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