrichtung im Falle einer zu hohen oder zu niedrigen Lichtmenge eines Teilbereiches während der Aufnahme die Lichtmenge der Teilstrahlen 52a, 52b durch ein Einstellen der optischen Filter 35a, 35b regeln kann.The control device is connected, for example, with brightness sensors (not illustrated) or other image sensors for detecting the prevailing light intensity, which are designed to determine the amount of light of partial regions of the object to be imaged. The light quantities of partial areas can also be determined, for example, during the recording by the control device, wherein the control device in the case of too high or too low a light quantity of a partial area during the recording, the amount of light of the partial beams 52a . 52b by adjusting the optical filters 35a . 35b can regulate.

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Kameravorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Bildes gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.The 2 shows a schematic representation of a camera device for generating a digital image according to a possible embodiment of the present invention.

Die in 2 gezeigte Ausführungsform der Kameravorrichtung 10 verfügt über drei Teilstrahlen 52a, 52b, 52c im Strahlengang 50, welche drei optische Abbildungen 62a, 62b, 62c auf der Bildebene 70 erzeugen. Von der Bildsensoreinrichtung 20 werden die drei optischen Abbildungen 62a, 62b, 62c beispielsweise mit einer unterschiedlichen und von der Steuereinrichtung vorgegebenen Belichtung erfasst.In the 2 shown embodiment of the camera device 10 has three partial beams 52a . 52b . 52c in the beam path 50 , which three optical pictures 62a . 62b . 62c on the picture plane 70 produce. From the image sensor device 20 become the three optical pictures 62a . 62b . 62c detected for example with a different and predetermined by the controller exposure.

Beispielsweise weist die Strahlteilungseinrichtung 60 Strahlteilungselemente auf, welche in einer Kaskadierung angeordnet sind, um den in die Strahlteilungseinrichtung 60 eintretenden Lichtstrahl 51 in drei austretende Teilstrahlen 52a, 52b, 52c zu teilen, deren Lichtmenge durch die optischen Filter 35a, 35b, 35c gesteuert wird.For example, the beam splitting device 60 Beam splitting elements, which are arranged in a cascade to the in the beam splitting device 60 incoming light beam 51 in three exiting partial beams 52a . 52b . 52c to divide the amount of light through the optical filters 35a . 35b . 35c is controlled.

Weitere Bezugszeichen der 2 sind bereits in der Figurenbeschreibung der 1 beschrieben.Further reference numerals of 2 are already in the description of the figure 1 described.

Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines von einer Kameravorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung aufgenommen digitalen Bildes.The 3 shows a schematic representation of one of a camera device 10 digital image taken in accordance with the present invention.

Die in einem Fahrzeug 101 im Frontbereich monierte Kameravorrichtung 10 bildet eine Straße S ab. Beispielsweise weist die Straße S zwei Fahrbahnränder 102, 103 auf, welche die Straße S begrenzen. Im Bereich oberhalb der Fahrbahnränder 102, 103 erstrecken sich zwei Teilbereiche TB1, TB2. Beispielsweise weisen die Teilbereiche TB1, TB2 des digitalen Bildes BB andere Lichtverhältnisse wie die Straße S auf und sind daher mit einer abweichenden Belichtung wie die Straße S von der Kameravorrichtung 10 abzubilden. The one in a vehicle 101 in the front area complained camera device 10 forms a road S For example, the road S has two road edges 102 . 103 on which limit the road S. In the area above the carriageway edges 102 . 103 two subregions TB1, TB2 extend. For example, the partial areas TB1, TB2 of the digital image BB have different light conditions as the street S and are therefore with a different exposure than the street S from the camera device 10 map.

Die 4 zeigt eine schematische Prinzipdarstellung eines Zusammenfügens von Teilbereichen von aufgenommen Abbildern zu einem digitalen Bild.The 4 shows a schematic schematic representation of a combination of sub-areas of recorded images to a digital image.

Beispielsweise wird ein erstes Abbild aus vier Teilbereiche A, B, C, D und ein zweites Abbild aus vier Teilbereiche E, F, G, H gebildet. Beispielsweise wählt nun die Steuerungseinrichtung der Bildsensoreinrichtung 20 aus den Teilbereichen A-H vier im Hinblick auf die Belichtung geeignete Teilbereiche A, B, G und H aus und bildet aus den vier ausgewählten Teilbereichen ein digitales Bild.For example, a first image is formed from four partial areas A, B, C, D and a second image from four partial areas E, F, G, H. For example, the control device now selects the image sensor device 20 from the partial areas AH four partial areas A, B, G and H which are suitable for the exposure and form a digital image from the four selected partial areas.

Die 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines digitalen Abbildes gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.The 5 FIG. 10 shows a flow chart of a method for generating a digital image according to a possible embodiment of the present invention.

In einem ersten Schritt des Verfahrens wird ein Erzeugen S1 von optischen Abbildungen 62a, 62b auf einer Bildebene 70 durch eine eingangs eines Strahlenganges 50 der Kameravorrichtung 10 angeordnete Objektiveinrichtung 40 vorgenommen.In a first step of the method, generating S1 is optical imaging 62a . 62b on an image plane 70 through an entrance of a beam path 50 the camera device 10 arranged lens device 40 performed.

In einem zweiten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Trennen S2 eines in eine Strahlteilungseinrichtung 60 eintretenden Lichtstrahls 51 in mindestens zwei austretende Teilstrahlen 52a, 52b.In a second step of the method, separation S2 into a beam splitting device takes place 60 incoming light beam 51 in at least two exiting partial beams 52a . 52b ,

In einem dritten Schritt des Verfahrens wird ein Steuern S3 einer Lichtmenge eines jeden der mindestens zwei austretenden Teilstrahlen 52a, 52b durch eine optische Filter 35a, 35b aufweisende steuerbare Filtereinrichtung 30 vorgenommen.In a third step of the method, a control S3 of a quantity of light of each of the at least two exiting partial beams 52a . 52b through an optical filter 35a . 35b having controllable filter device 30 performed.

In einem vierten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Erfassen S4 der auf der Bildebene 70 erzeugen optischen Abbildungen 62a, 62b mit einer durch die gesteuerte Lichtmenge der jeweiligen Teilstrahlen 52a, 52b vorgegebenen Belichtung durch eine Bildsensoreinrichtung 20 und Erzeugen des digitalen Bildes aus ausgewählten Teilbereichen der erfassten optischen Abbildungen 62a, 62b.In a fourth step of the method, detection S4 takes place on the image plane 70 generate optical pictures 62a . 62b with a controlled by the amount of light of the respective partial beams 52a . 52b predetermined exposure by an image sensor device 20 and generating the digital image from selected portions of the captured optical images 62a . 62b ,

Das Verfahren erlaubt, die von der Kameravorrichtung 10 aus sichtbaren Umgebungen, welche einen Dynamikumfang, Verhältnis von größter und kleinster Leuchtdichte, in der Größenordnung von 10.000:1 aufweisen, abzubilden ohne unterschiedliche Belichtungszeiten für einzelne Teilbereiche zu benötigen. The procedure allows that of the camera device 10 from visible environments, which have a dynamic range, ratio of the largest and smallest luminance, in the order of 10,000: 1, without requiring different exposure times for individual sections.

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Claims (10)

Kameravorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Bildes mit: – einer Objektiveinrichtung (40), welche eingangs eines Strahlenganges (50) der Kameravorrichtung (10) angeordnet ist und zur Erzeugung von optischen Abbildungen (62a, 62b) auf einer Bildebene (70) ausgebildet ist; – einer Strahlteilungseinrichtung (60), welche im Strahlengang (50) zwischen der Obektiveinrichtung (40) und der Bildebene (70) angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, einen eintretenden Lichtstrahl (51) in mindestens zwei austretenden Teilstrahlen (52a, 52b) zu trennen; – einer steuerbaren Filtereinrichtung (30; 35a, 35b), welche im Strahlengang (50) zwischen der Strahlteilungseinrichtung (60) und der Bildebene (70) angeordnet ist und die für jeden der mindestens zwei austretenden Teilstrahlen (52a, 52b) einen optischen Filter (35a, 35b) aufweist und die dazu ausgelegt ist, die Lichtmenge eines jeden der mindestens zwei austretenden Teilstrahlen (52a, 52b) mittels der optischen Filter (35a, 35b) zu steuern; und – einer Bildsensoreinrichtung (20) mit der Bildebene (70), welche dazu ausgelegt ist, die optischen Abbildungen (62a, 62b) mit einer durch die gesteuerte Lichtmenge der mindestens zwei Teilstrahlen (52a, 52b) vorgegebenen Belichtung zu erfassen und das digitale Bild aus ausgewählten Teilbereichen der erfassten optischen Abbildungen (62a, 62b) zu erzeugen.Camera apparatus for generating a digital image comprising: - an objective device ( 40 ), which at the beginning of a beam path ( 50 ) the camera device ( 10 ) and for generating optical images ( 62a . 62b ) on an image plane ( 70 ) is trained; A beam splitting device ( 60 ), which in the beam path ( 50 ) between the obtective device ( 40 ) and the image plane ( 70 ) is arranged and adapted to an incoming light beam ( 51 ) in at least two exiting partial beams ( 52a . 52b ) to separate; A controllable filter device ( 30 ; 35a . 35b ), which in the beam path ( 50 ) between the beam splitting device ( 60 ) and the image plane ( 70 ) and arranged for each of the at least two emerging partial beams ( 52a . 52b ) an optical filter ( 35a . 35b ) and which is adapted to the amount of light of each of the at least two exiting partial beams ( 52a . 52b ) by means of the optical filters ( 35a . 35b ) to control; and - an image sensor device ( 20 ) with the image plane ( 70 ), which is adapted to the optical images ( 62a . 62b ) with a by the controlled amount of light of the at least two partial beams ( 52a . 52b ) and capture the digital image from selected subregions of the acquired optical images ( 62a . 62b ) to create. Kameravorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bildsensoreinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, Teilbereiche des digitalen Bildes zu bestimmen und die von den optischen Filtern (35a, 35b) eingestellte Lichtmenge für einen der Teilstrahlen (52a, 52b) anhand einer vorgegebenen Belichtung für einen der bestimmten Teilbereiche vorzugeben. A camera device according to claim 1, wherein the image sensor device ( 20 ) is designed to determine portions of the digital image and those of the optical filters ( 35a . 35b ) set amount of light for one of the partial beams ( 52a . 52b ) based on a given exposure for one of the specific sections specify. Kameravorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Objektiveinrichtung (40) als Linsenobjektiv oder als Spiegellinsenobjektiv ausgeführt ist. Camera device according to one of claims 1 or 2, wherein the objective device ( 40 ) is designed as a lens objective or as a mirror lens objective. Kameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlteilungseinrichtung (60) als halbdurchlässiger Spiegel oder als Polwürfel ausgeführt ist.Camera apparatus according to one of the preceding claims, wherein the beam splitting device ( 60 ) is designed as a semitransparent mirror or as a pole cube. Kameravorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Strahlteilungseinrichtung (60) als Strahlteilungselemente mindestens zwei halbdurchlässige Spiegel oder mindestens zwei Polwürfel oder mindestens einen halbdurchlässigen Spiegel und mindestens einen Polwürfel aufweist, wobei die Strahlteilungselemente in einer Kaskadierung angeordnet sind.Camera apparatus according to claim 4, wherein the beam splitting device ( 60 ) has as beam splitter elements at least two semipermeable mirrors or at least two pole cubes or at least one semitransparent mirror and at least one pole cube, wherein the beam splitter elements are arranged in a cascading. Kameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die steuerbare Filtereinrichtung (30) dazu ausgelegt ist, während einer Aufnahme die Lichtmenge eines jeden der mindestens zwei austretenden Teilstrahlen (52a, 52b) zu ändern.Camera device according to one of the preceding claims, wherein the controllable filter device ( 30 ) is adapted during a recording, the amount of light of each of the at least two exiting partial beams ( 52a . 52b ) to change. Kameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optischen Filter (35, 36) als einstellbare Graufilter ausgelegt sind und ein Grad einer Transparenz eines jeden optischen Filters (35, 36) von der steuerbaren Filtereinrichtung (30) einstellbar ist.Camera apparatus according to one of the preceding claims, wherein the optical filters ( 35 . 36 ) are designed as adjustable gray filters and a degree of transparency of each optical filter ( 35 . 36 ) from the controllable filter device ( 30 ) is adjustable. Kameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bildsensoreinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, jeweils optimal belichtete Teilbereiche der erfassten optischen Abbildungen (62a, 62b) zu dem digitalen Bild zusammenzufügen.Camera apparatus according to one of the preceding claims, wherein the image sensor device ( 20 ) is designed in each case optimally exposed subregions of the recorded optical images ( 62a . 62b ) to the digital image. Verfahren zum Betrieb einer Kameravorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Erzeugen eines digitalen Bildes mit den Schritten: – Erzeugen (S1) von optischen Abbildungen (62a, 62b) auf einer Bildebene (70) durch eine eingangs eines Strahlenganges (50) der Kameravorrichtung (10) angeordnete Objektiveinrichtung (40); – Trennen (S2) eines in eine Strahlteilungseinrichtung (60) eintretenden Lichtstrahls (51) in mindestens zwei austretende Teilstrahlen (52a, 52b); – Steuern (S3) einer Lichtmenge eines jeden der mindestens zwei austretenden Teilstrahlen (52a, 52b) durch eine optische Filter (35a, 35b) aufweisende steuerbare Filtereinrichtung (30); und – Erfassen (S4) der auf der Bildebene (70) erzeugen optischen Abbildungen (62a, 62b) mit einer durch die gesteuerte Lichtmenge der jeweiligen Teilstrahlen (52a, 52b) vorgegebenen Belichtung durch eine Bildsensoreinrichtung (20) und Erzeugen des digitalen Bildes aus ausgewählten Teilbereichen der erfassten optischen Abbildungen (62a, 62b).A method of operating a camera device according to one of claims 1 to 8 for generating a digital image comprising the steps of: - generating (S1) optical images ( 62a . 62b ) on an image plane ( 70 ) through an entrance of a beam path ( 50 ) the camera device ( 10 ) arranged lens device ( 40 ); Separating (S2) one into one beam splitting device ( 60 ) incoming light beam ( 51 ) into at least two emerging partial beams ( 52a . 52b ); Controlling (S3) a quantity of light of each of the at least two exiting partial beams ( 52a . 52b ) through an optical filter ( 35a . 35b ) controllable filter device ( 30 ); and - capturing (S4) the image plane (S4) 70 ) generate optical images ( 62a . 62b ) with a by the controlled amount of light of the respective partial beams ( 52a . 52b ) predetermined exposure by an image sensor device ( 20 ) and generating the digital image from selected subregions of the acquired optical images ( 62a . 62b ). Verfahren zum Betrieb einer Kameravorrichtung nach Anspruch 9, wobei Teilbereiche des digitalen Bildes durch die Bildsensoreinrichtung (20) bestimmt werden und wobei die von den optischen Filtern (35a, 35b) eingestellte Lichtmenge anhand einer für einen der Teilbereiche vorgegebenen Belichtung durch die Bildsensoreinrichtung (20) bestimmten wird. A method of operating a camera apparatus according to claim 9, wherein portions of said digital image are processed by said image sensor means (12). 20 ) and where the optical filters ( 35a . 35b ) set on the basis of a predetermined for one of the partial areas exposure by the image sensor device ( 20 ) is determined.
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