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Title:
DEVICE AND METHOD FOR REDUCING A SMEAR EFFECT BY USING A LIQUID CRYSTAL SCREEN IN A DIGITAL CAMERA
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/114259
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for reducing a smear effect in a digital camera comprising a sensor (3) provided with an electronic shutter and characterises in that it comprises an electrically controlled liquid crystal shutter (4) placed therein.

Inventors:
LOESCH STEFFEN (DE)
GAERTNER ERNEST (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/003761
Publication Date:
November 02, 2006
Filing Date:
April 24, 2006
Export Citation:
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Assignee:
JENOPTIK LASER OPTIK SYS GMBH (DE)
LOESCH STEFFEN (DE)
GAERTNER ERNEST (DE)
International Classes:
H04N5/225; H04N5/357; H04N5/359
Domestic Patent References:
WO1997011554A11997-03-27
Foreign References:
US20040212724A12004-10-28
US20010035925A12001-11-01
EP0841586A11998-05-13
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 161 (E - 1060) 23 April 1991 (1991-04-23)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 09 30 July 1999 (1999-07-30)
Attorney, Agent or Firm:
GEYER, FEHNERS & PARTNER (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Anordnung zur Reduzierung des SmearEffektes bei einer Digitalkamera, die einen Sensor (3) mit elektronischem Shutter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung einen elektrisch ansteuerbaren FlüssigkristallShutter (4) aufweist, der dem Sensor vorgeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalkamera ein Objektiv (2) aufweist und der FlüssigkristallShutter (4) dem Objektiv (2) vorgeschaltet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zwischen Objektiv (2) und Sensor (3) angeordneten InfrarotFilter (5) aufweist.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Infrarot Filter (5) aufweist, der dem Sensor (3) vorgeordnet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der InfrarotFilter (5) in der Nähe oder in einer Blendenebene der Digitalkamera angeordnet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der InfrarotFilter (5) in der Nähe oder in einer Brennebene der Digitalkamera angeordnet ist.
7. Anordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine Ansteuereinheit (6) zur Ansteuerung des FlüssigkristallShutters (4) aufweist, wobei die Ansteuereinheit (6) den FlüssigkristallShutter (4) zum öffnen zu einem ersten Zeitpunkt ansteuert, der um ein vorbestimmtes Zeitintervall vor einem zweiten Zeitpunkt liegt, zu dem der Sensor (3) zur Durchführung einer Belichtung angesteuert wird.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinheit (6) die Länge des vorbestimmten Zeitintervalls in Abhängigkeit der vorliegenden Temperatur festlegt.
9. Anordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalkamera Teil der Anordnung ist.
10. Verfahren zur Reduzierung des SmearEffektes bei einer Digitalkamera, die einen Sensor mit elektronischem Shutter aufweist, bei dem ein vor dem Sensor angeordneter Flüssigkristail Shutter vor der Belichtung des Sensors zur Durchführung einer Aufnahme durchlässig und nach der Belichtung zur Zeit des Auslesens des Sensors undurchlässig geschalten wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der FlüssigkristallShutter zu einem ersten Zeitpunkt durchlässig geschaltet wird, der um ein vorbestimmtes Zeitintervall vor einem zweiten Zeitpunkt liegt, zu dem die Durchführung der Belichtung des Sensors beginnt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das vorbestimmte Zeitintervall in Abhängigkeit der vorliegenden Temperatur festgelegt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem mittels eines dem Sensor vorgeordneten InfrarotFilters IRLicht sowohl bei geöffnetem als auch bei geschlossenem FlüssigkristallShutter weggefiltert wird.
Description:
ANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR REDUZIERUNG DES SMEAR-EFFEKTES DURCH NUTZUNG EINER FLÜSSIGKRISTALL-BLENDE BEI EINER DIGITALKAMERA

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Reduzierung des Smear-Effektes 5 bei einer Digitalkamera, die einen Sensor (z.B. einen CCD-Sensor) aufweist, insbesondere bei einer Digitalkamera mit hoher Empfindlichkeit und kurzer Belichtungszeit.

Bei der Bildaufnahme mit einem CCD-Sensor wird das einfallende Licht photoelektrisch in Ladung umgewandelt, die in den einzelnen Pixeln des CCD gesammelt wird. Beim Auslesen 10 des CCD-Sensors darf kein Licht mehr einfallen, da sonst Schlieren entstehen. Diese Schlieren werden unter dem so genannten Smear-Effekt verstanden.

Manche Sensoren (full-frame) benötigen immer einen mechanischen Shutter, um den Sensor während des Auslesens abzudunkeln.

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Eine andere Sensorarchitektur sieht für jedes Pixel ein weiteres abgedecktes Pixel vor. Diese Sensorarchitektur wird hier als Sensor mit elektronischem Shutter bzw. elektronischem Verschluß bezeichnet. Nach der Belichtung werden die Ladungen der belichteten Pixel in die abgedunkelten Bereiche verschoben und dann ausgelesen. Solche Sensoren mit dem

20 elektronischen Verschluß benötigen keinen mechanischen Shutter und es lassen sich kürzere Belichtungszeiten realisieren im Vergleich zu einem Sensor mit mechanischem Shutter. Nachteilig ist jedoch, daß die elektronischen Shutter nicht vollständig (nahezu 100%) lichtundurchlässig sind. Daher werden sie auch nur als abgedunkelte Bereiche des Pixels bzw. abgedunkelte Pixel bezeichnet. 5

Die Restempfindlichkeit der abgedunkelten Pixel beträgt bis zu 0,1%. Während des Auslesens des CCD-Sensors kommt in dem abgedunkelten Bereich des Pixel noch Restlicht zu den gezielt belichteten Informationen hinzu. Dieses Restlicht verursacht Ausleseschlieren. Nachdem ein CCD-Sensor typischerweise sowohl im Bereich des sichtbaren Lichts als auch im IR-Bereich

empfindlich ist, weist das störende Restlicht sowohl sichtbares Licht als auch Infrarotstrahlung auf.

Im Bild äußert sich dieser Effekt dadurch, daß helle Bildbereiche helle vertikale Streifen und dunkle Bildbereiche dunkle vertikale Streifen nach sich ziehen. Je länger das Auslesen dauert, um so länger wird damit Restlicht gesammelt. Um so kürzer die Belichtungszeit für ein ausgesteuertes Bild ist, um so stärker ist das einfallende Licht und um so stärker also auch die Unterstrahlung.

Mathematisch läßt sich der Effekt so erklären: Zur wahren Bildinformation wird während des Auslesevorganges in jedem Bildpunkt das x-fache der Intensitätssumme der Pixel der CCD- Spalte, zu welcher der Bildpunkt gehört, addiert. Dabei ist x ein Wert, der bis 0,6 geteilt durch die Anzahl der CCD-Zeilen groß sein kann. Das heißt, daß durch den Smear-Effekt die Bildintensität im Mittel um mehr als die Hälfte verfälscht werden kann. Je kürzer also die Belichtungszeit und je länger die Auslesezeit eines Sensors sind, um so stärker tritt der Smear- Effekt auf.

Die Bildbeispiele von Fig. 8 und 9 zeigen Aufnahmen eines 11 Megapixel-Sensors mit Belichtungszeiten von 120 μs bzw. 842 μs. Diesen Bildern kann man deutlich die unerwünschten Schlieren (Smear-Effekt) entnehmen und sie zeigen somit, daß der verwendete Sensor mit elektronischem Shutter nicht mehr geeignet ist, Belichtungszeiten von 1/1000 sek. und kürzer zu realisieren. Solche Belichtungszeiten sind allerdings für schnelle Bewegungen und Lichtbildfotografie zwingend erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Anordnung zur Reduzierung des Smear-Effektes bei einer Digitalkamera bereitzustellen, mit denen die eingangs beschriebenen Nachteile möglichst beseitigt werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zur Reduzierung des Smear-Effektes bei einer Digitalkamera, die einen Sensor mit elektronischem Shutter aufweist, wobei die Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen elektrisch ansteuerbaren Flüssigkristall-Shutter aufweist, der dem Sensor vorgeordnet ist.

Mit dieser Anordnung ist es möglich, durch Schließen des Flüssigkristall-Shutters während des Auslesens des Sensors unerwünschtes Restlicht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich abzuschatten, so daß dieses Restlicht nicht mehr auf den Sensor während des Auslesens trifft.

Durch die Verwendung eines Flüssigkristall-Shutters wird ferner der Vorteil erreicht, daß die

Standzeit der Anordnung bzw. der Kamera stark erhöht wird, da die Standzeit eines Flüssigkristaü-Shutters deutlich höher ist als die eines mechanischen Shutters.

Ferner kann die Anordnung einen Infrarot-Filter aufweisen, der dem Sensor vorgeordnet ist. Durch den Infrarot-Filter wird unerwünschte Infrarotstrahlung abgeschattet, so daß insgesamt das Restlicht, das während des Auslesens des Sensors noch auf den Sensor trifft, sehr stark reduziert werden kann. Diese Reduzierung kann über 90% und insbesondere über 99% im Vergleich zu dem Fall, bei dem die erfindungsgemäße Anordnung nicht vorgesehen ist, betragen.

Insbesondere kann die Digitalkamera ein Objektiv aufweisen und kann der Flüssigkristall- Shutter dem Objektiv vorgeschaltet sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Flüssigkristall-Shutter auch in seinem geöffneten Zustand eine über seine gesamte Fläche variierende und unerwünschte Restabschattung aufweist. Wenn er in diesem Fall vor dem Objektiv angeordnet ist, kann der Einfluß auf die Bildqualität aufgrund der Restabschattung minimiert werden.

Der Flüssigkristall-Shutter kann zwischen dem Objektiv und dem Sensor angeordnet sein. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß der Flüssigkristall-Shutter kleiner ausgebildet werden kann, da in diesem Bereich bereits der Strahlquerschnitt in der Regel geringer ist als vor dem Objektiv.

Ferner kann der Infrarot-Filter zwischen dem Objektiv und dem Sensor angeordnet sein. Auch dies ist im Hinblick auf die Größe des Infrarot-Filters von Vorteil.

Des weiteren ist es möglich, den Infrarot-Filter in der Nähe oder in einer Blendenebene der Digitalkamera anzuordnen. Auch kann der Infrarot-Filter in der Nähe oder in einer Brennebene der Digitalkamera angeordnet sein.

Ferner kann die Anordnung eine Ansteuereinheit zur Ansteuerung des Flüssigkristall-Shutters aufweisen, wobei die Ansteuereinheit den Flüssigkristall-Shutter zum öffnen zu einem ersten Zeitpunkt ansteuert, der um ein vorbestimmtes Zeitintervall vor einem zweiten Zeitpunkt liegt, zu dem der Sensor zur Durchführung einer Belichtung angesteuert wird.

Dies bringt den Vorteil mit sich, daß die eigentliche Belichtung mittels des elektronisches Shutters des Sensors durchgeführt wird und man nicht auf die dazu im Vergleich relativ langsamen Schaltzeiten des Flüssigkristall-Shutters angewiesen ist. Somit können äußerst kurze Belichtungszeiten realisiert werden (mittels des elektronischen Shutters) und eine sehr

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effektive Restlichtunterdrückung verwirklicht werden (mit dem dann geschlossenen Flüssigkristall-Shutter).

Die Ansteuereinheit kann durch die Steuereinheit der Digitalkamera realisiert oder mit dieser kombiniert werden.

Insbesondere kann die Ansteuereinheit die Länge des vorbestimmten Zeitintervalls in Abhängigkeit der vorliegenden Temperatur festlegen. Dazu kann die Anordnung einen Temperatursensor aufweisen. In Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des Sensors wird dann das Zeitintervall verlängert oder verkürzt. Eine Verkürzung des Intervalls kann durchgeführt werden, wenn die Temperatur ansteigt. Beim Abfall der Temperatur sollte das Zeitintervall verlängert werden.

Ferner kann die Digitalkamera Teil der Anordnung sein, so daß eine Digitalkamera bereitgestellt wird, die äußerst kurze Belichtungszeiten bereitstellt und bei der gleichzeitig der unerwünschte Smear-Effekt nicht mehr auftritt.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Reduzierung des Smear-Effektes bei einer Digitalkamera, die einen Sensor mit elektronischem Shutter aufweist, bei dem ein vor dem Sensor angeordneter Flüssigkristall-Shutter vor der Belichtung des Sensors zur Durchführung einer Aufnahme durchlässig geschaltet und nach der Belichtung zur Zeit des Auslesens des Sensors undurchlässig geschaltet wird.

Insbesondere kann der Shutter zu Beginn des Auslesens undurchlässig geschaltet werden. Oder er kann schon etwas früher undurchlässig geschaltet werden, so daß der Shutter auch bereits zu Beginn des Auslesens geschlossen ist.

Mit diesem Verfahren ist es möglich, äußerst kurze Belichtungszeiten zu realisieren und gleichzeitig den unerwünschten Smear-Effekt zu minimieren, da während des Auslesens der Flüssigkristall-Shutter geschlossen ist, so daß das unerwünschte Restlicht aus dem sichtbaren Bereich fast vollständig unterdrückt wird.

In einer Weiterbildung ist es möglich, mittels eines dem Sensor vorgeordneten Infrarot-Filters Infrarotlicht (IR-Licht) sowohl bei geöffnetem als auch bei geschlossenem Flüssigkristall-Shutter wegzufiltern. Dadurch kann das unerwünschte Restlicht aus dem Infrarotbereich stark unterdrückt werden.

Bei dem Verfahren kann der Flüssigkristall-Shutter einem Objektiv der Digitalkamera vor- oder nachgeschaltet werden. Auch ist es möglich, den Infrarot-Filter dem Objektiv vorzuschalten oder den Infrarot-Filter zwischen Objektiv und Sensor anzuordnen.

Femer kann der Flüssigkristall-Shutter so angesteuert werden, daß er zu einem ersten Zeitpunkt durchlässig geschaltet wird, der um ein vorbestimmtes Zeitintervall vor einem zweiten Zeitpunkt liegt, zu dem der Sensor zur Durchführung der Belichtung angesteuert wird. Damit ist es möglich, die Belichtung über den relativ schnellen elektronischen Shutter (im Vergleich zum Flüssigkristall-Shutter) festzulegen und den Flüssigkristall-Shutter zur Zeit des Auslesens des Sensors dazu zu verwenden, unerwünschtes Restlicht effektiv zu unterdrücken.

Durch die Verwendung eines Flüssigkristall-Shutters wird ferner der Vorteil erreicht, daß die Standzeit der Anordnung bzw. der Kamera stark erhöht wird, da die Standzeit eines Flüssigkristall-Shutters deutlich höher ist als die eines mechanischen Shutters.

Ferner kann das vorbestimmte Zeitintervall in Abhängigkeit der vorliegenden Temperatur festgelegt werden. Dazu kann bevorzugt die Temperatur gemessen (bzw. laufend gemessen) werden und anhand der gemessenen Temperatur kann dann die Festlegung der Länge des Zeitintervalls erfolgen.

Die Aufgabe kann ferner dadurch gelöst werden, daß zum elektronischen Shutter des Sensors ein Liquid Crystal (LC) - Shutter (bzw. Flüssigkristall-Shutter) derart vor dem Objektiv geschaltet wird, daß dieser vor der Belichtung durchlässig ist und ein Infrarot-Filter hinter dem Objektiv angeordnet ist, der insbesondere vorzugsweise in der Nähe der Blendenebene oder in der Nähe der Brennebene liegt. Die Transmission eines LC-Shutters ist von der Wellenlänge abhängig. Im geschlossenen Zustand hat ein LC-Shutter weniger als 1% Transmission im Bereich des sichtbaren Lichts, aber ca. 35-45% oder auch 50-90% Transmission im IR-Bereich in Abhängigkeit des konkreten Aufbaus des Shutters.

Im geöffneten Zustand hat ein LC-Shutter typischerweise 35-45% Transmission im Bereich des sichtbaren Lichts und im IR-Bereich. Ein typischer IR-Filter hat ca. 90% Transmission im Bereich des sichtbaren Lichts und nahezu 0% Transmission im IR-Bereich.

Wenn also die aufzunehmende Szene keine IR-Strahlung besitzt, wäre allein der Einsatz eines LC-Shutters die Lösung zur Verringerung des Smear-Effekts. Tatsächlich strahlt aber jede natürliche Szene auch IR-Licht aus. Aufgrund der Transmissionskurve des geschlossenen LC- Shutters kann nicht verhindert werden, daß IR-Licht während des CCD-Auslesevorgangs auf die CCD-Sensorfläche fällt. Dieses IR-Licht erzeugt einen Smear-Effekt, der zwar gegenüber

der Ausgangssituation etwas reduziert aber immer noch deutlich sichtbar ist. Durch den zusätzlichen Einsatz eines iR-Fiiters wird der hohe Anteii von iR-Licht, das der LC-Shutier durchläßt, vollständig "weggefiltert" (z.B. absorbiert oder reflektiert). Damit geht zwar die auf dem CCD-Sensor registrierte Intensität zurück, aber das eigentlich interessante sichtbare Licht wird nahezu ungedämpft ausgenutzt.

Der LC-Shutter wird kurz vor der Belichtung durchlässig geschaltet. Die eigentliche Belichtung erfolgt dann mit dem elektronischen Shutter des Sensors, da die Schaltzeiten des LC-Shutters zu lang sein können. Anschließend wird der LC-Shutter wieder auf undurchlässig geschaltet und verhindert so, daß während des Auslesens Licht auf den Sensor trifft. Der LC-Shutter wird von der Kameraelektronik mit gesteuert. Die Kombination LC-Shutter und Sensor mit elektronischem Verschluß sorgt dafür, daß das Verhältnis Nutzsignal/Störsignal in einer Relation stehen, die sonst nur mit einem mechanischen Shutter erreicht werden könnte.

Damit werden die Ausleseschlieren (Smear-Effekt) vermieden, die bei Sensoren mit elektronischen Shuttern prinzipbedingt auftreten würden. Die Verbesserung des Verhältnisses Nutzsignal/Störsignal geht einher mit einer Reduzierung der nutzbaren Objektintensität. Ein LC- Shutter läßt auch in der durchlässigen Betriebart maximal 45% Licht durch. Das bedeutet, daß bei gleicher Objekthelligkeit die Belichtungszeit mindestens verdoppelt werden muß, um annähernd gleiche Werte für das Nutzsignal zu erreichen.

Ferner wird eine Anordnung zur Reduzierung des Smear-Effektes bei Digitalkameras vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zum elektronischen Shutter des Sensors eine Liquid Crystal (LC)-Shutter vor dem Objektiv geschaltet wird und ein Infrarot-Filter hinter dem Objektiv angeordnet ist, der vorzugsweise in der Nähe der Blendenebene oder in der Nähe der Brennebene liegt.

Des weiteren wird ein Verfahren zur Reduzierung des Smear-Effektes bei einer Digitalkamera nach einer Anordnung (zur Reduzierung des Smear-Effektes bei Digitalkameras) vorgeschlagen, wobei bei der Anordnung zum elektronischen Shutter des Sensors ein Liquid Crystal (LC)-Shutter vor dem Objektiv geschaltet und ein Infrarot-Filter hinter dem Objektiv angeordnet ist, der vorzugsweise in der Nähe der Blendenebene oder in der Nähe der Brennebene liegt, wobei bei dem Verfahren der vor dem Objektiv geschaltete Liquid Crystal (LC)-Shutter vor der Belichtung durchlässig geschaltet wird und ein hinter dem Objektiv liegender Infrarot-Filter das IR-Licht vollständig wegfiltert und das sichtbare Licht nahezu ungedämpft durchläßt.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielshalber anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine schematische Ausschnittsvergrößerung des CCD-Sensors von Fig. 1 ;

Fig. 3 den Transmissionsverlauf des Flüssigkristall-Shutters sowie des Infrarot-Filters von Fig. 1;

Fig. 4 und 5 Aufnahmen mit der erfindungsgemäßen Anordnung mit unterschiedlichen Belichtungszeiten;

Fig. 6 und 7 Aufnahmen mit unterschiedlichen Belichtungszeiten mit während der Aufnahme geschlossenem Flüssigkristall-Shutter, und

Fig. 8 und 9 Aufnahmen mit auch während des Auslesens des Sensors geöffnetem Flüssigkristall-Shutter.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Anordnung eine Digitalkamera 1, von der hier nur schematisch das Objektiv 2 sowie der CCD-Sensor 3 mit elektronischem Shutter dargestellt ist, sowie ein dem Objektiv 2 vorgeordneten Flüssigkristall- Shutter 4, ein zwischen dem Objektiv 2 und dem Sensor 3 angeordneter Infrarot-Filter 5 sowie eine Steuereinheit 6 zur Ansteuerung des Flüssigkristall-Shutters 4 und auch des CCD-Sensors 3. Ferner kann optional noch ein Temperatursensor 7 vorgesehen sein, der mit der Ansteuereinheit 6 verbunden ist.

In Fig. 2 ist schematisch eine Draufsicht eines Teilbereichs des CCD-Sensors 3 gezeigt. Der CCD-Sensor 3 ist hier als Sensor mit einem elektronischen Shutter ausgebildet, wobei hier die sogenannte Interline-Transfer-Struktur vorliegt, bei der neben jeder aktiven Pixelreihe (hier die

Spalten S2, S4, S6) eine abgedeckte und somit nicht lichtaktive Transportpixelreihe (hier

Spalten S1, S3 und S5) vorliegt. Nach der Belichtung werden die in den aktiven Pixeln (der

Spalten S2, S4, S6) erzeugten Ladungen in die abgedunkelten Pixel (der Spalten S1 , S3, S5) verschoben, wie durch die Pfeile P1 bis P3 angedeutet ist. Diese verschobenen Ladungen werden dann, wie durch den Pfeil P4 angedeutet ist, in ein nicht gezeigtes Ausleseregister verschoben und dort seriell ausgelesen. Die während dieser Verschiebevorgänge in die

abgedunkelten Pixel der Reihen S1 , S3 und S5 gesammeltes Restlicht erzeugt den unerwünschten Smear-Effekt.

Um diesen zu verhindern, sind bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Flüssigkristall- Shutter 4 und der Infrarot-Filter 5 vorgesehen.

In Fig. 3 sind schematisch die Transmissionskurven des Flüssigkristall-Shutters 4 in seinem geöffneten Zustand (Kurve K1 , durchgezogene Linie) und seinem geschlossenen Zustand (Kurve K2, gestrichelt) sowie die Transmissionskurve des Infrarot-Filters 5 (Kurve K3, Strichpunktlinie) eingezeichnet. Wie diesen Kurven entnommen werden kann, weist der Flüssigkristall-Shutter 4 im sichtbaren und im Infrarot-Bereich im geöffneten Zustand eine Transmission von ca. 45% auf. Die Darstellung in Fig. 3 ist lediglich schematisch und die Transmission kann in einem Bereich von 35 - 45 % liegen. Wenn der Shutter 4 geschlossen ist, weist er im sichtbaren Bereich nur noch eine Transmission von circa 1 bis 5% auf. Im Infrarot- Bereich liegt immer noch die gleiche Transmission von circa 45% vor. Der Infrarot-Filter weist im sichtbaren Bereich eine Transmission von circa 90% auf, wohingegen im Infrarot-Bereich (hier ab 700 nm) die Transmission auf nahezu 0% sinkt.

Wenn nun eine Aufnahme durchgeführt werden soll, steuert die Steuereinheit 6 den Flüssigkristall-Shutter 4 so an, daß er durchlässig wird (geöffnet wird). In diesem Zustand weist er für das sichtbare Licht einer Transmission von circa 45% auf (Kurve K1). Nachdem die Schaltzeit des Flüssigkristall-Shutters länger ist als des elektronischen Shutters des Sensors 3, erfolgt das Öffnen des Flüssigkristall-Shutters 4 vor der eigentlichen Belichtung. Das minimal notwendige Zeitintervall kann beispielsweise einmal gemessen und somit festgelegt werden. Man kann z.B. die Zeit messen, bis zu der der Flüssigkristall-Shutter 95% von seiner maximalen Transmission erreicht. Nach Ablauf dieser Zeit steuert dann die Ansteuereinheit 6 den CCD- Sensor 3 so an, daß eine gewünschte Belichtung durchgeführt wird. Dabei kann es sich um Belichtungszeiten von kleiner als 0,001 Sekunden handeln. Beispielsweise kann eine Belichtungszeit von 842 oder auch 120 μs gewählt werden.

Nach Abschluß dieser Belichtungszeit wird mittels der Steuereinheit 6 der Flüssigkristall-Shutter

4 geschlossen, so daß nun sowohl Strahlung aus dem Infrarot-Bereich durch den Infrarot-Filter

5 als auch Strahlung aus dem sichtbaren Bereich durch den geschlossenen Flüssigkristall- Shutter unterdrückt werden und somit nicht mehr auf den CCD-Sensor 3 treffen kann. Das Restlicht wird auf den Teil reduziert, der im Bereich von 300 bis 700 nm unter der Kurve K2 liegt und im Bereich von ab circa 700 nm unterhalb der Kurve K3 liegt. Dies zeigt, daß eine außerordentlich gute Restlichtunterdrückung erreicht werden kann.

Wie den Aufnahmen in Fig. 4 (Belichtungs- bzw. Integrationszeit = 120 μs) und in Fig. 5 (Belichtungszeit = 842 μs) entnommen werden kann, wird der unerwünschte Smear-Effekt wirksam unterdrückt, wie insbesondere auch ein Vergleich mit den Aufnahmen von Fig. 8 (Belichtungszeit = 120 μs) und Fig. 9 (Belichtungszeit = 842 μs) zeigt. Bei den Aufnahmen von Fig. 8 und 9 wurde der Flüssigkristall-Shutter 4 während des Auslesens nicht geschlossen, so daß er die gesamte Zeit offen war und daher der unerwünschte Smear-Effekt auftritt. Bei den Aufnahmen von Fig. 4 und 5 wurde der Flüssigkristall-Shutter 4 20 ms vor der Belichtung geöffnet und war zu Beginn des Auslesevorgangs geschlossen.

Den Aufnahmen von Fig. 6 (Belichtungszeit = 120 μs) und Fig. 7 (Belichtungszeit = 842 μs) kann entnommen werden, daß die Restlichtunterdrückung ausgezeichnet ist, da diese Aufnahmen sowohl mit dem Infrarot-Filter 5 als auch mit geschlossenem Flüssigkristall-Shutter 4 durchgeführt wurden. Auch bei den Aufnahmen von Fig. 4 und 5 sowie 8 und 9 war jeweils der Infrarot-Filter 5 vorhanden.

Die für die Aufnahmen von Fig. 4-9 verwendete Digitalkamera weist eine Färb- bzw. Grauwerttiefe von 14 Bit auf, wobei bei der Aufnahme für Fig. 4 Grauwerte im Bereich von 0 bis 1140 erhalten wurden. Bei der Aufnahme für Fig. 5 wurden Grauwerte von 0 bis 2800, bei der Aufnahme für Fig. 6 und 7 wurden jeweils Grauwerte von 0-260, bei der Aufnahme für Fig. 8 wurden Grauwerte von 0-1244 und bei der Aufnahme für Fig. 9 wurden Grauwerte von 0-4226 erhalten. Um eine bessere Vergleichbarkeit der Bilder zu erhalten, die mit gleicher Belichtungszeit aufgenommen wurden (also Fig. 4, 6 und 8 sowie Fig. 5, 7 und 9), ist bei Fig. 4, 6 und 8 der Grauwertbereich von 0 bis 800 als schwarz-bis-weiß Bereich dargestellt (Grauwerte >800 sind somit immer weiß). Bei Fig. 5, 7 und 9 ist der Grauwertbereich von 0 bis 1800 als schwarz-bis-weiß Bereich dargestellt (hier sind Grauwerte >1800 stets weiß). Bei der Darstellung von Fig. 4, 6 und 8 einerseits und Fig. 5, 7 und 9 andererseits wurde somit jeweils dieselbe Helligkeitsverstärkung eingesetzt.

Die Auslesefrequenz betrug bei allen Aufnahmen 24 MHz, was bei dem verwendeten Sensor mit 11 Millionen Pixeln zu einer Auslesezeit von ca. 500 ms führt.

In einer Weiterbildung wertet die Ansteuereinheit 6 noch die aktuelle Temperatur aus, die ihr vom Temperatursensor 7 übermittelt wird. In Abhängigkeit der Temperatur wählt sie dann die Zeitdauer, die zwischen dem öffnen des Flüssigkristall-Shutters 4 und dem Belichtungsbeginn mittels des Sensors 3 liegt. So wird diese Zeitdauer um so größer gewählt, je niedriger die Temperatur ist, da mit fallender Temperatur die Schaltgeschwindigkeit des Flüssigkristall- Shutters 4 abnimmt.