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Dokumentenidentifikation DE202007012827U1 03.01.2008
Titel Photosensor-Farbteiler mit zwei lichtempfindlichen Schichten und kompakte Farbfernsehdigitalkamera
Anmelder Anzupow, S., Dr., 60388 Frankfurt, DE
DE-Aktenzeichen 202007012827
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 03.01.2008
Registration date 29.11.2007
Application date from patent application 13.09.2007
IPC-Hauptklasse H04N 9/04(2006.01)A, F, I, 20070913, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04N 1/48(2006.01)A, L, I, 20070913, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Moderne Farbfernsehkameras beinhalten Zoom, Fokussierung, Belichtungsprogramme, Weisausgleich, optische und/oder elektronische Sucher, Mikrophone, optischen oder elektronischen Bildstabilisator, Prozessor, Arbeitsspeicher und Software für Bildverarbeitung, Speicher, Stromversorgung, Anschlusse und so weiter. Eine wesentliche Rolle spielen Objektiv, Farbteiler und Bildwandler. Praktisch haben sich Fernsehkameras mit drei Bildwandlern und Farbteilerprisma (DE 3345637 C2, US 7023480 B2) neben Fernsehkameras mit einem Bildwandler und Mosaikfarbfilter (DE 1956939, US 3971065, US 4775885) behauptet. Farbteilerprisma nimmt zusätzlich Platz zwischen Objektiv und Bildwandlern (1). Das beeinträchtigt Brennweite, Lichtstärke und Auflösung von Objektiv. Passable Objektive sind sehr kompliziert aufgebaut und für kompakte Kameras zu teuer. Mosaikfilter absorbieren Licht und liefern jede Grundfarbe nur für die Hälfte, ein Drittel oder ein Viertel der Oberfläche des Bildwandlers (2). Das beeinträchtigt Lichtempfindlichkeit und/oder Auflösung von Bildwandler. Inzwischen sind für digitale Fotografie dreischichtige Photosensoren-Farbteiler (WO 00/72604 A1, US 6632701 B2, US 6697114 B1) entwickelt, die keine solche Schwäche aufweisen. Es wäre sinnvoll solche Bildwandler in Farbfernsehkamera einzusetzen (3). Leider sind dreischichtige Photosensoren-Farbteiler technologisch sehr kompliziert und haben deswegen wesentlich niedrigere Auflösung als die einfachen Bildwandler. Das macht den direkten Einsatz dreischichtiger Photosensoren-Farbteiler bei den Fernsehkameras praktisch unmöglich.

Der in den Ansprüchen 1 und 4 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Auflösung und die Lichtempfindlichkeit der kompakten Farbfernsehdigitalkameras zu erhöhen.

Dieses Problem wird durch zwei Maßnahmen gelöst: durch Photosensor-Farbteiler mit zwei lichtempfindlichen Schichten und durch den Einsatz dieser in die Fernsehkamera.

Photosensor-Farbteiler mit zwei lichtempfindlichen Schichten basiert auf gleichen Prinzip, dass dem dreischichtigen zugrunde liegt: Elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Frequenz dringen unterschiedlich tief in der Halbleiter vor. In einer Schicht wird hauptsächlich eine Grundfarbe empfangen und in der anderen Schicht – die Mischung aus zwei anderen Grundfarben. Die Bauweise der Photosensor-Farbteiler mit zwei lichtempfindlichen Schichten ist wesentlich einfacher, als bei dem dreischichtigen Photosensor-Farbteiler, auch im Zusammenhang mit den elektrischen Anschlüssen. Die Elektronik des Photosensors-Farbteilers mit zwei lichtempfindlichen Schichten kann für den Einsatz sowohl in die Farbfernsehdigitalkamera, als auch in digitale Fotokamera aufgebaut werden.

Der mit dem Schutzanspruch 1 erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass wesentlich höhere Auflösungen bei den kleineren Abmessungen des Bildwandlers technologisch erreichbar werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Photosensors-Farbteilers mit zwei lichtempfindlichen Schichten ist im Schutzanspruch 2 angegeben (4). Die Bildung nach Schutzanspruch 2 ist optimal für die Teilung von Blau und Rot.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des Photosensors-Farbteilers mit zwei lichtempfindlichen Schichten ist im Schutzanspruch 3 angegeben (5). Die Bildung nach Schutzanspruch 3 ermöglicht das Erreichen noch höherer Auflösung, weil die ca. 0,6 &mgr; dicke Schicht technologisch leichter realisierbar ist, als die ca. 0,2 &mgr; dicke.

Um die Grundfarben sauber zu trennen, wird ein dichroitischer Spiegelfilter in die Farbfernsehkamera schräg zum Lichtbündel eingebaut, der das Bündel so teilt, dass ein neues Bündel eine Grundfarbe, vorzugsweiße das Grün, enthält und von dem „schwarz-weißen" Bildwandler empfangen wird. Das zweite neue Bündel enthält die Mischung der zwei anderen Grundfarben, vorzugsweiße des Blau und des Rot, und von dem Photosensor-Farbteiler mit zwei lichtempfindlichen Schichten empfangen und farbgeteilt wird (6). Solche Lösung für die Farbentrennung könnte auch in der digitalen Fotokamera verwendet werden.

Die mit dem Schutzanspruch 4 erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das ganze Lichtbündel die Oberflächen der Bildwandler erreicht und das Hindernis zwischen dem Objektiv und den Bildwandlern ist kleiner, als bei der Farbteilerprisma mit drei Bildwandlern. Diese Vorteile ermöglichen die Erschaffung der kompakten hochqualitativen Farbfernsehdigitalkamera und die Nutzung der einfacheren Objektive.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Schutzanspruch 5 angegeben. Die Weiterbildung nach Schutzanspruch 5 ermöglicht wesentliche Verkürzung des Lichtweges. Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften: DE 1956939, 04.02.1971, A. Macovski, H01B 11-18 US 3971065, 20.07.1976, B. E. Bayer, H04N 9/24 US 4775885, 04.10.1988, S. Yasushi ... H04N 9/07 DE 3345637 C2, 23.01.1992, S. L. Bendell, H04N 9/04 WO 00/72604 A1, 30.11.2000, R. B. Merrill ... H04N 9/04 US 6632701 B2, 14.10.2003, R. B. Merrill, H01L 2/00 US 6697114 B1, 24.02.2004, R. B. Merrill, H04N 3/14 US 7023480 B2, 04.04.2006, J. Paavola ... H04N 9/09

  • IPC (unverbindlich): H04N 9/04, G03B 19/00


Anspruch[de]
Photosensor-Farbteiler für Bildumwandlung, insbesondere für Farbfernsehdigitalkamera, dadurch gekennzeichnet, dass er aus zwei lichtempfindlichen Schichten besteht, wobei eine Schicht hauptsächlich eine Grundfarbe empfängt und in elektrische Signale umwandelt und andere Schicht eine Mischung der zwei anderen Grundfarben empfängt und in elektrische Signale umwandelt. Photosensor-Farbteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere ca. 0,2 &mgr; dicke Schicht hauptsächlich das Blau empfängt und für das Grün und das Rot (halb-)durchsichtig ist, und die innere Schicht das Grün und das Rot empfängt. Photosensor-Farbteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere ca. 0,6 &mgr; dicke Schicht hauptsächlich das Blau und das Grün empfängt und für das Rot (halb-)durchsichtig ist, und die innere Schicht das Rot empfängt. Farbfernsehdigitalkamera, insbesondere für mobilen Einsatz, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein schräg zum Lichtbündel stehender dichroitischer halbdurchsichtiger Spiegel, ein einfacher Bildwandler und ein Photosensor-Farbteiler mit zwei lichtempfindlichen Schichten nach Anspruch 1 enthält. Dabei wird das Lichtbündel durch dichroitischer Spiegel so in zwei Bündeln geteilt, dass ein Bündel nur eine Grundfarbe enthält und von dem einfachen Bildwandler empfangen wird, und das andere Bündel die Mischung der zwei anderen Grundfarben enthält und von dem Photosensor-Farbteiler mit zwei lichtempfindlichen Schichten empfangen und farbgeteilt wird. Farbfernsehdigitalkamera nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dichroitische Spiegel in ein Prisma aus durchsichtigem Material mit einer hohen Brechzahl eingebaut ist.






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