DE19922261A1 - Digital image converter with chip having light sensitive or light emitting surfaces for electronic cameras and projectors - Google Patents
Digital image converter with chip having light sensitive or light emitting surfaces for electronic cameras and projectorsInfo
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Abstract
Description
Die Anzahl der verfügbaren Bildpunkte von elektronischen Kameras und Projektoren ist technologisch begrenzt.The number of available pixels from electronic cameras and Projectors is technologically limited.
Das Bedürfnis hoch auflösende digitale Bilder zu erzeugen ist groß. Das ist im Wunsch nach Bildvergrößerung Photodruck und digitalem Zoomen begründet.There is a great need to produce high-resolution digital images. This is in the desire for image enlargement, photo printing and digital zooming justified.
Ähnliches gilt auch für LCD oder LED Projektoren.The same applies to LCD or LED projectors.
Die Tiefenschärfe von Aufnahmen mit optischen Systemen ist begrenzt. Autofokussysteme können Bildausschnitte scharf stellen, nie jedoch das ganze Bild zugleich, wenn dieses Vorder- und Hintergrund enthält.The depth of field of recordings with optical systems is limited. Autofocus systems can focus on image sections, but never that whole picture at the same time if this contains foreground and background.
Optische Systeme mit einer Optik können die dritte Dimension nicht aufzeichnen, dreidimensionale Daten können nicht gewonnen werden.Optical systems with optics cannot do the third dimension record, three-dimensional data cannot be obtained.
Aufgabe der Erfindung ist es bei gegebener Anzahl von lichtempfindlichen Punkten bzw. Licht emittierenden Punkten, hier Pixel genannt, auf dem elektronischen Chip zur Aufnahme oder Wiedergabe, hier kurz Chip genannt, eine wesentliche Steigerung der Bildpunktzahl zu erhalten und die Schärfe aller Bildbereiche weitgehend unabhängig von deren Abstand zur Optik sicherzustellen und Daten bezüglich der dritten Dimension zu erhalten.The object of the invention is given a number of photosensitive Points or light-emitting points, here called pixels, on the electronic chip for recording or playback, here chip for short called to get a substantial increase in the pixel count and the Sharpness of all image areas largely independent of their distance from the Ensure optics and data related to the third dimension too receive.
Erfindungsgemäß gelingt dies, indem einerseits ein Chip mit normaler oder sogar grober Teilung der Pixel verwendet wird, also mit verhältnismäßig geringer Pixelzahl, dessen Pixel jedoch mehrfach kleiner sind als deren Abstand, hier Teilung genannt, und alle Pixel gemeinsam relativ zur optischen Bildebene schrittweise innerhalb des Teilungsmaßes zeilenweise und spaltenweise verschoben werden, so daß der von dem jeweiligen Pixel nicht ausgefüllte Bereich einer Teilungsfläche abgescannt wird und anderseits die Bildebene gegenüber dem Aufnahmechip in Richtung der optischen Achse in Stufen verschoben werden kann und in jeder Stufe Bilddatensätze erzeugt werden, die nach Auswahl der je Teilungsfläche des Chips kontrastreichsten Bildausschnitte zu einem vollständig scharfen Bild zusammengesetzt werden können.This is achieved according to the invention by, on the one hand, a chip with normal or even rough division of the pixels is used, that is, with proportionality low number of pixels, the pixels of which are however several times smaller than their number Distance, here called division, and all pixels together relative to optical image plane step by step within the pitch and are shifted column by column so that that of the respective pixel unfilled area of a graduation area is scanned and on the other hand, the image plane opposite the recording chip in the direction of the optical axis can be shifted in stages and in each stage Image data sets are generated, which are selected after the division area of the Chips most contrasting image sections to a completely sharp image can be put together.
Im Beispiel Fig. 1 ist ein Aufnahme-Chip (1) mit den Maßen 18 mm.24 mm gewählt. In the example in Fig. 1, a recording chip ( 1 ) with the dimensions 18 mm. 24 mm is selected.
Die Teilung der Pixel ist 0,04 mm, die Größe der Pixel 0,005 mm, also in diesem Beispiel acht mal kleiner als die Teilung. Die Pixelzahl ist 270 000.The division of the pixels is 0.04 mm, the size of the pixels is 0.005 mm, i.e. in this example eight times smaller than the division. The number of pixels is 270,000.
Wird nun der Chip (1) mit allen Pixeln (2) relativ zur optischen Achse in Schritten von 0,005 mm horizontal und vertikal bis zu 0,04 mm, also dem Teilungsmaß der Pixel (im Beispiel) verschoben und belichtet, so erhält man von jedem Pixel 64 Bildpunkte, die der Teilungsfläche (3) dort zugeordnet sind wo keine Pixel sind. Insgesamt ergeben sich so 270 000.64 = 17.28 Millionen Bildpunkte. Bei einem Raster eines Papierbildes von 0,125 mm ist so im Beispiel eine Bildvergrößerung auf das Format 600 mm.400 mm möglich.If the chip ( 1 ) with all pixels ( 2 ) is moved and exposed relative to the optical axis in steps of 0.005 mm horizontally and vertically up to 0.04 mm, i.e. the pitch of the pixels (in the example), you get from everyone Pixels 64 pixels that are assigned to the graduation area ( 3 ) where there are no pixels. This results in a total of 270 000.64 = 17.28 million pixels. With a grid of a paper image of 0.125 mm, the image can be enlarged to the format 600 mm. 400 mm in the example.
Eine weitere Steigerung ist natürlich denklogisch möglich. Ebenso kann das Verhältnis von Größe der Pixel zur Teilung beliebig gewählt werden.A further increase is, of course, logically possible. It can also do that Ratio of the size of the pixels to the division can be chosen arbitrarily.
Das Vergrößerungspotential kann natürlich auch zum digitalen Zoomen genutzt werden.The enlargement potential can of course also be used for digital zooming be used.
Es kann auch in gröberen Stufen gescannt werden bzw. gar nicht, wenn der Bildanspruch gering ist. An der Kamera wäre dies ein Einstellparameter.It can also be scanned in coarser steps or not at all if the Image claim is low. This would be a setting parameter on the camera.
Das Abscannen kann erfolgen in dem der Chip parallel zu den Bildachsen verschoben wird (hier 0,04 mm in den beiden Bildachsen) oder in dem der Strahlengang zum Chip so beeinflußt wird, daß das optische Bild um die Teilung ausgelenkt wird. Letzteres erfolgt idealerweise mit elektronischen Prismen, die in den Bildachsen ablenken.Scanning can take place by the chip parallel to the image axes is shifted (here 0.04 mm in the two image axes) or in which the Beam path to the chip is influenced so that the optical image around the Division is deflected. The latter is ideally done with electronic Prisms that deflect in the image axes.
Die Erzeugung von Aufnahmen der Entfernungen z. B. Unendlich/5 m/3,5 m/2 m/1,4 m . . . kann durch stufenweise Verstellung der Optik (z. B. in 8 Stufen von unendlich bis 0,4 m) entsprechend der Entfernungsstufe erreicht werden und ist gleichbedeutend mit einem räumlichen Scannen. Ein Autofokus ist nicht erforderlich.The generation of recordings of the distances z. B. Infinite / 5m / 3.5m / 2m / 1.4m. . . can be adjusted by gradually changing the optics (e.g. in 8 Steps from infinity to 0.4 m) are reached according to the distance step become and is synonymous with spatial scanning. An autofocus is not necessary.
Nach Analyse aller Bildbereiche können die mit dem höchsten Kontrast zusammengesetzt werden und liefern so ein im Ganzen scharfes Bild.After analysis of all image areas, those with the highest contrast can be seen are put together and thus provide a sharp picture overall.
Bildebenenfehler der Optik werden dabei eliminiert, was die Verwendung von Linsensystemen gestattet, die heute bei Verwendung von Planfilmen und planen Chips nicht denkbar sind.Image plane errors of the optics are eliminated, which is the use of lens systems allowed today when using sheet films and plan chips are unthinkable.
Lichtstarke Objektive können ohne Verlust an Tiefenschärfe verwendet werden. Bright lenses can be used without losing depth of field become.
Außerdem können chromatisch nicht korrigierte Objektive verwendet werden.In addition, chromatically uncorrected lenses can be used become.
Aus den Abstandswerten der kontrastreichsten Teilungsflächen kann deren Abstand zur Kamera ermittelt werden und gegebenenfalls ausgewertet werden.From the distance values of the most contrasting graduation areas, their Distance to the camera can be determined and evaluated if necessary become.
Die Verbesserung der Tiefenschärfe, die so erreicht werden kann, und die höhere Bildauflösung können natürlich auch unabhängig voneinander angewendet werden.The improvement in depth of field that can be achieved and that higher image resolution can of course also be used independently be applied.
Die leeren Flächen auf dem Aufnahmechip, die sich zwischen den Pixeln ergeben, können für Analog-Digitalwandlung, Speicherwerke, Ein- Ausgabeeinheiten und Rechenwerke genutzt werden.The empty areas on the recording chip, which are located between the pixels can result for analog-digital conversion, storage units, input Output units and arithmetic units are used.
Der Austausch von lichtempfindlichen Chips gegen Licht emittierende Chips (z. B. LCD-Projektion) macht aus einem Aufnahmesystem ein Projektorsystem.The exchange of light-sensitive chips for light-emitting chips (e.g. LCD projection) can from a recording system Projector system.
Theoretisch ist auch eine Kombination auf einem Chip denkbar, der sowohl einen lichtempfindlichen Pixel als auch einen Licht emittierenden Pixel je Teilungsfläche enthält.Theoretically, a combination on a chip is also conceivable that both a light sensitive pixel as well as a light emitting pixel each Includes division area.
Natürlich können auf die so gewonnenen Bildpunkte alle bekannten Algorithmen zur Bildoptimierung angewendet werden.Of course, all known pixels can be used on the pixels obtained in this way Algorithms for image optimization are applied.
Eine Abtastung in kleineren Schritten als der Pixelgröße kann in Verbindung mit entsprechenden Algorithmen ebenfalls zu einer Steigerung der Genauigkeit führen.A scan in smaller steps than the pixel size can be in Connection with appropriate algorithms also leads to an increase of accuracy.
Die hohe Anzahl der Bildpunkte von im Beispiel mit räumlicher Scannung in acht Stufen von 270 000.8.8.8 = 138,24 Millionen, würde bei herkömmlichen Systemen zu sehr langen Aufnahmezeiten führen.The high number of pixels in the example with spatial scanning in eight levels of 270 000.8.8.8 = 138.24 million, would be at conventional systems lead to very long recording times.
Da jedoch jedem Pixel bzw. Teilungsfeld ein Analog-Digitalwandler und Zwischenspeicher zugeordnet werden kann, ist die AD-Wandlungszeit im Beispiel 270 000 mal reduziert gegenüber herkömmlichen Systemen. Gleiches gilt für Rechenoperationen, die 270 000fach parallel ausgeführt werden.However, since each pixel or division field has an analog-digital converter and Buffer can be assigned, the AD conversion time in Example 270,000 times reduced compared to conventional systems. The same applies to arithmetic operations that run 270,000 times in parallel become.
Claims (9)
Priority Applications (1)
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| DE19922261A DE19922261A1 (en) | 1999-05-15 | 1999-05-15 | Digital image converter with chip having light sensitive or light emitting surfaces for electronic cameras and projectors |
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Publications (1)
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| DE19922261A1 true DE19922261A1 (en) | 1999-12-09 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19922261A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1211917A1 (en) * | 2000-12-01 | 2002-06-05 | Marconi Medical Systems, Inc. | Imaging apparatus and method |
| EP3217647A4 (en) * | 2014-11-04 | 2018-06-27 | Olympus Corporation | Imaging device, imaging method and processing program |
-
1999
- 1999-05-15 DE DE19922261A patent/DE19922261A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1211917A1 (en) * | 2000-12-01 | 2002-06-05 | Marconi Medical Systems, Inc. | Imaging apparatus and method |
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| US10142557B2 (en) | 2014-11-04 | 2018-11-27 | Olympus Corporation | Image pickup apparatus, image pickup method, and non-transitory computer-readable medium storing computer program |
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