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WO2008000443A1 - Abbilden optischer bilder auf einen bildsensor mittels einer faseroptischen platte bzw. eines faserkeils - Google Patents

Abbilden optischer bilder auf einen bildsensor mittels einer faseroptischen platte bzw. eines faserkeils Download PDF

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Publication number
WO2008000443A1
WO2008000443A1 PCT/EP2007/005648 EP2007005648W WO2008000443A1 WO 2008000443 A1 WO2008000443 A1 WO 2008000443A1 EP 2007005648 W EP2007005648 W EP 2007005648W WO 2008000443 A1 WO2008000443 A1 WO 2008000443A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fiber optic
optical
image
recording device
image sensor
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2007/005648
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Ernst
Günther KOSTKA
Peter Schmitt
Dieter Schmidt
Andreas Jobst
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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 Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority to US12/306,325 priority Critical patent/US20090316113A1/en
Publication of WO2008000443A1 publication Critical patent/WO2008000443A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B5/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing

Definitions

  • the present invention relates to imaging optical images onto an image sensor by means of a fiber optic plate, and more particularly to retooling mechanical motion picture cameras for electronic imaging by means of a fiber optic plate.
  • Motion picture cameras produce an image of a sequence of real images in an image plane from an object.
  • a real image is generated by means of an optical image of the object and, in contrast to a virtual image, for example, by exposure of a conventional photographic film stored or visualized by means of a ground glass (lens).
  • the conventional photographic film or the ground glass is brought as close as possible to the image plane, so that the real image has the highest possible sharpness.
  • a real image can also be digitized and stored by an image sensor which is brought into the image plane.
  • a motion picture camera comprises two mechanical subassemblies: firstly, the camera housing in which the entire mechanism and the optics are located, and secondly the exchangeable film cassette containing the photographic film and a simple mechanism for the film drive.
  • a conventional motion picture camera 800 is shown.
  • the motion picture camera 800 has a camera body 810, a lens 820, and a film cassette 830.
  • the camera body 810 of a motion picture camera 800 contains all the essential mechanical and optical functional elements.
  • In the Exchangeable film cassette 830 includes a photographic film rolled up.
  • the detachable lens 820 produces a real image at the location of the film.
  • the objective 820 receives the rays emanating from an object and images them, for example via a lens system, onto a real image in an image plane 110.
  • this real image is stored by exposure of the chemical film material.
  • the film material is guided via a corresponding mechanical device to the image plane 110 and exposed there.
  • the image is not only stored on a conventional photographic film by exposure, but also if it can be electronically captured and stored by means of an electronic image sensor.
  • an electronic cassette to serve which contains an image sensor and other electronic components instead of the film.
  • the cassette is similar to a normal film cassette.
  • the camera body 810 is not intended to be changed in any way, so that conventional photographic film film cassette 830 as well as the electronic cassette can be used alternatively.
  • the available image sensor has an optically active Surface whose size does not generally match the size of the film window, so the negative format on the photographic film.
  • An obvious solution would be to integrate a further optics (relay optics) in the electronic cassette, with which the real image from the image plane could be projected onto the sensor surface.
  • a disadvantage of this option is that due to the limited width of the electronic cassette only a limited diameter of the relay optics would be possible, which is expected in particular for large apertures of the lenses used to a drop in brightness in the corners of the image (vignetting) and a general loss of quality is.
  • a relay optics in the cassette could only be optimized for a specific objective, but not for a large number of different ones.
  • the granulation (roughness) of the ground glass degrades the quality of the image significantly.
  • the present invention is based on the finding that from a pixel, a real optical image with an image size transmitted through a fiber optic plate having an optical input and an optical output and then the image size by an optical system (more precisely, a relay optics) to a size of Sensor surface of an electronic image sensor can be adjusted.
  • the present invention is further based on the finding that from a pixel, a real optical image with an image size to an electronic image sensor by means of a fiber wedge, which has an optical input and an optical output of different cross-sectional size, transmitted and scaled accordingly.
  • the fiber optic plate is housed together with the relay optics and the image sensor or fiber wedge together with the image sensor in an electronic cassette such that the electronic cassette can replace a conventional film cassette 830 in a motion picture camera 800.
  • the position of the optical input of the fiber optic plate or the optical input of the fiber wedge coincides as closely as possible with the position of the conventional photographic film of a conventional film cassette 830, ie the optical input is located in the image plane of the motion picture camera 800.
  • a conventional photographic film may be replaced by an electronic image sensor (electronic image sensor in the broadest sense) without mechanical / optical change of the camera body 810.
  • the fiber optic plate is a plane parallel plate comprising many millions of parallel aligned glass fibers. Since the fibers are strictly ordered, an image can be transferred from one side of the plate (optical input) to the other side (optical output) without appreciable distortion. This image is now displayed by a special Relay optics on the image sensor on the correct scale.
  • the fiber wedge is a tapered block of many millions of ordered glass fibers. As a result, an image can be transmitted from one side (optical input) to the other side (optical output) and at the same time the image size can be changed.
  • the optical input i. the side of the fiber wedge facing away from the sensor is replaced by the real image of the motion picture camera 800.
  • the magnification is chosen so that the image size of the film window is adapted to the size of the photosensitive sensor surface.
  • the optical input of the fiber wedge is located at the location of the real image.
  • the real image is passed through the fiber wedge and thereby enlarged or reduced.
  • the image hits the sensor surface directly, ie the photosensitive surface of the sensor.
  • surface image sensors such as pixel arrays such as CCD or CMOS technology can be used. The image can thus be scanned electronically, with the The resulting electronic signal is then digitized.
  • the fiber wedge is adhered directly to the image sensor by a suitable method.
  • the thickness of the adhesive layer or of another optical coupling medium is set in a defined manner. This results in a wanted over-radiation between the fibers, which leads to a weakening of Moire effects.
  • the relay optics can be dispensed with according to the invention.
  • the fiber optic plate would then be glued directly to the image sensor using appropriate techniques.
  • the thickness of the adhesive layer or of another optical coupling medium must be set in a defined manner. This creates a deliberate over-radiation between the fibers, which leads to the weakening of moire effects.
  • the image quality can be improved as follows.
  • An antireflection of the optical input and / or optical output of the fiber optic plate or the fiber wedge suppresses unwanted reflections and thus leads to an improvement in the luminous efficacy.
  • a curved configuration of the optical input and / or optical output or a use of a lens can cause an incoming amount of light to be transmitted as optimally as possible to the image sensor.
  • Inventive embodiments of the present invention have a number of advantages and improvements over the prior art.
  • the glass fibers are significantly smaller than the granulation of a ground glass with a corresponding selection of the fiber optic plate or the fiber wedge, so that the homogeneity and thus the quality of the image is substantially higher.
  • Another advantage is the higher mechanical robustness (scratches, soiling) of a fiber optic plate or fiber wedge compared to a ground glass.
  • no conversions to existing motion picture cameras are necessary, and conversion to digital image capturing is accomplished simply by replacing the conventional video cassette with an electronic cassette.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a first receiving device according to a preferred embodiment
  • Figure 2 is a cross-sectional view through an electronic cassette with built-in first receiving device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a second picking device with a fiber wedge
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view through an electronic cassette with built-in second receiving device
  • 5a-b is a schematic representation for illustrating the moiré effect
  • 6 shows a cross-sectional view through an adhesive gap with introduced spacers
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view through a fiber optic see plate with glued lens.
  • Fig. 8 is a motion picture camera with built-in film cassette according to the prior art.
  • the first receiving device 180 comprises a fiber-optic plate 100, which has an optical input 110 and an optical output 120, and a relay optics 130 and an image sensor 170 with a sensor surface 172, which has a control and storage connection 174 and a supply connection 176.
  • the first receiving device 180 is aligned along an optical axis 160.
  • the optical input 110 is where a real image is formed in an image size.
  • the real image is transmitted through the fiber optic plate 100 and again appears as a real image at the optical output 120.
  • An emergent light beam path 140 enters the relay optics 130, which images the real image from the optical output 120 onto the sensor surface 172 of the image sensor 170.
  • the image sensor 170 firstly generates an electronic signal from the real image, which can be read out here by way of example after digitalization in the form of a data stream at the control and memory connection 174.
  • the Image sensor 170 via the supply terminal 176 connected to an external power source.
  • the relay optics 130 thus serves to resize the image appearing at the optical output 120 to a size or cross section of the sensor surface 172 of the image sensor 170. This is to prevent image information from being lost and a maximum of light intensity from entering the image sensor 170.
  • the sensor surface 172 of the image sensor 170 has a smaller cross section than the optical output 120 of the fiber optic plate 100.
  • the relay optics 130 thus reduces the real optical image from the optical output 120 to the image sensor 170 in this embodiment.
  • the scales have been chosen here only as an example and may be different in other embodiments.
  • Fig. 2 shows a cross-section of an electronic cassette with inserted first receiving device 180, which has been described in Fig. 1.
  • the control and storage port 174 of the image sensor 170 is connected to a control and storage device 230, which in turn is connected to a data output 240.
  • the electronic cassette 200 has a current or voltage terminal 210, which is connected to the supply terminal 176 of the image sensor 170.
  • the first receiving device 180 is arranged in the electronic cassette 200 such that the optical axis 160 coincides with an optical axis of the motion picture camera 800 as far as possible.
  • a sequence of real pictures appears at the operation of the motion picture camera 800 at the optical input 110.
  • These real images are transmitted through the fiber optic plate 100 and detected by the relay optics 130 at the optical output 120 and scaled so that the image size matches the size of the sensor surface 172 of the image. match as closely as possible.
  • the image sensor 170 is thereby electrically connected via the connection 210 to a voltage source and transmits the electronic signals via the control and memory connection 174 to the control and storage device 230. There, the digitized real images are buffered and can be retrieved at the data output 240.
  • FIG. 3 shows a second recording device 300 for electronic image acquisition.
  • the second receiving device 300 comprises a fiber wedge 310 having an optical input 110 and an optical output 120 which is connected to the sensor surface
  • the fiber wedge 310 and the image sensor 170 are arranged along the optical axis 160.
  • the second receiving device 300 has no relay optics 130. Adjusting a scale of the real images at the optical input 110 takes place in the second pickup device 300 through the fiber wedge 310.
  • the fiber wedge 310 comprises a plurality of glass fibers, the cross section of which from the optical input 110 to the taper optical output 120 in this embodiment.
  • the fiber wedge 310 is selected such that the scale or cross section of the optical input 110 matches an image size of the real images that are generated by the motion picture camera 800.
  • the fiber wedge 310 preferably has a scale or cross section of the optical output 120, which coincides as closely as possible with the size or cross section of the sensor surface 172 of the image sensor 170.
  • these scales may be different, ie, the cross section of the sensor surface 172 of the image sensor 170 may be greater than or equal to the cross section of the optical input 110. If both measures Matching rods is preferably used instead of a fiber wedge 310, a fiber optic plate.
  • FIG. 4 shows a cross-section of an electronic cassette 200 with a second receiving device 300 inserted therein.
  • the second receiving device 300 is thereby connected via the supply connection 176 to a current or voltage connection 210 and the storage and control connection 174 becomes connected to the control or storage device 230.
  • the image sensor 170 scans the real optical images and generates a corresponding electronic signal, which is sent to the control and storage unit 230, where the electronic images can be buffered or read out as a data stream at a data output 240.
  • the electronic cassette 200 is shaped so that it can be used instead of a conventional film cassette 830 in a motion picture camera 800. Furthermore, the second receiving device 300 is arranged in the electronic cassette 200 such that the optical axis 160 coincides with the optical axis of the motion picture camera 800 as far as possible.
  • the fiber wedge 310 is further placed in such a way that the optical input 110 is located where possible, where the film material is exposed in a conventional film cassette 830.
  • the captured real images formed at the optical input 110 are transmitted to the image sensor 170 through the fiber wedge 310 to the sensor surface 172 and scanned in the image sensor 170 while scaling it.
  • the corresponding digital images are buffered in the control and storage device 230 and can be read out via the data output 240.
  • FIGS. 5a and 5b illustrate moiré effects that can arise when superimposing grids and lines and that are noticeable by the emergence of new lines or moire structures.
  • FIG. 5 a shows the superposition of a line grid 510 with a line grid 520 with only a slight difference in its lattice constants (line spacing).
  • long-period brightness modulations 530 arise, whose spacing and size depend on the different lattice constants of the gratings 510 and 520.
  • both grids 510 and 520 are arranged in parallel, so that the moiré effect only occurs when the grating constants differ from one another.
  • 5b shows an example of the moiré effect, in which two similar gratings 510 are shown with the same lattice constant but which are twisted relative to one another, ie which intersect at an angle of intersection.
  • moire structures whose size depends on the one hand on the lattice constant and on the other by the intersection angle of the twisted grid.
  • Moire effects are not only caused by linear grids, but also by rasters as they occur in the present invention.
  • the shape and shape of the moire structures are determined by different screen resolutions and are particularly pronounced when the screen resolutions differ only slightly.
  • the image sensor 170 scans the obtained real image in digitizing and, on the other hand, the optical output 120 of the fiber optic plate 100 or fiber wedge 310 provides a raster image of the real image at the optical input 110
  • the fiber optic plate 100 or the fiber wedge 310 is formed by the glass fibers which connect the optical input 110 to the optical output 120 and whose thickness determines the raster resolution.
  • the image sensor 170 scans the real image in a raster shape with a raster width defined by the pixel image. large of the image sensor 170 is given off.
  • Moire effects occur when a relay optics 130 is not necessary due to the same image sizes of the fiber optic plate 100 and the sensor surface 172 and the fiber optic plate 100 is glued directly to the sensor surface 172.
  • moire effects are to be expected in the second receiving device 300, in which the fiber wedge 310 is glued directly onto the sensor surface 172.
  • Moire effects are a consequence of a violation of the sampling theorem and therefore can not be completely avoided.
  • a substantial attenuation, so that moire effects are not visually perceptible, can be achieved by not gluing the optical output 120 of the fiber wedge 310 (or the fiber optic plate 100) directly to the sensor surface 172, but instead via an adhesive gap (or Air gap or gap, which is filled with an optical coupling medium) are connected. This results in a superimposition of light rays from different fibers. This overshoot leads to a weakening of moire effects.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view through an adhesive gap with an adhesive material 620 with incorporated spacers 610 between the optical output 120 of the fiber wedge 310 and sensor surface 172 of the image sensor 170.
  • the inserted spacers 610 as well as the adhesive material 620 consist of a light-transmitting material and the spacers 610 are arranged to set a suitable adhesive gap thickness 630.
  • the suitable adhesive gap thickness 630 is selected such that the moiré effects are suppressed as much as possible when the image sharpness is attenuated.
  • the suitable adhesive gap thickness 630 depends in particular on the screen resolutions of the fiber wedge 310 and the image sensor 170, but also the material used has an influence.
  • spacers can be made of glass beads of a certain thickness.
  • the setting of the gap thickness can also be made by other means and methods than with spacers.
  • the moire effect which can not be eliminated completely, can also be suppressed by using a suitable image processing algorithm. This can be done, for example, by using special software in the control and storage device 230.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view through a fiber optic plate 100 with a glued-on lens 700 at the optical output 120 and subsequent relay optics 130, which are aligned along the optical axis 160.
  • the lens 700 has a shape such that the light beams from the fiber optic plate 100 are increasingly directed into the relay optics 130 to enhance the image quality, particularly the brightness.
  • the current or voltage supply of the electronic cassette can be effected via a battery and / or a rechargeable battery, and accordingly the current or voltage connection 210 can be dispensed with.
  • the control and storage device 230 for example, only have a memory chip that stores the electronically captured images. If e.g. the memory chip is replaceable, the electronic cassette 200 also need not have any further data output 240.
  • the fiber optic plate 100 may be provided on the sensor-facing side with a convexly curved O- ber Structure to direct the exiting light rays toward the optical axis 160 and thus more in the relay optics 130. This increases the light intensity of the entire system.
  • the convex curvature can either by appropriate surface treatment of the fiber optic plate 100 itself, or as mentioned by gluing a corresponding plano-convex lens 700 done.
  • Inventive embodiments of the present invention have a number of advantages and improvements over the prior art. Compared to the use of a ground glass, the glass fibers, with a corresponding selection of the fiber-optic plate 100 or the fiber wedge 310, are significantly smaller than the granulation of a ground glass, so that the homogeneity and therefore the quality of the image is substantially higher. Another advantage is the higher mechanical robustness (for example, to scratches and dirt that can settle in the rough surface of a ground glass) of a fiber optic plate 100 or fiber wedge 310 in comparison to a ground glass.
  • no conversions to existing motion picture cameras 800 are necessary, and conversion to digital (electronic) image capturing is easily accomplished by replacing the conventional film cassette 830 with an electronic cassette 200. Thus, digital image capturing can be realized inexpensively and with little effort.
  • the present invention allows a smooth transition between digital and conventional image acquisition by replacing a conventional film cassette 830 with an electronic cassette 200. Existing film cameras and associated lenses can be further used.
  • the fiber optic plate 100 or the fiber wedge 310 is coated on one or both sides to further improve the image quality and brightness.
  • a de-reflection For example, by applying a system of one or more thin layers, a so-called interference filter can be formed in which the interference occurring is a reflection of light in a wavelength range almost completely. constantly suppress. On the other hand, reflections can also be suppressed if a thin layer has a corresponding refractive index. However, structuring of the surface in an order of magnitude of the wavelength of the incident light also effectively suppresses light reflections.
  • the fiber optic plate 100 or the fiber wedge 310 may also be provided with a filter, e.g. a dielectric see IR and / or UV filters, provided that keeps unwanted radiation components away from the sensor and, for example, improves the color reproduction of the image sensor.
  • a filter e.g. a dielectric see IR and / or UV filters
  • the fiber optic plate 100 according to the invention can be combined with a mass filter for example for IR and / or UV radiation.
  • a mass filter work on the principle of absorption and may, for example, have a simple or colored glass.
  • the filters can either be suitably brought into the beam path or, for example, also be realized by direct adhesion to the fiber-optic plate 100 or fiber wedge 310.

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Abstract

Eine Aufnahmevorrichtung umfasst einen optischen Eingang (110), eine faseroptischen Platte (100), die an dem optischen Eingang angeordnet ist, einen Bildsensor (170) und eine Optik (130) zum Abbilden eines reellen Bildes an einem optischen Ausgang der faseroptischen Platte auf den Bildsensor in einem vorbestimmten Maßstab.

Description

Abbilden optischer Bilder auf einen Bildsensor mittels einer faseroptischen Platte bzw. eines Faserkeils
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abbilden optischer Bilder auf einen Bildsensor mittels einer faseroptischen Platte bzw. eines Faserkeils und insbesondere auf ein Umrüsten mechanischer Laufbildkameras auf elektronische Bilderfassung mittels einer faseroptischen Platte bzw. eines Faserkeils.
Laufbildkameras erzeugen von einem Objekt eine Sequenz von reellen Bildern in einer Bildebene. Ein reelles Bild wird mittels einer optischen Abbildung von dem Objekt erzeugt und kann, im Gegensatz zu einem virtuellen Bild, beispielsweise durch eine Belichtung eines herkömmlichen photographischen Films gespeichert bzw. mittels einer Mattscheibe (Streuscheibe) sichtbar gemacht werden. Dazu wird der herkömmliche photographische Film bzw. die Mattscheibe möglichst nahe an die Bildebene gebracht, so dass das reelle Bild eine möglichst hohe Schärfe aufweist. Abgesehen von diesen Möglichkeiten, kann ein reelles Bild auch durch ei- nen Bildsensor, der in die Bildebene gebracht wird, digitalisiert und gespeichert werden.
Üblicherweise umfasst eine Laufbildkamera zwei mechanische Baugruppen: erstens das Kameragehäuse, in dem sich die ge- samte Mechanik und die Optik befindet und zweitens die tauschbare Filmkassette, die den photographischen Film und eine einfache Mechanik für den Filmantrieb enthält.
In Fig. 8 ist eine herkömmliche Laufbildkamera 800 gezeigt. Die Laufbildkamera 800 weist ein Kameragehäuse 810, ein Objektiv 820 und eine Filmkassette 830 auf. Das Kameragehäuse 810 einer Laufbildkamera 800 beinhaltet alle wesentlichen mechanischen und optischen Funktionselemente. In der aus- tauschbaren Filmkassette 830 ist ein photographischer Film zusammengerollt enthalten. Das abnehmbare Objektiv 820 erzeugt am Ort des Films ein reelles Bild. Das Objektiv 820 empfängt dazu die von einem Objekt ausgehenden Strahlen und bildet sie beispielsweise über ein Linsensystem auf ein reelles Bild in einer Bildebene 110 ab. In der herkömmlichen Laufbildkamera 800 wird dieses reelle Bild durch eine Belichtung des chemischen Filmmaterials gespeichert. Dazu wird das Filmmaterial über eine entsprechende mechanische Vorrichtung zur Bildebene 110 geführt und dort belichtet.
Für viele Anwendungen ist es im weiteren wünschenswert, wenn das Bild nicht nur auf einen herkömmlichen photographischen Film durch Belichtung abgespeichert wird, sondern wenn es mittels eines elektronischen Bildsensors auch e- lektronisch erfasst und gespeichert werden kann. Zu diesem Zweck soll eine elektronische Kassette dienen, die statt des Films einen Bildsensor und weitere elektronische Komponenten enthält. Die Kassette gleicht äußerlich einer norma- len Filmkassette. Das Kameragehäuse 810 soll in keiner Weise verändert werden, so dass auch weiterhin herkömmliche Filmkassetten 830 mit photographischem Film, wie auch die elektronische Kassette alternativ genutzt werden können.
Ein Problem besteht darin, dass aufgrund des mechanischen Aufbaus der Laufbildkamera 800 die Platzierung eines elektronischen Bildsensors am Ort des ursprünglichen photographischen Films, also in der Bildebene, nicht möglich ist. Eine Veränderung des optischen Strahlengangs im Kamerage- hause zur Verlagerung des reellen Bildes in die elektronische Kassette hinein würde das Kameragehäuse 810 betreffen und ist wegen der gewollten alternativen Verwendung von herkömmlichen Filmkassetten ausgeschlossen.
Auch die Verwendung von speziellen Objektiven, die für diese Anwendung neu zu entwickeln wären, ist aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen nicht gewollt. Weiterhin weist der zur Verfügung stehende Bildsensor eine optisch aktive Fläche auf, deren Größe im allgemeinen nicht zur Größe des Filmfensters, also dem Negativformat auf dem photographischen Film passt. Somit muss das reelle Bild, bevor es durch den elektronischen Bildsensor erfasst werden kann entsprechend skaliert werden, d.h. es muss eine Größenbzw. Maßstabsanpassung vorgenommen werden.
Eine naheliegende Lösung wäre eine Integration einer weiteren Optik (Relay-Optik) in der elektronischen Kassette, wo- mit sich das reelle Bild von der Bildebene auf die Sensorfläche projizieren ließe. Nachteilig an dieser Option ist, dass aufgrund der begrenzten Breite der elektronischen Kassette nur ein begrenzter Durchmesser der Relay-Optik möglich wäre, was insbesondere bei großen Blendenöffnungen der eingesetzten Objektive zu einem Helligkeitsabfall in den Ecken des Bildes (Vignettierung) sowie ein allgemeiner Qualitätsverlust zu erwarten ist. Grundsätzlich ließe sich eine Relay-Optik in der Kassette nur für ein bestimmtes Objektiv optimieren, nicht aber für eine Vielzahl verschiede- ner.
Eine weitere, technisch naheliegende und mögliche Lösung bestünde in der Verwendung einer Mattscheibe am Ort des ursprünglichen Films und einer Relay-Optik, die das Bild von der Mattscheibe auf den Sensor projiziert. Durch die Mattscheibe wird der Strahlengang des Objektivs und der Relay- Optik zumindest teilweise voneinander entkoppelt. Diese Lösung weist jedoch zwei wesentliche Nachteile auf:
1. die Granulation (Rauhigkeit) der Mattscheibe verschlechtert die Qualität des Bildes maßgeblich.
2. eine denkbare elektronische/digitale Korrektur der Granulation scheitert an der Tatsache, dass die Ent- kopplung zwischen Objektiv und Relay-Optik nicht ideal ist. Somit hängt das vom Sensor erfasste Granulationsmuster der Mattscheibe vom Objektiv selbst und von dessen Einstellungen, z.B. Blende, Entfernung, Zoom- faktor ab. Eine individuelle Korrektur für alle möglichen Parameterkombinationen ist nicht praktikabel.
Ausgehend von. diesem Stand der Technik liegt der vorliegen- den Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Aufnahmevorrichtung zu schaffen, die unter Verwendung zur Verfügung stehender Standardkomponenten und Erzielung ausreichender Bildqualität eine Integration in ein Filmkassettengehäuse ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und Anspruch 11 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass von einem Bildpunkt ein reelles optisches Bild mit einer Bildgröße durch eine faseroptische Platte mit einem optischen Eingang und einem optischen Ausgang übertragen und anschließend die Bildgröße durch eine Optik (genauer einer Relay-Optik) auf eine Größe einer Sensorfläche eines elekt- ronischen Bildsensors angepasst werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass von einem Bildpunkt ein reelles optisches Bild mit einer Bildgröße zu einem elektronischen Bildsensor mittels eines Faserkeils, der einen optischen Eingang und einen optischen Ausgang unterschiedlicher Querschnittsgröße aufweist, übertragen und entsprechend skaliert werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die faseroptische Platte zusammen mit der Relay-Optik und dem Bildsensor bzw. der Faserkeil zusammen mit dem Bildsensor in eine elektronische Kassette derart untergebracht, dass die elektronische Kassette eine herkömmliche Filmkassette 830 in einer Laufbildkamera 800 ersetzen kann. Die Position des optischen Eingangs der faseroptischen Platte bzw. des optischen Eingangs des Faserkeils stimmt dabei mit der Position des herkömmlichen photographischen Films einer herkömmlichen Filmkassette 830 möglichst überein, d.h. der optische Eingang befindet sich in der Bildebene der Laufbildkamera 800. Bei dem Ausführungsbeispiel kann somit bei einer mechanischen Laufbildkamera 800 ein herkömmlicher photographischer Film durch eine elektronische Bilderfassung (elektronischer Bildsensor im weitesten Sinn) ersetzt werden, und zwar ohne mechanische/optische Veränderung des Kameragehäuses 810.
Anstatt einer Mattscheibe wird somit erfindungsgemäß eine sogenannte faseroptische Platte (fiber optic face plate) bzw. ein Faserkeil (fiber optic taper) verwendet. Die faseroptische Platte ist eine planparallele Platte, die viele Millionen parallel ausgerichteten Glasfasern umfasst. Da die Fasern streng geordnet sind, kann ein Bild von der einen Seite der Platte (optischen Eingang) zur anderen Seite (optischen Ausgang) ohne nennenswerte Verzerrung übertragen werden. Dieses Bild wird nun von einer speziellen Relay- Optik auf den Bildsensor im richtigen Maßstab abgebildet. Andererseits ist der Faserkeil ein sich verjüngender Block aus vielen Millionen geordnet verlaufender Glasfasern. Da- durch kann ein Bild von der einen Seite (optischen Eingang) zur anderen Seite (optischer Ausgang) übertragen werden und gleichzeitig die Bildgröße verändert werden. Der optische Eingang, d.h. die dem Sensor abgewandte Seite des Faserkeils, wird an die Stelle des reellen Bildes der Laufbild- kamera 800 gebracht. Der Abbildungsmaßstab ist so gewählt, dass die Bildgröße des Filmfensters an die Größe der lichtempfindlichen Sensorfläche angepasst wird.
Am Ort des reellen Bildes befindet sich demnach der opti- sehe Eingang des Faserkeils. Das reelle Bild wird durch den Faserkeil hindurchgeleitet und dabei vergrößert oder verkleinert. Nach dem Austritt aus dem Faserkeil trifft das Bild direkt auf die Sensorfläche, d.h. auf die lichtempfindliche Fläche des Sensors. Dementsprechend können als Bildsensoren in der vorliegenden Erfindung Flächenbildsen- soren wie beispielsweise Pixelarrays wie z.B. in CCD- oder CMOS-Technologie verwendet werden. Das Bild kann somit e- lektronisch abgetastet werden, wobei gegebenenfalls das re- sultierende elektronische Signal anschließend digitalisiert wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Faserkeil mit einem geeigneten Verfahren direkt auf den Bildsensor geklebt. Um Moire-Effekte weitgehend zu unterdrücken, wird die Dicke der Klebeschicht oder eines anderen optischen Koppelmediums definiert eingestellt. Dadurch entsteht eine gewollte Überstrahlung zwischen den Fasern, die zu einer Schwächung von Moire Effekten führt.
Falls bei der Verwendung einer faseroptischen Platte keine Maßstabsanpassung zwischen dem vom Kameraobjektiv erzeugten Bild und der Sensorfläche des Bildsensors erforderlich ist, kann erfindungsgemäß auf die Relay-Optik verzichtet werden. Die faseroptische Platte würde dann mit geeigneten Verfahren direkt auf den Bildsensor geklebt. Um Moire-Effekte weitgehend zu unterdrücken, muss die Dicke der Klebeschicht oder eines anderen optischen Koppelmediums definiert einge- stellt werden. Dadurch entsteht eine gewollte Überstrahlung zwischen den Fasern, die zur Schwächung von Moire-Effekten führt.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Bildqualität wie folgt verbessert werden. Eine Entspiegelung des optischen Eingangs und/oder optischen Ausgangs der faseroptischen Platte bzw. des Faserkeils unterdrückt unerwünschte Spiegelungen und führt somit zu einer Verbesserung der Lichtausbeute. Ebenso kann eine gewölbte Ausgestaltung des optischen Eingangs und/oder optischen Ausgangs bzw. eine Verwendung einer Linse dazu führen, dass eine eingehende Lichtmenge möglichst optimal an den Bildsensor weitergeleitet wird. Schließlich kann mittels UV (UV = ultraviolett) und/oder IR (IR = infrarot) Filter bzw. mittels Farbfil- tern, die in dem Strahlengang gebracht werden, die spektrale Zusammensetzung der auf den Sensor treffenden Strahlung verändert und an bestimmte Anforderungen angepasst werden. Erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen und Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik auf. Gegenüber der Verwendung einer Mattscheibe sind die Glasfasern bei entsprechen- der Auswahl der faseroptischen Platte bzw. des Faserkeils deutlich kleiner als die Granulation einer Mattscheibe, so dass die Homogenität und damit die Qualität des Bildes wesentlich höher ist. Ein weiterer Vorteil ist die höhere mechanische Robustheit (Kratzer, Verschmutzung) einer faser- optischen Platte bzw. eines Faserkeils im Vergleich zu einer Mattscheibe. Außerdem sind gemäß der vorliegenden Erfindung keine Umbauten an bestehenden Laufbildkameras notwendig und eine Umstellung auf digitale Bilderfassung erfolgt einfach durch ein Auswechseln der herkömmlichen FiIm- kassette durch eine elektronische Kassette.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Aufnahmevorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch eine elektronische Kassette mit eingebauter erster Aufnahmevorrichtung;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Aufnahme- Vorrichtung mit einem Faserkeil;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht durch eine elektronische Kassette mit eingebauter zweiter Aufnahmevorrichtung;
Fig. 5a-b eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Moire-Effektes; Fig. 6 eine Querschnittsansicht durch einen Klebespalt mit eingebrachten Spacern;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht durch eine faseropti- sehen Platte mit aufgeklebter Linse; und
Fig. 8 eine Laufbildkamera mit eingebauter Filmkassette gemäß dem Stand der Technik.
Bevor im folgenden die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente in den Figuren mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
Fig. 1 zeigt eine erste Aufnahmevorrichtung 180 zur elektronischen Bilderfassung. Die erste Aufnahmevorrichtung 180 umfasst eine faseroptischen Platte 100, die einen optischen Eingang 110 und einen optischen Ausgang 120 aufweist, sowie eine Relay-Optik 130 und einen Bildsensor 170 mit einer Sensorfläche 172, der einen Steuer- und Speicheranschluss 174 und einen Versorgungsanschluss 176 aufweist. Die erste Aufnahmevorrichtung 180 ist entlang einer optischen Achse 160 ausgerichtet.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sich der optische Eingang 110 dort, wo ein reelles Bild in einer Bildgröße entsteht. Das reelle Bild wird durch die faseroptische Platte 100 übertragen und erscheint am optischen Ausgang 120 wiederum als reelles Bild. Ein austretender Lichtstrahlengang 140 gelangt in die Relay-Optik 130, die das reelle Bild von dem optischen Ausgang 120 auf die Sensorfläche 172 von dem Bildsensor 170 abbildet. Der Bildsensor 170 erzeugt aus dem reellen Bild zunächst ein elektro- nisches Signal, welches hier exemplarisch nach einer Digitalisierung in Form eines Datenstromes am Steuer- und Speicheranschluss 174 ausgelesen werden kann. Außerdem wird der Bildsensor 170 über den Versorgungsanschluss 176 an eine äußere Spannungsquelle angeschlossen.
Die Relay-Optik 130 dient somit zur Größenanpassung des am optischen Ausgang 120 erscheinenden Bildes an eine Größe bzw. Querschnitt der Sensorfläche 172 des Bildsensors 170. Damit soll verhindert werden, dass Bildinformationen verloren gehen und ein Maximum an Lichtintensität in den Bildsensor 170 eintritt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbei- spiel weist die Sensorfläche 172 des Bildsensors 170 einen kleineren Querschnitt auf als der optische Ausgang 120 der faseroptischen Platte 100. Die Relay-Optik 130 verkleinert somit bei diesem Ausführungsbeispiel das reelle optische Bild vom optischen Ausgang 120 zum Bildsensor 170. Die Maß- stäbe sind hier nur exemplarisch gewählt worden und können bei weiteren Ausführungsbeispielen anders sein.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer elektronischen Kassette mit eingesetzter erster Aufnahmevorrichtung 180, die in Fig. 1 beschrieben wurde. Der Steuer- und Speicheranschluss 174 des Bildsensors 170 ist dabei an eine Steuer- und Speichereinrichtung 230 angeschlossen, die wiederum mit einem Datenausgang 240 verbunden ist. Des weiteren weist die e- lektronische Kassette 200 einen Strom- bzw. Spannungsan- Schluss 210 auf, der mit dem Versorgungsanschluss 176 des Bildsensors 170 verbunden ist.
Die erste Aufnahmevorrichtung 180 ist dabei derart in der elektronischen Kassette 200 angeordnet, dass die optische Achse 160 mit einer optischen Achse der Laufbildkamera 800 möglichst übereinstimmt. Wenn die elektronische Kassette 200 in die Laufbildkamera 800 eingesetzt wird, so erscheinen im Betrieb der Laufbildkamera 800 am optischen Eingang 110 eine Sequenz von reellen Bildern. Diese reellen Bilder werden durch die faseroptische Platte 100 übertragen und von der Relay-Optik 130 an dem optischen Ausgang 120 erfasst und im Maßstab bzw. in der Größe so verändert, dass die Bildgröße mit der Größe der Sensorfläche 172 des Bild- sensors 170 möglichst übereinstimmen. Der Bildsensor 170 wird dabei über den Anschluss 210 an eine Spannungsquelle elektrisch angeschlossen und überträgt die elektronischen Signale über den Steuer- und Speicheranschluss 174 an die Steuer- und Speichereinrichtung 230. Dort werden die digitalisierten reellen Bilder zwischengespeichert und sind am Datenausgang 240 abrufbar.
Fig. 3 zeigt eine zweite Aufnahmevorrichtung 300 zur elekt- ronischen Bilderfassung. Die zweite Aufnahmevorrichtung 300 umfasst einen Faserkeil 310 mit einem optischen Eingang 110 und einem optischen Ausgang 120, der mit der Sensorfläche
172 des Bildsensors 170 übereinstimmt. Der Faserkeil 310 und der Bildsensor 170 sind entlang der optischen Achse 160 angeordnet.
Im Vergleich zur ersten Aufnahmevorrichtung 180 weist die zweite Aufnahmevorrichtung 300 keine Relay-Optik 130 auf. Ein Anpassen eines Maßstabes der reellen Bilder an dem op- tischen Eingang 110 erfolgt in der zweiten Aufnahmevorrichtung 300 durch den Faserkeil 310. Ähnlich der faseroptischen Platte 100 umfasst der Faserkeil 310 eine Vielzahl von Glasfasern, deren Querschnitt sich jedoch von dem optischen Eingang 110 zu dem optischen Ausgang 120 bei diesem Ausführungsbeispiel verjüngen. Vorzugsweise ist der Faserkeil 310 dabei derart gewählt, dass der Maßstab bzw. Querschnitt des optischen Eingangs 110 mit einer Bildgröße der reellen Bilder, die von der Laufbildkamera 800 erzeugt werden, übereinstimmt. Im weiteren weist der Faserkeil 310 vorzugsweise einen Maßstab bzw. Querschnitt des optischen Ausgangs 120 auf, der mit der Größe bzw. Querschnitt der Sensorfläche 172 des Bildsensors 170 möglichst übereinstimmt .
Bei weiteren Ausführungsbeispielen können diese Maßstäbe unterschiedlich sein, d.h. der Querschnitt der Sensorfläche 172 des Bildsensors 170 kann größer bzw. gleich dem Querschnitt des optischen Eingangs 110 sein. Falls beide Maß- Stäbe übereinstimmen wird vorzugsweise anstelle eines Faserkeils 310 eine faseroptische Platte verwandt.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer elektronischen Kasset- te 200 mit einer eingesetzten zweiten Aufnahmevorrichtung 300. Die zweite Aufnahmevorrichtung 300 wird dabei ü- ber den Versorgungsanschluss 176 an einen Strom- bzw. Span- nungsanschluss 210 angeschlossen und der Speicher- und Steueranschluss 174 wird mit der Steuer- bzw. Speichervor- richtung 230 verbunden. Der Bildsensor 170 tastet die reellen optischen Bildern ab und erzeugt ein entsprechendes e- lektronisches Signal, welches an die Steuer- und Speichereinheit 230 gegeben wird, wo die elektronischen Bilder zwischengespeichert werden können bzw. als einen Datenstrom an einem Datenausgang 240 ausgelesen werden können.
Die elektronische Kassette 200 ist derart geformt, dass sie anstelle einer herkömmlichen Filmkassette 830 in einer Laufbildkamera 800 eingesetzt werden kann. Im weiteren ist die zweite Aufnahmevorrichtung 300 in der elektronischen Kassette 200 so angeordnet, dass die optische Achse 160 mit der optischen Achse der Laufbildkamera 800 möglichst übereinstimmt. Der Faserkeil 310 wird dabei im weiteren derart platziert, dass der optische Eingang 110 sich möglichst dort befindet, wo das Filmmaterial in einer herkömmlichen Filmkassette 830 belichtet wird. Wie bei dem Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 3 beschrieben wurde, werden die erfassten reellen Bilder, die am optischen Eingang 110 entstehen, durch den Faserkeil 310 zu dem Bildsensor 170 bei gleichzeitiger Maßstabsanpassung an die Sensorfläche 172 übertragen und in dem Bildsensor 170 abgetastet. Die entsprechenden digitalen Bilder werden in der Steuer- und Speichereinrichtung 230 zwischengespeichert und können über den Datenausgang 240 ausgelesen werden. Eine Strom- bzw. Spannungsversorgung erfolgt dabei über einen Spannungseingang 210. Fig. 5a und 5b veranschaulichen Moire-Effekte, die bei einer Überlagerung von Rastern und Linien entstehen können und durch eine Entstehung neuer Linien oder Moire- Strukturen bemerkbar sind. Fig. 5a zeigt die Überlagerung eines Liniengitters 510 mit einem Liniengitter 520 mit sich nur geringfügig in ihren Gitterkonstanten (Linienabstand) unterscheiden. Dabei entstehen bei der Überlagerung langperiodische Helligkeitsmodulationen 530, deren Abstand und Größe von den verschiedenen Gitterkonstanten der Gitter 510 und 520 abhängen. In der Fig. 5a sind beide Gitter 510 und 520 parallel angeordnet, so dass der Moire-Effekt nur dann auftritt, wenn die Gitterkonstanten sich voneinander unterscheiden. Dahingegen zeigt Fig. 5b ein Beispiel für den Moire-Effekt, bei dem zwei gleichartige Gitter 510 mit gleichen Gitterkonstante dargestellt, die jedoch relativ zueinander verdreht sind, d.h. die sich in einem Schnittwinkel schneiden. Auch hier entstehen Moire-Strukturen, deren Größe zum einen von der Gitterkonstante abhängt und zum anderen von dem Schnittwinkel der verdrehten Gitter.
Moire-Effekte entstehen aber nicht nur durch linienförmige Gitter, sondern auch durch Raster wie sie in der vorliegenden Erfindung auftreten. Dabei wird Form und Gestalt der Moire-Strukturen durch unterschiedliche Rasterauflösungen bestimmt und sind besonders dann stark ausgeprägt, wenn sich die Rasterauflösungen nur leicht unterscheiden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung tastet zum einen der Bildsensor 170 bei dem Digitalisieren das erhaltene reelle Bild rasterförmig ab und zum anderen liefert der optische Ausgang 120 der faseroptischen Platte 100 bzw. des Faserkeils 310 ein rasterförmiges Abbild des reellen Bildes am optischen Eingang 110. Das Raster der faseroptischen Platte 100 bzw. des Faserkeils 310 entsteht dabei durch die Glas- fasern, die den optischen Eingang 110 mit dem optischen Ausgang 120 verbinden und deren Dicke bestimmt die Rasterauflösung. Der Bildsensor 170 tastet das reelle Bild rasterförmig mit einer Rasterbreite, die durch die Pixel- große des Bildsensors 170 gegeben ist, ab. Demnach treten Moire-Effekte dann auf, wenn eine Relay-Optik 130 aufgrund gleicher Bildgrößen der faseroptischen Platte 100 und der Sensorfläche 172 nicht notwendig ist und die faseroptische Platte 100 direkt auf die Sensorfläche 172 geklebt wird. Außerdem sind Moire-Effekte bei der zweiten Aufnahmevorrichtung 300 zu erwarten, bei der der Faserkeil 310 direkt auf die Sensorfläche 172 geklebt wird.
Auftretende Moire-Effekte sind eine Folge einer Verletzung des Abtasttheorems und können demzufolge nicht vollkommen vermieden werden. Eine weitgehende Abschwächung, so dass Moire-Effekte visuell nicht wahrnehmbar sind, kann dadurch geschehen, dass der optische Ausgang 120 des Faserkeils 310 (bzw. der faseroptischen Platte 100) nicht direkt auf die Sensorfläche 172 geklebt werden, sondern stattdessen über einen Klebespalt (oder Luftspalt oder Spalt, der mit einem optischen Koppelmedium gefüllt ist) verbunden werden. Damit kommt es zu einer Überlagerung von Lichtstrahlen aus ver- schiedenen Fasern. Diese Uberstrahlung führt zu einer Schwächung von Moire-Effekten.
Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Klebespalt mit einem Klebematerial 620 mit eingebrachten Spacern 610 zwischen dem optischen Ausgang 120 des Faserkeils 310 und Sensorfläche 172 des Bildsensors 170. Die eingebrachten Spacer 610 wie auch das Klebematerial 620 bestehen aus einem lichtdurchlässigen Material und die Spacer 610 sind so angeordnet, dass sie eine geeignete Klebespaltdicke 630 einstellen. Die geeignete Klebespaltdicke 630 ist derart gewählt, dass die Moire-Effekte bei einer Abschwächung der Bildschärfe weitestgehend unterdrückt werden. Die geeignete Klebespaltdicke 630 hängt dabei insbesondere von den Rasterauflösungen des Faserkeils 310 und des Bildsensors 170 ab, aber auch das verwendete Material hat einen Einfluss. Für Spacer können beispielsweise Glaskugeln einer bestimmten Dicke genommen werden. Die Einstellung der Spaltdicke kann auch mit anderen Mitteln und Methoden als mit Spacern vorgenommen werden.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfin- düng kann der nicht vollständig zu beseitigende Moire- Effekt auch dadurch unterdrückt werden, dass ein geeigneter Bildverarbeitungs-Algorithmus verwandt wird. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von spezieller Software in der Steuer- und Speichervorrichtung 230 geschehen.
Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine faseroptische Platte 100 mit einer aufgeklebten Linse 700 am optischen Ausgang 120 und nachfolgender Relay-Optik 130, die entlang der optischen Achse 160 ausgerichtet sind. Die Lin- se 700 weist eine Form auf, so dass die Lichtstrahlen aus der faseroptischen Platte 100 verstärkt in die Relay-Optik 130 gelenkt werden, um damit die Bildqualität, insbesondere die Helligkeit zu erhöhen.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Strom- bzw. Spannungsversorgung der elektronischen Kassette über eine Batterie und/oder einen Akku erfolgen und dementsprechend kann auf den Strom- bzw. Span- nungsanschluss 210 verzichtet werden. Ebenso kann bei wei- teren Ausführungsbeispielen die Steuer- und Speichervorrichtung 230 beispielsweise nur einen Speicherchip aufweisen, der die elektronisch erfassten Bilder abspeichert. Wenn z.B. der Speicherchip auswechselbar ist, braucht die elektronische Kassette 200 auch keinen weiteren Datenaus- gang 240 aufweisen.
Außerdem kann bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die faseroptische Platte 100 auf der dem Sensor zugewandten Seite mit einer konvex gewölbten O- berfläche versehen werden, um die austretenden Lichtstrahlen zur optischen Achse 160 hin und damit vermehrt in die Relay-Optik 130 zu lenken. Dadurch wird die Lichtstärke des Gesamtsystems erhöht. Die konvexe Wölbung kann entweder durch entsprechende Oberflächenbearbeitung der faseroptischen Platte 100 selbst, oder wie erwähnt durch Aufkleben einer entsprechenden plankonvexen Linse 700 erfolgen.
Erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen und Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik auf. Gegenüber der Verwendung einer Mattscheibe sind die Glasfasern bei entsprechender Auswahl der faseroptischen Platte 100 bzw. des Faser- keils 310 deutlich kleiner als die Granulation einer Mattscheibe, so dass die Homogenität und damit die Qualität des Bildes wesentlich höher ist. Ein weiterer Vorteil ist die höhere mechanische Robustheit (beispielsweise gegenüber Kratzern und Verschmutzungen, die sich in der rauhen Ober- fläche einer Mattscheibe festsetzen können) einer faseroptischen Platte 100 bzw. Faserkeils 310 im Vergleich zu einer Mattscheibe. Außerdem sind gemäß der vorliegenden Erfindung keine Umbauten an bestehenden Laufbildkameras 800 notwendig und eine Umstellung auf digitale (elektronische) Bilderfassung erfolgt einfach durch ein Auswechseln der herkömmlichen Filmkassette 830 durch eine elektronische Kassette 200. Damit ist die digitale Bilderfassung kostengünstig und mit wenig Aufwand zu realisieren. Außerdem erlaubt die vorliegende Erfindung einen problemlosen Wechsel zwischen digitaler und herkömmlicher Bilderfassung durch Austausch einer herkömmlichen Filmkassette 830 durch eine elektronische Kassette 200. Bereits vorhandene Filmkameras und dazu gehörige Objektive können weiter verwandt werden.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird die faseroptische Platte 100 bzw. der Faserkeil 310 zur weiteren Verbesserung der Bildqualität und Helligkeit einseitig oder beidseitig entspiegelt. Für eine Ent- spiegelung gibt es verschieden Möglichkeiten. Beispielswei- se kann durch ein Aufbringen eines Systems aus einer oder mehreren dünnen Schichten ein sogenannter Interferenzfilter entstehen, bei dem auftretende Interferenzen eine Spiegelung von Licht in einem Wellenlängenbereich nahezu voll- ständig unterdrücken. Anderseits können Spiegelungen auch unterdrückt werden, wenn eine dünne Schicht eine entsprechende Brechzahl aufweist. Aber auch eine Strukturierung der Oberfläche in einer Größenordnung der Wellenlänge des einfallenden Lichtes unterdrückt Lichtspiegelungen effizient .
Erfindungsgemäß kann die faseroptische Platte 100 bzw. der Faserkeil 310 auch mit einem Filter, z.B. einem dielektri- sehen IR und/oder UV-Filter, versehen werden, der unerwünschte Strahlungsanteile vom Sensor fern hält und beispielsweise die Farbwiedergabe des Bildsensors verbessert. Außerdem kann die faseroptische Platte 100 erfindungsgemäß mit einem Massefilter beispielsweise für IR und/oder UV- Strahlung kombiniert werden. Ein Massefilter arbeiten nach dem Prinzip der Absorption und kann beispielsweise ein einfaches oder gefärbtes Glas aufweisen. Die Filter können entweder geeignet in den Strahlengang gebracht werden oder beispielsweise auch durch direktes Aufkleben auf die faser- optische Platte 100 bzw. Faserkeils 310 realisiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Aufnahmevorrichtung, mit folgenden Merkmalen:
einem optischen Eingang (110) ;
einer faseroptischen Platte (100), die an dem optischen Eingang (110) angeordnet ist;
einem Bildsensor (170); und
einer Optik (130) zum Abbilden eines reellen Bildes an einem optischen Ausgang (120) der faseroptischen Platte (100) auf den Bildsensor (170) in einem vorbestimm- ten Maßstab.
2. Aufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner ein Kassettengehäuse (200) mit einer Öffnung (110), die den optischen Eingang der Aufnahmevorrichtung bildet, aufweist, wobei das Kassettengehäuse derart geformt ist, dass es anstelle einer Filmkassette (830) in eine Laufbildkamera (800) einsetzbar ist, wobei der optische Eingang der faseroptischen Platte (110) in der Nähe des optischen Eingangs des Kassettengehäuses an- geordnet ist.
3. Aufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die faseroptische Platte (100) eine Entspiege- lung aufweist.
4. Aufnahmevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner ein frequenzselektives optisches Filter aufweist, das zwischen der faseroptischen Platte (100) und dem Bildsensor (170) angeordnet ist.
5. Aufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das Filter ein dielektrisches Infrarot- und/oder Ultraviolett- Filter aufweist.
6. Aufnahmevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner ein Massefilter für Ultraviolett- und/oder Infrarotstrahlung aufweist.
7. Aufnahmevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die faseroptische Platte (100) so ausgebildet ist, dass eine Ablenkung von durch die faseroptische Platte (100) hindurchgehender Lichtstrahlen an dem op- tischen Ausgang (120) überwiegend in Richtung der Optik (130) auftritt.
8. Aufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die faseroptischen Platte (100) eine Wölbung aufweist, die die Ablenkung der Lichtstrahlen an dem optischen Ausgang (120) bewirkt.
9. Aufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der die Optik (130) eine Linse (700) aufweist, die an dem opti- sehen Ausgang (120) der faseroptischen Platte (100) angeordnet ist, um die Ablenkung der Lichtstrahlen an dem optischen Ausgang (120) zu bewirken.
10. Aufnahmevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, die ferner eine Vorrichtung zur Bildverarbeitung (230) aufweist, die ausgebildet ist, um Abbildungsfehler an dem Bildsensor (170) in Folge des Moire-Effektes zu kompensieren .
11. Aufnahmevorrichtung, mit folgenden Merkmalen:
einem faseroptischen Block (310) ;
einem Kassettengehäuse (200) mit einer Öffnung als ei- nem optischen Eingang (110), wobei das Kassettengehäuse derart geformt ist, dass es anstelle einer Filmkassette (830) in eine Laufbildkamera (800) einsetzbar ist, wobei ein optischer Eingang (110) der faseropti- sehen Platte (310) in der Nähe eines optischen Eingangs des Kassettengehäuses angeordnet ist; und
einer Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines reellen Bildes an einem optischen Ausgang (120) des faseroptischen Blocks (310) .
12. Aufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei der faseroptische Block (310) eine Entspiegelung aufweist.
13. Aufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 11 oder Anspruch 12, die ferner ein frequenzselektives optisches Filter aufweist, das zwischen dem faseroptischen Block (310) und dem Bildsensor (170) angeordnet ist.
14. Aufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei das Filter ein dielektrisches Infrarot- und/oder Ultravio- lett-Filter aufweist.
15. Aufnahmevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der die Aufnahmeeinrichtung einen Bildsensor (170) mit einer Sensorfläche (172) aufweist, wobei die Sensorfläche (172) an einem optischen Ausgang (120) des faseroptischen Blockes (310) aufgeklebt ist.
16. Aufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der die Sensorfläche (172) in einem fixierten Abstand (630) zum optischen Ausgang (120) des faseroptischen Blocks (310) angeordnet ist und der fixierte Abstand (630) so gewählt ist, dass Abbildungsfehler in Folge eines auftretenden Moire-Effektes unterdrückt werden.
17. Aufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei die Sensorfläche (172) mittels eines Klebers (620) auf den optischen Ausgang (120) des faseroptischen Blocks (310) aufgeklebt ist, indem Festkörperkugeln (610) eingemischt sind.
18. Aufnahmevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis
17, die ferner eine Vorrichtung zur Bildverarbeitung aufweist, die derart ausgebildet ist, um Abbildungsfehler in Folge eines Moire-Effektes zu kompensieren.
19. Aufnahmevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis
18, bei der der faseroptische Block (310) als ein Faserkeil ausgebildet ist, so dass eine optische Eintrittsfläche (110) des faseroptischen Blocks (310) größer oder kleiner als eine optische Austrittsfläche (120) des faseroptischen Blocks (310) ist.
20. Aufnahmevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18, bei der der faseroptische Block (310) eine faser- optische Platte aufweist.
21. Aufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 11 bis 20, die ferner eine Optik (130) und einen Bildsensor (170) aufweist .
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