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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.
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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 einen Bildsensor, der in die Bildebene
gebracht wird, digitalisiert und gespeichert werden.
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Üblicherweise
umfasst eine Laufbildkamera zwei mechanische Baugruppen: erstens
das Kameragehäuse,
in dem sich die gesamte Mechanik und die Optik befindet und zweitens
die tauschbare Filmkassette, die den photographischen Film und eine einfache
Mechanik für
den Filmantrieb enthält.
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In 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.
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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 elektronisch 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 normalen 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.
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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 Kameragehäuse 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.
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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
Größen- bzw. Maßstabsanpassung
vorgenommen werden.
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Eine
naheliegende Lösung
wäre eine
Integration einer weiteren Optik (Relay-Optik) in der elektronischen
Kassette, womit 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 verschiedener.
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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 Entkopplung 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.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden 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.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und Anspruch 11
gelöst.
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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 elektronischen 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.
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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.
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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.
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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. Dadurch
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 Laufbildkamera 800 gebracht.
Der Abbildungsmaßstab
ist so gewählt,
dass die Bildgröße des Filmfensters
an die Größe der lichtempfindlichen Sensorfläche angepasst
wird.
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Am
Ort des reellen Bildes befindet sich demnach der optische 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 Flächenbildsensoren
wie beispielsweise Pixelarrays wie z.B. in CCD- oder CMOS-Technologie
verwendet werden. Das Bild kann somit elektronisch abgetastet werden,
wobei gegebenenfalls das re sultierende elektronische Signal anschließend digitalisiert
wird.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird der Faserkeil mit einem geeigneten Verfahren direkt auf den Bildsensor
geklebt. Um Moiré-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 Moiré Effekten
führt.
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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 Moiré-Effekte weitgehend zu unterdrücken, muss die
Dicke der Klebeschicht oder eines anderen optischen Koppelmediums
definiert eingestellt werden. Dadurch entsteht eine gewollte Überstrahlung
zwischen den Fasern, die zur Schwächung von Moiré-Effekten
führt.
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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 Farbfiltern, die in dem Strahlengang gebracht werden,
die spektrale Zusammensetzung der auf den Sensor treffenden Strahlung verändert und
an bestimmte Anforderungen angepasst werden.
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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 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 faseroptischen 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
Filmkassette durch eine elektronische Kassette.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die
beiliegende Zeichnung näher
erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer ersten Aufnahmevorrichtung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel;
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2 eine
Querschnittsansicht durch eine elektronische Kassette mit eingebauter
erster Aufnahmevorrichtung;
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3 eine
Querschnittsansicht einer zweiten Aufnahmevorrichtung mit einem
Faserkeil;
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4 eine
Querschnittsansicht durch eine elektronische Kassette mit eingebauter
zweiter Aufnahmevorrichtung;
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5a-b
eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Moiré-Effektes;
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6 eine
Querschnittsansicht durch einen Klebespalt mit eingebrachten Spacern;
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7 eine
Querschnittsansicht durch eine faseroptischen Platte mit aufgeklebter
Linse; und
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8 eine
Laufbildkamera mit eingebauter Filmkassette gemäß dem Stand der Technik.
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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.
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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.
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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
elektronisches 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.
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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 Ausführungsbeispiel
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 Maßstäbe sind
hier nur exemplarisch gewählt
worden und können
bei weiteren Ausführungsbeispielen anders
sein.
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2 zeigt
einen Querschnitt einer elektronischen Kassette mit eingesetzter
erster Aufnahmevorrichtung 180, die in 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 elektronische Kassette 200 einen
Strom- bzw. Spannungsanschluss 210 auf, der mit dem Versorgungsanschluss 176 des
Bildsensors 170 verbunden ist.
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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.
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3 zeigt
eine zweite Aufnahmevorrichtung 300 zur elektronischen
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.
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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 optischen 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.
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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.
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4 zeigt
einen Querschnitt einer elektronischen Kassette 200 mit
einer eingesetzten zweiten Aufnahmevorrichtung 300. Die
zweite Aufnahmevorrichtung 300 wird dabei über den
Versorgungsanschluss 176 an einen Strom- bzw. Spannungsanschluss 210 angeschlossen
und der Speicher- und Steueranschluss 174 wird mit der
Steuer- bzw. Speichervorrichtung 230 verbunden. Der Bildsensor 170 tastet
die reellen optischen Bildern ab und erzeugt ein entsprechendes
elektronisches 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.
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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 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.
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5a und 5b veranschaulichen
Moiré-Effekte,
die bei einer Überlagerung
von Rastern und Linien entstehen können und durch eine Entstehung
neuer Linien oder Moiré-Strukturen bemerkbar sind. 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 5a sind
beide Gitter 510 und 520 parallel angeordnet,
so dass der Moiré-Effekt
nur dann auftritt, wenn die Gitterkonstanten sich voneinander unterscheiden.
Dahingegen zeigt 5b ein Beispiel für den Moiré-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 Moiré-Strukturen,
deren Größe zum einen
von der Gitterkonstante abhängt
und zum anderen von dem Schnittwinkel der verdrehten Gitter.
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Moiré-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 Moiré-Strukturen
durch unterschiedliche Rasterauflösungen bestimmt und sind besonders
dann stark ausgeprägt,
wenn sich die Rasterauflösungen
nur leicht unterscheiden.
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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 Glasfasern, 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 größe des Bildsensors 170 gegeben
ist, ab. Demnach treten Moiré-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 Moiré-Effekte
bei der zweiten Aufnahmevorrichtung 300 zu erwarten, bei der
der Faserkeil 310 direkt auf die Sensorfläche 172 geklebt
wird.
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Auftretende
Moiré-Effekte
sind eine Folge einer Verletzung des Abtasttheorems und können demzufolge
nicht vollkommen vermieden werden. Eine weitgehende Abschwächung, so
dass Moiré-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 verschiedenen Fasern. Diese Überstrahlung
führt zu
einer Schwächung
von Moiré-Effekten.
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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 Moiré-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.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann der nicht vollständig zu beseitigende Moiré-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.
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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 Linse 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.
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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. Spannungsanschluss 210 verzichtet werden.
Ebenso kann bei weiteren 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
Datenausgang 240 aufweisen.
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Außerdem kann
bei weiteren Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung, die faseroptische Platte 100 auf
der dem Sensor zugewandten Seite mit einer konvex gewölbten Oberfläche 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.
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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 Faserkeils 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 Oberfläche 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.
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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 Entspiegelung gibt es
verschieden Möglichkeiten.
Beispielsweise 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.
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Erfindungsgemäß kann die
faseroptische Platte 100 bzw. der Faserkeil 310 auch
mit einem Filter, z.B. einem dielektrischen 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 faseroptische Platte 100 bzw.
Faserkeils 310 realisiert werden.