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WO2018153987A1 - Anordnung zur ausleuchtung und aufzeichnung einer bewegten szene - Google Patents

Anordnung zur ausleuchtung und aufzeichnung einer bewegten szene Download PDF

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Publication number
WO2018153987A1
WO2018153987A1 PCT/EP2018/054388 EP2018054388W WO2018153987A1 WO 2018153987 A1 WO2018153987 A1 WO 2018153987A1 EP 2018054388 W EP2018054388 W EP 2018054388W WO 2018153987 A1 WO2018153987 A1 WO 2018153987A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pixels
light source
drive device
light
arrangement according
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/054388
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marco Antretter
Mikko PERÄLÄ
Désirée QUEREN
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to US16/480,556 priority Critical patent/US11543113B2/en
Publication of WO2018153987A1 publication Critical patent/WO2018153987A1/de

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    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F21V23/0471—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor detecting the proximity, the presence or the movement of an object or a person
    • F21V23/0478—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor detecting the proximity, the presence or the movement of an object or a person by means of an image recording device, e.g. a camera
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B15/00—Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • G03B15/02—Illuminating scene
    • G03B15/03—Combinations of cameras with lighting apparatus; Flash units
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    • G—PHYSICS
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • F21W2131/406—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use for theatres, stages or film studios
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    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels

Definitions

  • An object to be solved is to specify an arrangement for illuminating and recording a moving scene, with which a moving scene is particularly energy-saving
  • the arrangement comprises a light source.
  • the light source is adapted to emit light from the spectral range of infrared radiation to UV radiation, in particular visible light, during operation.
  • UV radiation in particular visible light
  • a field of view that can be detected with a camera of the arrangement, illuminated.
  • the field of view of the light source can be congruent with the field of view of the camera. Within the field of view plays the recorded and
  • a moving scene means a scene in which at least one object moves relative to the arrangement and thus in particular relative to the light source and relative to a camera of the arrangement.
  • object is present here
  • the arrangement comprises a drive device.
  • the Drive device is adapted to operate the light source. That is, with the help of the drive device, the light source can be energized.
  • the drive device may be provided to control and / or regulate the function of the light source. The operation of the light source by the drive device takes place in
  • Element of the arrangement may be, for example, a brightness sensor, an infrared sensor and / or a
  • the arrangement comprises a camera for recording the moved ones
  • the camera comprises, for example, a CCD (Charge-Coupled-Device) sensor or a CMOS (Complementary metal oxide-semiconductor) sensor for detecting individual images of the moving scene, a processing unit for the
  • Video file in a picture or video file format The camera can be connected to the drive device of the arrangement, so that the light source can be controlled as a function of, for example, parameters which are calculated as a function of signals received by the sensor.
  • the light source has a multiplicity of pixels.
  • the light source it is possible for the light source to consist of a semiconductor component which has the pixels or the light source two or more similar or different
  • Semiconductor devices comprises, which may each have a plurality of pixels.
  • the pixels are the radiation-emitting components of the light source. That is, each pixel can generate light from the light source.
  • the pixels can in particular be operated independently of each other, so that it is possible to operate exactly one pixel, several pixels or all pixels of the light source at the same times.
  • Each pixel can have an individual current
  • Amperage is operated and another pixel is operated at a reduced current. In this way, it is possible that the pixels emit light of different brightness, which may result in the field of view portions of the field of view, which are illuminated with mutually different illuminance.
  • Illuminance distribution which can change during the recording locally and temporally.
  • each pixel is in each case for the area-by-area illumination of the moved ones
  • Scene furnished That is, for example, via at least one optical element, the light generated in a pixel is imaged on a partial area of the field of view, so that a certain portion of the moving scene is illuminated by each pixel.
  • the moving scene by the light source in terms of
  • Illuminance and the color locus of the illuminated light is not homogeneously illuminated, but it can in particular, an illumination, in which different partial areas with different
  • Illuminances and / or light of different color locations are illuminated.
  • the pixels are part of a single semiconductor component or the light source comprises two or more semiconductor components which comprise the pixels
  • the semiconductor components in turn may each comprise one or more semiconductor chips. That is, it is possible in particular that each pixel comprises a single semiconductor chip, for example a single light-emitting diode chip. Furthermore, it is possible for two, more or all pixels of a semiconductor component to be replaced by a single one
  • Semiconductor chip for example, a single LED chip, are formed. In this case, it is in the
  • the drive device is set up to operate the pixels of the light source. That is, with the driving device, the pixels of the light source can be individual and independent
  • an arrangement for illuminating and recording a moving scene is provided with a light source for illuminating the moving scene
  • the light source has a multiplicity of pixels which are each set up for illuminating the moving scene in areas, and
  • the arrangement may in particular be part of a mobile electronic device such as a
  • Digital still camera a video camera, a mobile phone, a security camera, a tablet or the like.
  • Illumination can be used. However, these LEDs are limited in the brightness that can be provided, the color temperature of the emitted light and the field of view, which can be illuminated.
  • Illuminance and / or light of a different Farborts can be done. This can be for example a
  • Portions of the moving scene, which are arranged at a great distance from the arrangement and therefore do not benefit from illumination by the light source can be recessed in the lighting.
  • Lighting to create special effects in the moving scene which, for example, the aesthetic impression of the viewer of the recorded moving scene
  • Moving scenes recorded in this way can be stored, for example, as animated pictures in GIF picture format.
  • the pixels are arranged to emit light of different wavelengths. That is, the light source includes, for example, two types of pixels, wherein the first type of pixels emit light in a first wavelength range and the second type of pixels emit light in a second wavelength range. In this case, it is possible that the light source comprises third, fourth and further types of pixels, wherein the pixels
  • the light source comprises pixels of the first type which produce cool white light in use.
  • Cold white light is especially white light with a color temperature over 5,000 Kelvin.
  • the light source comprises pixels of the second type which emit warm white light during operation.
  • Warm white light is especially white light with a color temperature of at most 3,300 Kelvin.
  • the light source comprises pixels of a further type which emit colored light, for example blue, red and / or green light during operation.
  • the light source comprises pixels that emit neutral white light, ie in particular white light with a color temperature between 3,300 and 5,000 Kelvin. With such different pixels, it is possible to differently illuminate the moving scene in different partial areas with respect to the color location of the illuminating light.
  • the pixels of different types can be assigned to the same semiconductor device. That is, that
  • the light source comprises two or more semiconductor devices, wherein the
  • a semiconductor device may include only pixels that emit warm white light during operation,
  • the light source comprises at least one optical element which is set up to emit the light of pixels of different types in the same
  • the light source is configured to differentiate different partial areas of the field of view with light
  • the camera includes a field of view in which they take a picture
  • the field of view of the camera is, for example, congruent with the field of view of the light source. That is, the light source can illuminate the field of view of the camera.
  • the moving scene is played by movement of at least one object relative to the camera within the field of view of the light source.
  • the field of view can be subdivided into several subregions, wherein each subarea can be assigned to one or more pixels of the light source. That is, by operating the associated pixels of the light source, the respective subarea of the field of view becomes
  • the pixels can be operated separately from one another and different pixels can be set up to emit light of different wavelengths during operation, it is thus possible to
  • the light source comprises at least one semiconductor component which has at least one semiconductor chip which comprises two or more of the plurality of pixels.
  • the light source comprises at least one pixelated semiconductor chip, in which the pixels are provided as luminous regions of the semiconductor chip which can be driven separately from one another
  • the pixels of such a semiconductor chip are in particular produced together on a common growth substrate and comprise an active one
  • Composition has.
  • all pixels of the semiconductor chip are mechanically and electrically interconnected via a common, epitaxially produced semiconductor layer.
  • the semiconductor layer may then be, for example, a p-doped or an n-doped semiconductor layer of the
  • the pixels With such a pixelated semiconductor chip, it is possible to arrange the pixels particularly close to one another, since the pixels are not individually placed on a carrier but are produced by structuring a larger structure, for example a semiconductor wafer.
  • the light source can therefore be designed to save space in this case. According to at least one embodiment of the arrangement is the
  • Control device configured to operate the light source such that a specifiable object is illuminated in the moving scene with a predetermined illuminance and / or with light of a predetermined color location.
  • the object may be an object in a broader sense, such as a person, an animal, a thing, a plant, or the like.
  • the object is identified or automatically recognized, for example, by a user of the arrangement in the moving scene.
  • the automatic detection can be done for example by means of an object detection, which can be integrated into the camera. This object recognition may, for example, also be a face recognition.
  • the light source can also be set by the user or automatically. If the object is, for example, a person or the face of a person, the light source can be controlled inter alia such that some pixels of the light source form a guide light for illuminating the object at an angle, while other pixels of the light source
  • Light source form a fill light, which brightens the moving scene as a whole.
  • the guide light is then the main light, which has a brightness which is in the ratio of 2: 1, 4: 1, 6: 1 or 8: 1 to the brightness of the filling light.
  • the impression of a professional illumination of the moving scene by the light source arises, as it was previously only in professional
  • the predeterminable object moves relative to the camera. That is, the object illuminated with the predefinable illuminance and / or with the light of a predefinable color locus moves, for example, due to a movement of the camera relative to the stationary object or due to a movement of the object relative to the stationary camera.
  • the drive device is set up to illuminate the pixels as a function of the partial area of the field of view in which the predetermined object is located in order to illuminate the moving predefinable object.
  • the pixels of the light source are operated such that the subarea of the field of view in which the object is located is illuminated in the predeterminable manner.
  • the pixels are operated by the drive device in such a way that the predefinable illumination is applied to the object follows. This may mean, for example, that a spot-like illumination of the object follows the moving object. In this way, for example, movements in an otherwise stationary image can be highlighted.
  • a pixel assigned to the first portion is turned off or the current at which it is operated, is reduced.
  • a next pixel, which is assigned to the second subarea, is switched on, or the current intensity with which it is operated is increased.
  • the object is illuminated with a certain color, so that a certain movement in the image can be highlighted by the colored lighting. That is, the predetermined object can be in the moving image by, for example, a higher
  • Illuminance and / or light with a color location that differs significantly from the color of the ambient light highlighted.
  • the current intensity with which a pixel is operated by the drive device depends on whether the predetermined one
  • Object is located in a subarea of the scene that is illuminable by the pixel.
  • the specifiable is located in a subarea of the scene that is illuminable by the pixel.
  • the drive device is adapted to the light source as a function of a material property of the given
  • the material property of the given object may be, for example, a color and / or a reflectivity of the object. Furthermore, it may be at the
  • Material property is a property of the object in the broader sense, such as whether the object is a person's face.
  • the light source can pass through
  • Drive device are controlled such that pixels of the light source, which illuminate the object, are pulsed, so that short flashes of light are visible to the viewer. In this way, for example, the light-reflecting properties of the flowing water can be highlighted.
  • objects having a dominant color - for example, a moving red ball - are illuminated with light of a color similar to the dominant color of the object.
  • the ball can be illuminated with red paint to accentuate the red color impression of the ball.
  • the material property of the given object is the fact that the object is a person or the face of a person, it can be used to illuminate the object in particular warm white light, which gives the person a particularly healthy appearance.
  • the drive device is set up to operate the light source as a function of the duration of the recording.
  • the drive device is adapted to slowly increase the brightness of the light source at the beginning of the recording and to lower it slowly towards the end of the recording.
  • This may relate in particular to the illumination of the given object.
  • the object can be slowly faded in by an increase in the illuminance on the object and the object faded out accordingly at the end of the recording.
  • the object can be slowly faded in by an increase in the illuminance on the object and the object faded out accordingly at the end of the recording.
  • Drive device is adapted to operate the light source such that a illuminance on
  • the drive device is adapted to operate the light source such that the predeterminable illuminance and / or the predeterminable color location of the light with which the predeterminable object is illuminated changes over time.
  • the predeterminable illuminance and / or the predeterminable color location of the light with which the predeterminable object is illuminated changes over time.
  • the drive device is set up to operate the light source such that a predeterminable image is projected into the moved scene.
  • the light source includes a plurality of pixels. With the plurality of pixels, it is possible to generate at least simple images such as symbols or pictograms as projections on areas in the field of view of the light source. These images can be projected by the user or automatically into the moving scene so that they are present in the video without any post-processing of the recorded file. For example, symbols such as so-called emoticons can be introduced into the moving scene in this way.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a
  • Figures 2, 3A, 3B, 3C are schematic representations of further embodiments of arrangements described herein.
  • Figure 4 shows an example of using one here
  • the schematic representation of Figure 1 shows a first embodiment of an arrangement described herein.
  • the arrangement comprises a light source 1.
  • the light source 1 comprises, for example, a semiconductor component 4 which, in the exemplary embodiment of FIG. 1, has exactly one semiconductor chip 61.
  • the semiconductor chip 61 is a pixelated semiconductor chip having a plurality of pixels 41, 42, 43. All pixels 41, 42, 43 can be included
  • the light source 1 illuminates a field of view 10, in which a moving scene takes place.
  • the arrangement further comprises a drive device 2, which is electrically conductively connected to the light source 1.
  • the drive device 2 may include, for example, a plurality of switches and terminals.
  • the driving device 2 is, for example, by an integrated circuit
  • the arrangement may alternatively or additionally include a microprocessor or a microcontroller on which the data is processed.
  • the drive device 2 is adapted to the
  • Drive device 2 for operating the pixels 41, 42, 43 of the light source 1 is set up.
  • the pixels 41, 42, 43 can be operated independently of one another by the drive device 2.
  • the drive device 2 may for example specify the current intensity with which each pixel 41, 42, 43 is operated.
  • the information with which Amperage which pixels are to be provided for example, in the above-mentioned microprocessor or microcontroller are evaluated and then communicated to the drive device 2.
  • the arrangement further comprises a camera 3.
  • the camera 3 is adapted to record a moving scene 5.
  • the camera 3 may also be set up to record still scenes, ie pictures.
  • the camera 3 comprises a field of view which coincides with the field of view 10 of the
  • Light source 1 is congruent and in which the moving scene 5, which is to be recorded by the camera 3, plays.
  • the camera 3 is also connected to the drive device 2. That is, via the drive device 2 is an operation of the light source 1 also in response to signals received by the camera 3, possible.
  • functions which are integrated into the camera 3 can also be used to operate the light source 1.
  • Such functions may be, for example, a face recognition, an object recognition, a detection of movement and / or a distance determination for the distance between an object 51, 52, 53 and the camera 3.
  • These functions may also be integrated into a microprocessor, which for example is part of the component (for example the mobile phone) in which the camera is integrated.
  • the arrangement may include other devices and sensors, which are not shown in the figure 1 and which are adapted to generate signals from the drive device 2 for operating the
  • Light source 1 are processed. With the pixels 41, 42, 43 it is possible to illuminate partial areas 14, 15, 16 in the field of view 10. It is the
  • the semiconductor component 4 in the present case comprises 8 ⁇ 8 pixels, which are arranged in a matrix-like manner at the nodes of a rectangular grid.
  • a partial area 14, 15, 16 which is assigned to a pixel 41, 42, 43 has, for example, an edge length between 20 and 30 cm. That is, with the 8 x 8 pixels can be one
  • control device 2 is now set up to operate the light source 1 in such a way that a predeterminable object 51, 52, 53 is illuminated in the moving scene 5 with a predefinable illuminance and / or with light of a predetermined color location.
  • Objects 51, 52, 53 may be, for example, persons, a ball and a tree. By the user or an algorithm, one of these objects, some of the objects or all objects can now be selected in order to illuminate them with a predefinable illuminance and / or with light of a predetermined color location.
  • a person in the present case the object 51, can be illuminated, for example in the region of her face, with light of a particularly low color temperature.
  • the further object 52 in this case, for example, a moving ball, can be illuminated with a particularly high illuminance in order to emphasize it in the moving scene 5.
  • the Another object 53 in the present example a tree, can be illuminated, for example, with greenish light, to the green color impression of the leaves of the tree in the
  • the pixels 41, 42, 43 are dependent on the subarea 14, 15, 16 to operate, in which the predetermined object 51, 52, 53 is located.
  • the drive device 2 can be configured to operate the light source such that the predefinable illuminance and / or the predeterminable color location change over time.
  • the predefinable illuminance and / or the predeterminable color location change over time.
  • one of the objects 51, 52, 53 can be faded in or out of the picture by changing the illuminance. For example, for a certain period of time the
  • the Drive device is adapted to operate the light source such that a predeterminable image is projected into the moving scene 5.
  • the images 71, 72 are at least temporarily inserted into the scene.
  • the pictures 71, 72 are
  • the time of the insertion as well as the design of the superimposed image 71, 72 may be predetermined by the user or automatically, for example by the control device.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a light source 1, which in one exemplary embodiment is one here
  • the light source 1 here comprises a semiconductor component 1 with at least two semiconductor chips 61, 62, which each have a multiplicity of pixels 41, 42. The operation of the light source. 1
  • radiated radiation is directed by means of an optical element 8 in a field of view 10 to be illuminated.
  • the light source 1 has a plurality of pixels 41 of the first kind.
  • the pixels 41 of the first kind are in a first one
  • the first semiconductor chip 61 is arranged. Furthermore, the light source 1 has a multiplicity of pixels 42 of the second type, the pixels 42 of the second type being arranged in a second matrix arrangement of the second semiconductor chip 62.
  • the pixels 41 of the first type and the pixels 42 of the second type are different with regard to their emission, in particular their spectral emission. For example, the first-type pixels 41 to emit light appearing warm white to the human eye and the second-order pixels 42 to emit cold-white light to the human eye.
  • the first semiconductor chip 61 and the second semiconductor chip 62 are juxtaposed in a lateral direction. The lateral directions are those directions which are parallel to a main extension plane of the Semiconductor chips 61, 62 extend. In top view on the
  • the optical element 8 has a plurality of segments 81, wherein each semiconductor chip 61, 62 a segment for
  • Example is uniquely assigned.
  • the segments 81 of the optical element 8 are formed such that each pixel 41 of the first semiconductor chip 61 is assigned a pixel 42 of the second semiconductor chip, so that the radiation emitted by these pixels in the field of view 10 in one
  • Subregion 15 overlaps, in particular congruent or substantially congruent. This is shown in FIG. 2 on the basis of the dotted lines, which schematically run a beam path of respectively one pixel 41 of the first semiconductor chip 61 and one pixel 42 of the second semiconductor chip 62 through the associated segment 81 of the optical element 8 and in FIG. 2
  • Field of view 10 define the sub-area 15.
  • optical element 8 may also be deviating therefrom, for example in the form of a Fresnel optic for each segment.
  • the color locus in the subarea 15 of the field of view 10 illuminated by these pixels can be adjusted during operation of the light source 1.
  • the variation of the current conditions takes place by means of the drive device 2, which also has a
  • Carrier for the semiconductor chips 61, 62 can form.
  • the number of pixels 41, 42 can be varied within wide limits.
  • the light source has a first type between 10 and 1000 pixels inclusive.
  • FIG. 3A shows a schematic sectional view of a light source 1 with drive device 2 for a
  • the light source 1 comprises pixels 41, 42 and 43, which each comprise a separate semiconductor chip 61, 62, 63, which are arranged laterally next to one another.
  • the pixels 41, 42, 43 may each be similar
  • Semiconductor chips 61, 62, 63 so that the pixels 41, 42, 43 differ only by the applied to the semiconductor chips or not applied converter 91, 92 from each other.
  • the semiconductor chips 61, 62, 63 each emit radiation in the blue spectral range.
  • Converter 91 converts this radiation partly into radiation in the yellow, green and / or red spectral range, so that the pixels of the first type emit 41 warm white mixed light or correspondingly colored light.
  • the total radiation radiated by the pixels 42 of the second type appears cold white or in a different color than the light of the pixels 41 of the first type.
  • the third type pixels 43 can emit blue light, unconverted light.
  • a thickness of the converters 91, 92 is, for example, between 40 ym inclusive and 100 ym inclusive, in particular between 60 ym inclusive and 80 ym inclusive. This results in the field of view 10 between subsections to be illuminated 14, 15, 16 smoother transitions than in a thinner radiation conversion element.
  • the pixels 41, 42, 43 can also be free of converters and diffusers and with different
  • Semiconductor materials may be formed. For example, semiconductor chips based on arsenide compound semiconductor material are suitable for the generation of radiation in the red spectral range. Whereas semiconductor chips based on nitride compound semiconductor material are suitable for the generation of radiation in the blue or green spectral range.
  • Semiconductor chips can be selected for the respective radiation generation according to the appropriate semiconductor material. Such an arrangement can therefore be characterized by a particularly high efficiency of radiation generation.
  • the individual semiconductor chips 61, 62, 63 also each form more than one pixel 41, 42, 43.
  • the first semiconductor chip 61 alone forms one
  • the number of semiconductor chips to be placed overall can thereby be reduced.
  • the semiconductor chips may be arranged on an intermediate carrier 25 in a lateral direction next to one another.
  • the intermediate carrier 25 causes a
  • a first contact 711 of the first semiconductor chip 61, a first contact 721 of the second semiconductor chip 62 and a first contact 731 of the third semiconductor chip 63 are each electrically connected to a terminal 21 of the drive device 2.
  • Semiconductor chips are electrically conductively connected to a common mating terminal 22 of the drive device 2.
  • the electrical contacting within the intermediate carrier 25 takes place for example via leads 27 on or in the intermediate carrier. These leads extend into
  • Deviating from the control device 2 can also be arranged spatially separated from the light source 1 and connected to this electrically conductive.
  • Figure 3B is an embodiment of a
  • Semiconductor device 4 shown in which a plurality of pixels 41, 42, 43 are integrated in a common semiconductor chip 61. For example, several pixels of one type are in one
  • pixels of different types for example, pixels of the first type and pixels of the second type and third type, in a common
  • the semiconductor chip has a particularly epitaxially deposited semiconductor layer sequence 90 with a to
  • n-type in a second semiconductor layer 192 of a second different from the first type of line
  • Conduction type for example p-type, is arranged.
  • the individual pixels are separated by spaces 199.
  • the gaps 199 in particular cut through the active areas 190 of adjacent pixels.
  • the semiconductor layer sequence 90 is arranged on a carrier 197.
  • the carrier also serves the mechanical
  • the semiconductor chip 61 can be free from a
  • a drive device 2 with a plurality of switches 20 is arranged in the carrier 197. Each pixel is assigned a switch 20 so that the individual pixels can be operated independently of one another during the operation of the illumination device.
  • the first semiconductor layer 191 arranged on the side of the active region 190 remote from the carrier 197 is in each case associated with an associated one by means of recesses 195
  • Semiconductor layers 192 of the pixels are electrically conductively connected to one another and can be at the same electrical potential during operation of the light source 1. Both sides of the active region 190 are thus accessible from the side facing the carrier 197 for the electrical contacting. In this case, the electrical contacting of the individual pixels can be varied within wide limits, as long as the individual pixels can be controlled individually and charge carriers of .alpha. In the operation of the semiconductor component 4
  • the semiconductor layer sequence 90 is a first converter 91, a second converter 92, and the first type pixels 42, the second type pixels 42, and the third pixels 43, respectively
  • a diffuser 93 optionally associated with a diffuser 93.
  • the converters 92, 92 and the diffuser 93 may be formed as described in connection with FIG.
  • the exemplary embodiment for a semiconductor component 4 described in FIG. 3C essentially corresponds to the exemplary embodiment described in connection with FIG. 3B.
  • a common converter 91 extends over the semiconductor chip 61.
  • the semiconductor chip 61 forms a plurality of similar pixels, for example a plurality of pixels 41 of the first type.
  • such a common converter 91 can be used for the formation of similar pixels 41 are also used in the embodiment described in connection with FIG. 3B.
  • the semiconductor layer sequence 90 is not severed between neighboring pixels 41 of the first type.
  • the drive device 2 is to
  • predetermined object 52 in the present embodiment of a ball, the pixels 41, 42, 43 of the light source 1 depending on the sub-area 14, 15, 16 to operate, in which the predetermined object 51, 52, 53 is located.
  • the predetermined object 51, 52, 53 is located.
  • the object 52 is illuminated.
  • the object 52 is located in the subarea 15, which is illuminated by other pixels of the light source.
  • the movement of the object can be achieved, for example, by operating the corresponding pixels which illuminate the associated subareas.
  • Light source is operated as a spotlight, with only those pixels are energized, the sub-area
  • the light source 1 is operated to produce a guide light, which follows the moving object 5 and a filling light, which contributes to the lightening of the entire scene 5 in the field of view 10.
  • the invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses every new feature as well as every combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly described in the claims

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Abstract

Es wird eine Anordnung zur Ausleuchtung und Aufzeichnung einer bewegten Szene angegeben mit • - einer Lichtquelle (1) zur Beleuchtung der bewegten Szene (5), • - einer Ansteuervorrichtung (2) zum Betreiben der Lichtquelle (1), und • - einer Kamera (3) zur Aufzeichnung der bewegten Szene (5), wobei • - die Lichtquelle (1) eine Vielzahl von Pixeln (41, 42, 43) aufweist, die jeweils zur bereichsweisen Beleuchtung der bewegten Szene (5) eingerichtet sind, und • - die Ansteuervorrichtung (2) zum Betreiben der Pixel (41, 42, 43) eingerichtet ist.

Description

Beschreibung
ANORDNUNG ZUR AUSLEUCHTUNG UND AUFZEICHNUNG EINER BEWEGTEN
SZENE
Es wird eine Anordnung zur Ausleuchtung und Aufzeichnung einer bewegten Szene angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung zur Ausleuchtung und Aufzeichnung einer bewegten Szene anzugeben, mit der eine bewegte Szene besonders energiesparend
ausgeleuchtet und aufgezeichnet werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung zur
Ausleuchtung und Aufzeichnung einer bewegten Szene umfasst die Anordnung eine Lichtquelle. Die Lichtquelle ist dazu eingerichtet, im Betrieb Licht aus dem Spektralbereich von Infrarotstrahlung bis UV-Strahlung, insbesondere sichtbares Licht, abzustrahlen. Mit dem Licht der Lichtquelle wird ein Sichtfeld, das mit einer Kamera der Anordnung erfassbar ist, ausgeleuchtet. Das Sichtfeld der Lichtquelle kann dabei mit dem Sichtfeld der Kamera deckungsgleich sein. Innerhalb des Sichtfelds spielt sich die aufzuzeichnende und
auszuleuchtende bewegte Szene ab. Unter einer bewegten Szene wird hierbei eine Szene verstanden, in der sich zumindest ein Objekt relativ zur Anordnung und damit insbesondere relativ zur Lichtquelle und relativ zu einer Kamera der Anordnung bewegt. Der Begriff „Objekt" ist dabei im vorliegenden
Zusammenhang breit zu verstehen und umfasst beispielsweise Personen, Tiere, Sachen und Pflanzen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung umfasst die Anordnung eine Ansteuervorrichtung . Die Ansteuervorrichtung ist dazu eingerichtet, die Lichtquelle zu betreiben. Das heißt, mit Hilfe der Ansteuervorrichtung kann die Lichtquelle bestromt werden. Darüber hinaus kann die Ansteuervorrichtung dazu vorgesehen sein, die Funktion der Lichtquelle zu steuern und/oder zu regeln. Der Betrieb der Lichtquelle durch die Ansteuervorrichtung erfolgt in
Abhängigkeit von Parametern, die beispielsweise durch einen Benutzer der Anordnung und/oder durch ein weiteres Element der Anordnung vorgegeben sein können. Bei dem weiteren
Element der Anordnung kann es sich beispielsweise um einen Helligkeitssensor, einen Infrarotsensor und/oder eine
Vorrichtung zur Messung des Abstands zwischen der Anordnung und Objekten der bewegten Szene handeln. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung umfasst die Anordnung eine Kamera zur Aufzeichnung der bewegten
Szene. Die Kamera umfasst beispielsweise einen CCD (Charge- Coupled-Device) -Sensor oder einen CMOS (Complementary metal- oxide-semiconductor) -Sensor zum Erfassen von Einzelbildern der bewegten Szene, eine Verarbeitungseinheit zur
Verarbeitung der Signale des Sensors und eine Speichereinheit zur Aufzeichnung der bewegten Szene beispielsweise als
Videodatei in einem Bild- oder einem Videodatei-Format. Die Kamera kann dabei mit der Ansteuervorrichtung der Anordnung verbunden sein, so dass die Lichtquelle in Abhängigkeit beispielsweise von Parametern gesteuert werden kann, die in Abhängigkeit von vom Sensor empfangenen Signalen berechnet werden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung weist die Lichtquelle eine Vielzahl von Pixel auf. Dabei ist es möglich, dass die Lichtquelle aus einem Halbleiterbauelement besteht, das die Pixel aufweist oder die Lichtquelle zwei oder mehr gleichartige oder andersartige
Halbleiterbauelemente umfasst, die jeweils eine Vielzahl von Pixel aufweisen können. Bei den Pixeln handelt es sich um die Strahlungsemittierenden Komponenten der Lichtquelle. Das heißt, jeder Pixel kann Licht der Lichtquelle erzeugen. Die Pixel können dabei insbesondere unabhängig voneinander betrieben werden, so dass es möglich ist, genau einen Pixel, mehrere Pixel oder alle Pixel der Lichtquelle zu gleichen Zeiten zu betreiben. Dabei kann jeder Pixel mit einer individuellen Stromstärke
betrieben werden, so dass es beispielsweise möglich ist, dass ein Pixel mit der maximalen für den Pixel zulässigen
Stromstärke betrieben wird und ein anderer Pixel mit einer reduzierten Stromstärke betrieben wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Pixel Licht unterschiedlicher Helligkeit abstrahlen, woraus im Sichtfeld Teilbereiche des Sichtfelds resultieren können, die mit voneinander unterschiedlicher Beleuchtungsstärke beleuchtet werden. Im Sichtfeld der
Lichtquelle ergibt sich daraus eine
Beleuchtungsstärkeverteilung, die sich während der Aufnahme örtlich und zeitlich ändern kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist jeder Pixel jeweils zur bereichsweisen Beleuchtung der bewegten
Szene eingerichtet. Das heißt, beispielsweise über zumindest ein optisches Element wird das in einem Pixel erzeugte Licht auf einen Teilbereich des Sichtfeldes abgebildet, so dass von jedem Pixel ein bestimmter Teilbereich der bewegten Szene ausgeleuchtet wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass die bewegte Szene durch die Lichtquelle hinsichtlich der
Beleuchtungsstärke und des Farborts des beleuchteten Lichts nicht homogen ausgeleuchtet wird, sondern es kann insbesondere eine Ausleuchtung erfolgen, bei der unterschiedliche Teilbereiche mit unterschiedlichen
Beleuchtungsstärken und/oder Licht unterschiedlicher Farborte ausgeleuchtet werden.
Dabei ist es möglich, dass die Pixel Teil eines einzigen Halbleiterbauelements sind oder die Lichtquelle zwei oder mehr Halbleiterbauelemente umfasst, welche die Pixel
umfassen. Die Halbleiterbauelemente wiederum können jeweils einen oder mehrere Halbleiterchips umfassen. Das heißt, es ist insbesondere möglich, dass jeder Pixel einen einzigen Halbleiterchip, zum Beispiel einen einzigen Leuchtdiodenchip, umfasst. Weiter ist es möglich, dass zwei, mehr oder alle Pixel eines Halbleiterbauelements durch einen einzigen
Halbleiterchip, zum Beispiel einen einzigen Leuchtdiodenchip, gebildet sind. In diesem Fall handelt es sich bei dem
Halbleiterchip um einen pixelierten Halbleiterchip, der in getrennt voneinander ansteuerbare Bereiche strukturiert ist, wobei jeder Bereich zum Beispiel einen Pixel bildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist die Ansteuervorrichtung zum Betreiben der Pixel der Lichtquelle eingerichtet. Das heißt, mit der Ansteuervorrichtung können die Pixel der Lichtquelle individuell und unabhängig
voneinander betrieben werden. Auf diese Weise wird mittels der Ansteuervorrichtung die beschriebene unterschiedliche Beleuchtung unterschiedlicher Teilbereiche des Sichtfelds und damit unterschiedlicher Teilbereiche der bewegten Szene ermöglicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Anordnung zur Ausleuchtung und Aufzeichnung einer bewegten Szene angegeben mit - einer Lichtquelle zur Beleuchtung der bewegten Szene,
- einer Ansteuervorrichtung zum Betreiben der Lichtquelle, und
- einer Kamera zur Aufzeichnung der bewegten Szene, wobei - die Lichtquelle eine Vielzahl von Pixeln aufweist, die jeweils zur bereichsweisen Beleuchtung der bewegten Szene eingerichtet sind, und
- die Ansteuervorrichtung zum Betreiben der Pixel
eingerichtet ist.
Die Anordnung kann insbesondere Bestandteil eines mobilen elektronischen Geräts wie beispielsweise einer
Digitalbildkamera, einer Videokamera, eines Mobiltelefons, einer Überwachungskamera, eines Tablets oder dergleichen sein.
Einer hier beschriebenen Anordnung liegen unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde: Insbesondere in mobilen Geräten kommen als Blitzlichter einzelne Leuchtdioden zum Einsatz, die auch bei der Aufzeichnung einer bewegten Szene, also beispielsweise bei der Aufnahme eines Videos, zur
Ausleuchtung Verwendung finden können. Diese Leuchtdioden sind jedoch hinsichtlich der Helligkeit, die zur Verfügung gestellt werden kann, der Farbtemperatur des abgestrahlten Lichts und des Sichtfeldes, welches ausgeleuchtet werden kann, beschränkt.
Eine Anordnung mit einer Lichtquelle, die ein
Halbleiterbauelement mit einer Vielzahl von Pixel aufweist, ermöglicht es nun, eine bewegte Szene bereichsweise
auszuleuchten, derart, dass in unterschiedlichen
Teilbereichen eine Beleuchtung mit unterschiedlicher
Beleuchtungsstärke und/oder Licht eines unterschiedlichen Farborts erfolgen kann. Dies kann beispielsweise eine
möglichst energiesparende Beleuchtung ermöglichen, da
Teilbereiche der bewegten Szene, welche in großem Abstand von der Anordnung angeordnet sind und daher von einer Beleuchtung durch die Lichtquelle nicht profitieren, bei der Beleuchtung ausgespart werden können.
Insbesondere ist es möglich, die Beleuchtung auf ein sich relativ zur Anordnung bewegendes Objekt zu konzentrieren. Da in diesem Fall nicht alle, sondern nur ein Teil der Pixel der Anordnung mit der maximal zulässigen Stromstärke betrieben werden müssen, ist eine solche Beleuchtung der bewegten Szene besonders energiesparend. Darüber hinaus ist das Alterungsverhalten der Lichtquelle verbessert, da die Pixel zu bestimmten Zeiten nicht betrieben werden, während derer andere Pixel des Halbleiterbauelements betrieben werden. Insgesamt sinkt damit die Betriebsdauer eines jeden Pixels im Mittel.
Darüber hinaus bietet eine hier beschriebene Anordnung die Möglichkeit, durch die Veränderung des Farborts des
abgestrahlten Lichts und durch die Veränderung der
Beleuchtungsstärke in den Teilbereichen, durch die
Beleuchtung spezielle Effekte in der bewegten Szene zu erzeugen, welche beispielsweise den ästhetischen Eindruck beim Betrachter der aufgezeichneten bewegten Szene
verbessern . Dies ist besonders vorteilhaft bei animierten Bildern oder kurzen Videosequenzen, bei denen es sich um eine Mischung von konventionellen unbewegten Bildern und kurzen Videos handelt. Derart aufgezeichnete bewegte Szenen können beispielsweise als animierte Bilder im GIF-Bildformat abgespeichert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung sind zumindest manche der Pixel dazu eingerichtet, Licht von einander unterschiedlicher Wellenlängen zu emittieren. Das heißt, die Lichtquelle umfasst beispielsweise zwei Arten von Pixel, wobei die erste Art von Pixeln Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlt und die zweite Art von Pixeln Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich abstrahlt. Dabei ist es möglich, dass die Lichtquelle dritte, vierte und weitere Arten von Pixel umfasst, wobei die Pixel
unterschiedlicher Art paarweise Licht unterschiedlicher
Wellenlängen abstrahlen.
Zum Beispiel ist es möglich, dass die Lichtquelle Pixel erster Art umfasst, welche im Betrieb kaltweißes Licht erzeugen. Kaltweißes Licht ist dabei insbesondere weißes Licht mit einer Farbtemperatur über 5.000 Kelvin.
Weiter ist es möglich, dass die Lichtquelle Pixel zweiter Art umfasst, die im Betrieb warmweißes Licht emittieren.
Warmweißes Licht ist dabei insbesondere weißes Licht mit einer Farbtemperatur von höchstens 3.300 Kelvin.
Ferner ist es denkbar, dass die Lichtquelle Pixel weiterer Art umfasst, die im Betrieb farbiges Licht, zum Beispiel blaues, rotes und/oder grünes Licht emittieren. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Lichtquelle Pixel umfasst, die neutralweißes Licht, also insbesondere weißes Licht mit einer Farbtemperatur zwischen 3.300 und 5.000 Kelvin, emittieren. Mit solchen unterschiedlichen Pixeln ist es möglich, die bewegte Szene in unterschiedlichen Teilbereichen hinsichtlich des Farborts des ausleuchtenden Lichts unterschiedlich zu beleuchten .
Die Pixel unterschiedlicher Art können dabei dem gleichen Halbleiterbauelement zugeordnet sein. Das heißt, das
Halbleiterbauelement umfasst dann Pixel unterschiedlicher Art. Ferner ist es möglich, dass die Lichtquelle zwei oder mehr Halbleiterbauelemente umfasst, wobei sich die
Halbleiterbauelemente hinsichtlich der Arten von Pixel, welche sie umfassen, voneinander unterscheiden. So kann beispielsweise ein Halbleiterbauelement ausschließlich Pixel umfassen, die im Betrieb warmweißes Licht emittieren,
wohingegen ein anderes Halbleiterbauelement ausschließlich
Pixel umfasst, welche im Betrieb kaltweißes Licht emittieren.
Die Lichtquelle umfasst in beiden Ausführungsformen zumindest ein optisches Element, welches dazu eingerichtet ist, das Licht von Pixel unterschiedlicher Art in den gleichen
Teilbereich des Sichtfelds der Lichtquelle zu lenken. Auf diese Weise ist es möglich, unterschiedliche Teilbereiche mit Licht unterschiedlicher Eigenschaften wie beispielsweise unterschiedlicher Beleuchtungsstärke und/oder
unterschiedlichen Farborts zu beleuchten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist die Lichtquelle dazu eingerichtet, unterschiedliche Teilbereiche des Sichtfeldes mit Licht unterschiedlicher
Beleuchtungsstärke und/oder unterschiedlichen Farborts zu beleuchten . Die Kamera umfasst ein Sichtfeld, in dem sie ein Bild
aufzeichnen kann. Das Sichtfeld der Kamera ist zum Beispiel deckungsgleich mit dem Sichtfeld der Lichtquelle. Das heißt, die Lichtquelle kann das Sichtfeld der Kamera beleuchten. Die bewegte Szene spielt sich durch Bewegung zumindest eines Objekts relativ zur Kamera innerhalb des Sichtfeldes der Lichtquelle ab. Das Sichtfeld kann in mehrere Teilbereiche unterteilt werden, wobei jeder Teilbereich einem oder mehreren Pixeln der Lichtquelle zugeordnet werden kann. Das heißt, durch Betreiben der zugeordneten Pixel der Lichtquelle wird der betreffende Teilbereich des Sichtfeldes
ausgeleuchtet. Da die Pixel getrennt voneinander betrieben werden können und unterschiedliche Pixel dazu eingerichtet sein können, im Betrieb Licht unterschiedlicher Wellenlänge zu emittieren, ist es auf diese Weise möglich,
unterschiedliche Teilbereiche des Sichtfeldes mit Licht unterschiedlicher Beleuchtungsstärke und/oder
unterschiedlichen Farborts zu beleuchten. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung umfasst die Lichtquelle zumindest ein Halbleiterbauelement, das zumindest einen Halbleiterchip aufweist, der zwei oder mehr der Vielzahl von Pixeln umfasst. In dieser Ausführungsform umfasst die Lichtquelle also zumindest einen pixelierten Halbleiterchip, bei dem die Pixel als getrennt voneinander ansteuerbare leuchtende Bereiche des Halbleiterchips
ausgebildet sind. Die Pixel eines solchen Halbleiterchips sind insbesondere gemeinsam miteinander auf einem gemeinsamen Aufwachssubstrat gefertigt und umfassen einen aktiven
Bereich, in dem im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt wird und der im Rahmen der Herstellungstoleranz für sämtliche Pixel des Halbleiterchips die gleiche
Zusammensetzung aufweist. Dabei ist es insbesondere möglich, dass sämtliche Pixel des Halbleiterchips über eine gemeinsame, epitaktisch hergestellte Halbleiterschicht mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sind. Bei der Halbleiterschicht kann es sich dann beispielsweise um eine p- dotierte oder um eine n-dotierte Halbleiterschicht des
Halbleiterchips handeln.
Mit einem solchen pixelierten Halbleiterchip ist es möglich, die Pixel besonders nahe aneinander anzuordnen, da die Pixel nicht einzeln auf einen Träger gesetzt werden, sondern durch Strukturierung einer größeren Struktur, beispielsweise einer Halbleiterscheibe, erzeugt werden. Die Lichtquelle kann daher in diesem Fall besonders platzsparend ausgebildet werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist die
Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet, die Lichtquelle derart zu betreiben, dass ein vorgebbares Objekt in der bewegten Szene mit einer vorgebbaren Beleuchtungsstärke und/oder mit Licht eines vorgegebenen Farborts beleuchtet wird. Bei dem Objekt kann es sich um ein Objekt im weiteren Sinn handeln, also beispielsweise um eine Person, ein Tier, eine Sache, eine Pflanze oder dergleichen. Das Objekt wird beispielsweise von einem Benutzer der Anordnung in der bewegten Szene gekennzeichnet oder automatisch erkannt. Die automatische Erkennung kann beispielsweise anhand einer Objekterkennung erfolgen, welche in die Kamera integriert sein kann. Bei dieser Objekterkennung kann es sich beispielsweise auch um eine Gesichtserkennung handeln. Die Art und Weise, wie das Objekt in der bewegten Szene mit einer vorgebbaren
Beleuchtungsstärke und/oder einem vorgebbaren Farbort
beleuchtet wird, kann ebenfalls vom Benutzer oder automatisch festgelegt werden. Handelt es sich bei dem Objekt beispielsweise um eine Person oder das Gesicht einer Person, so kann eine Ansteuerung der Lichtquelle unter anderem derart erfolgen, dass einige Pixel der Lichtquelle ein Führungslicht zum Ausleuchten des Objekts unter einem Winkel bilden, während andere Pixel der
Lichtquelle ein Fülllicht bilden, welches die bewegte Szene insgesamt aufhellt. Bei dem Führungslicht handelt es sich dann um das Hauptlicht, welches eine Helligkeit aufweist, die zur Helligkeit des Fülllichts in einem Verhältnis 2:1, 4:1, 6:1 oder 8:1 steht. Auf diese Weise entsteht der Eindruck einer professionellen Ausleuchtung der bewegten Szene durch die Lichtquelle, wie sie bisher nur in professioneller
Umgebung wie TV-Studios erreichbar war. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung bewegt sich das vorgebbare Objekt relativ zur Kamera. Das heißt, das mit der vorgebbaren Beleuchtungsstärke und/oder mit Licht eines vorgebbaren Farborts beleuchtete Objekt bewegt sich beispielsweise aufgrund einer Bewegung der Kamera relativ zum stationären Objekt oder aufgrund einer Bewegung des Objekts relativ zur stationären Kamera.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet, zur Beleuchtung des sich bewegenden vorgebbaren Objekts die Pixel in Abhängigkeit vom Teilbereich des Sichtfelds zu beleuchten, in dem sich das vorgegebene Objekt befindet. Mit anderen Worten werden die Pixel der Lichtquelle derart betrieben, dass der Teilbereich des Sichtfelds, in dem sich das Objekt befindet, in der vorgebbaren Weise beleuchtet wird. Befindet sich das Objekt beispielsweise relativ zur stationären Kamera im Sichtfeld, so werden die Pixel von der Ansteuervorrichtung derart betrieben, dass die vorgebbare Beleuchtung dem Objekt nachfolgt. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass eine spotartige Ausleuchtung des Objekts dem bewegten Objekt nachfolgt. Auf diese Weise können zum Beispiel Bewegungen in einem sonst stationären Bild besonders hervorgehoben werden.
Das heißt zum Beispiel, dass wenn sich das bewegende Objekt während der Dauer der Aufzeichnung von einem ersten
Teilbereich zu einem zweiten Teilbereich bewegt, ein dem ersten Teilbereich zugeordneter Pixel ausgeschaltet wird oder die Stromstärke, mit der er betrieben wird, reduziert wird. Dafür wird ein nächster Pixel, der dem zweiten Teilbereich zugeordnet ist, angeschaltet oder die Stromstärke, mit der er betrieben wird, wird erhöht. Hierbei ist es auch möglich, dass das Objekt mit einer bestimmten Farbe beleuchtet wird, so dass eine bestimmte Bewegung im Bild durch die farbige Beleuchtung hervorgehoben werden kann. Das heißt, das vorgegebene Objekt kann im bewegten Bild durch beispielsweise eine höhere
Beleuchtungsstärke und/oder Licht mit einem Farbort, der sich vom Farbort des Umgebungslichts deutlich unterscheidet, hervorgehoben werden. Dabei ist es insbesondere auch möglich, dass eine lokale und dynamische Anpassung der korrelierten Farbtemperatur des Lichts erfolgt, mit dem das vorgebbare Objekt beleuchtet wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist die Stromstärke, mit der ein Pixel durch die Ansteuervorrichtung betrieben wird, davon abhängig, ob sich das vorgegebene
Objekt in einem Teilbereich der Szene befindet, der vom Pixel beleuchtbar ist. Mit anderen Worten kann die vorgebbare
Beleuchtungsstärke über die Stromstärke, mit der ein Pixel betrieben wird, das den Teilbereich ausleuchtet, in dem sich das Objekt befindet, eingestellt werden. Je höher die
Stromstärke für den Pixel gewählt wird, desto größer ist die Beleuchtungsstärke am auszuleuchtenden vorgebbaren Objekt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet, die Lichtquelle in Abhängigkeit einer Materialeigenschaft des vorgegebenen
Objekts zu betreiben. Bei der Materialeigenschaft des vorgegebenen Objekts kann es sich beispielsweise um eine Farbe und/oder eine Reflektivität des Objekts handeln. Ferner kann es sich bei der
Materialeigenschaft um eine Eigenschaft des Objekts im weiteren Sinne handeln, wie beispielsweise darum, ob es sich beim Objekt um das Gesicht einer Person handelt.
Handelt es sich bei dem vorgebbaren Objekt beispielsweise um fließendes Wasser, so kann die Lichtquelle durch die
Ansteuervorrichtung derart angesteuert werden, dass Pixel der Lichtquelle, welche das Objekt beleuchten, pulsbetrieben werden, derart, dass kurze Lichtblitze für den Betrachter erkennbar sind. Auf diese Weise können beispielsweise die lichtreflektierenden Eigenschaften des fließenden Wassers hervorgehoben werden.
Ferner ist es möglich, dass Objekte, welche eine dominante Farbe aufweisen - beispielsweise ein sich bewegender roter Ball - mit Licht einer Farbe beleuchtet werden, die der dominanten Farbe des Objekts ähnlich ist. So kann im Beispiel des roten Balls der Ball mit roter Farbe beleuchtet werden, um den roten Farbeindruck des Balls hervorzuheben. Handelt es sich bei der Materialeigenschaft des vorgegebenen Objekts beispielsweise um die Tatsache, dass das Objekt eine Person oder das Gesicht einer Person ist, so kann zur Beleuchtung des Objekts insbesondere warmweißes Licht Verwendung finden, welches der Person ein besonders gesundes Aussehen verleiht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet, die Lichtquelle in Abhängigkeit von der Dauer der Aufzeichnung zu betreiben. Beispielsweise ist die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet, die Helligkeit der Lichtquelle zu Beginn der Aufzeichnung langsam zu steigern und gegen Ende der Aufzeichnung langsam abzusenken. Dies kann sich insbesondere auf die Beleuchtung des vorgegebenen Objekts beziehen. So kann beispielsweise zu Beginn der Aufzeichnung das Objekt durch eine Erhöhung der Beleuchtungsstärke am Objekt langsam eingeblendet werden und das Objekt am Ende der Aufzeichnung entsprechend ausgeblendet werden. Allgemein ist es dabei möglich, dass die
Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Lichtquelle derart zu betreiben, dass eine Beleuchtungsstärke am
vorgegebenen Objekt sich über die Zeit ändert.
Das heißt, gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet, die Lichtquelle derart zu betreiben, dass sich die vorgebbare Beleuchtungsstärke und/oder der vorgebbare Farbort des Lichts, mit dem das vorgebbare Objekt beleuchtet wird, zeitlich ändert. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dass die
Beleuchtungsstärke und/oder der Farbort des Lichts, mit dem bestimmte Teilbereiche des Sichtfeldes der Kamera beleuchtet werden, sich über die Zeit ändern. Dadurch können in der aufgezeichneten bewegten Szene künstlerische oder künstliche Effekte erzeugt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet, die Lichtquelle derart zu betreiben, dass ein vorgebbares Bild in die bewegte Szene projiziert wird. Die Lichtquelle umfasst eine Vielzahl von Pixel. Mit der Vielzahl von Pixel ist es möglich, zumindest einfache Bilder wie beispielsweise Symbole oder Piktogramme als Projektionen auf Flächen im Sichtfeld der Lichtquelle zu erzeugen. Diese Bilder können vom Benutzer oder automatisch in die bewegte Szene projiziert werden, so dass sie ohne eine Nachbearbeitung der aufgezeichneten Datei im Video vorhanden sind. Beispielsweise können auf diese Weise Symbole wie so genannte Emoticons in die bewegte Szene eingebracht werden.
Im Folgenden wird die hier beschriebene Anordnung anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert .
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels der hier beschriebenen Anordnung.
Die Figuren 2, 3A, 3B, 3C zeigen schematische Darstellungen von weiteren Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Anordnungen . Figur 4 zeigt ein Beispiel zur Verwendung einer hier
beschriebenen Anordnung zur Erläuterung eines
Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen Anordnung.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die schematische Darstellung der Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Anordnung. Die Anordnung umfasst eine Lichtquelle 1. Die Lichtquelle 1 umfasst beispielsweise ein Halbleiterbauelement 4, welches im Ausführungsbeispiel der Figur 1 genau einen Halbleiterchip 61 aufweist. Bei dem Halbleiterchip 61 handelt es sich um einen pixelierten Halbleiterchip, der eine Vielzahl von Pixel 41, 42, 43 aufweist. Alle Pixel 41, 42, 43 können dabei
beispielsweise weißes Licht aus dem gleichen Farbortbereich emittieren. Die Lichtquelle 1 beleuchtet ein Sichtfeld 10, in dem sich eine bewegte Szene abspielt.
Die Anordnung umfasst weiter eine Ansteuervorrichtung 2, die elektrisch leitend mit der Lichtquelle 1 verbunden ist. Die Ansteuervorrichtung 2 kann beispielsweise eine Vielzahl von Schaltern und Anschlüssen umfassen. Die Ansteuervorrichtung 2 ist zum Beispiel durch einen integrierten Schaltkreis
gebildet, der Logik, Treiber und evtl. Memory-Bestandteile enthält. Die Anordnung kann alternativ oder zusätzlich einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller enthalten, auf dem die Daten verarbeitet werden.
Die Ansteuervorrichtung 2 ist dazu eingerichtet, die
Lichtquelle 1 zu betreiben. Insbesondere ist die
Ansteuervorrichtung 2 zum Betreiben der Pixel 41, 42, 43 der Lichtquelle 1 eingerichtet. Die Pixel 41, 42, 43 können dabei unabhängig voneinander durch die Ansteuervorrichtung 2 betrieben werden. Die Ansteuervorrichtung 2 kann zum Beispiel die Stromstärke vorgeben, mit der jeder Pixel 41, 42, 43 betrieben wird. Alternativ kann die Information, mit welcher Stromstärke welcher Pixel versehen werden soll beispielsweise in dem oben genannten Mikroprozessor oder Mikrocontroller ausgewertet werden und dann an die Ansteuervorrichtung 2 kommuniziert werden.
Die Anordnung umfasst weiter eine Kamera 3. Die Kamera 3 ist dazu eingerichtet, eine bewegte Szene 5 aufzuzeichnen.
Darüber hinaus kann die Kamera 3 auch dazu eingerichtet sein, unbewegte Szenen, also Bilder, aufzuzeichnen. Die Kamera 3 umfasst ein Sichtfeld, das mit dem Sichtfeld 10 der
Lichtquelle 1 deckungsgleich ist und in dem sich die bewegte Szene 5, die durch die Kamera 3 aufzuzeichnen ist, abspielt.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die Kamera 3 ebenfalls mit der Ansteuervorrichtung 2 verbunden. Das heißt, über die Ansteuervorrichtung 2 ist ein Betreiben der Lichtquelle 1 auch in Abhängigkeit von Signalen, welche durch die Kamera 3 empfangen werden, möglich. Auf diese Weise können Funktionen, welche in die Kamera 3 integriert sind, auch zum Betreiben der Lichtquelle 1 genutzt werden. Bei solchen Funktionen kann es sich beispielsweise um eine Gesichtserkennung, um eine Objekterkennung, eine Erkennung von Bewegung und/oder eine Abstandsbestimmung zum Abstand zwischen einem Objekt 51, 52, 53 und der Kamera 3 handeln. Diese Funktionen können auch in einen Mikroprozessor integriert sein, der zum Beispiel Teil des Bauteils (zum Beispiel des Mobiltelephons) ist, in dem die Kamera integriert ist.
Darüber hinaus kann die Anordnung weitere Vorrichtungen und Sensoren enthalten, welche in der Figur 1 nicht dargestellt sind und welche zur Erzeugung von Signalen eingerichtet sind, die von der Ansteuervorrichtung 2 zum Betreiben der
Lichtquelle 1 verarbeitet werden. Mit den Pixeln 41, 42, 43 ist es möglich, Teilbereiche 14, 15, 16 im Sichtfeld 10 auszuleuchten. Dabei ist die
Lichtquelle dazu eingerichtet, die unterschiedlichen
Teilbereiche 14, 15, 16 des Sichtfelds 10 mit Licht
unterschiedlicher Beleuchtungsstärke und/oder
unterschiedlichen Farborts zu beleuchten. Beispielsweise umfasst das Halbleiterbauelement 4 vorliegend 8 x 8 Pixel, welche matrixartig an den Knotenpunkten eines Rechteckgitters angeordnet sind. Bei einem Objektabstand von einem Meter weist ein Teilbereich 14, 15, 16, der einem Pixel 41, 42, 43 zugeordnet ist, zum Beispiel eine Kantenlänge zwischen 20 und 30 cm auf. Das heißt, mit den 8 x 8 Pixeln kann ein
Sichtbereich 10 in einem Abstand von einem Meter
ausgeleuchtet werden, der dann eine Kantenlänge zwischen 1,60 Meter und 2,40 Meter aufweist.
Im Betrieb der Anordnung ist die Ansteuervorrichtung 2 nun dazu eingerichtet, die Lichtquelle 1 derart zu betreiben, dass ein vorgebbares Objekt 51, 52, 53 in der bewegten Szene 5 mit einer vorgebbaren Beleuchtungsstärke und/oder mit Licht eines vorgegebenen Farbortes beleuchtet wird. Bei den
Objekten 51, 52, 53 kann es sich beispielsweise um Personen, einen Ball und einen Baum handeln. Durch den Benutzer oder einen Algorithmus kann nun eines dieser Objekte, manche der Objekte oder alle Objekte ausgewählt werden, um sie mit einer vorgebbaren Beleuchtungsstärke und/oder mit Licht eines vorgegebenen Farbortes zu beleuchten. So kann eine Person, vorliegend das Objekt 51, beispielsweise im Bereich ihres Gesichtes mit Licht einer besonders niedrigen Farbtemperatur ausgeleuchtet werden. Das weitere Objekt 52, vorliegend beispielsweise ein sich bewegender Ball, kann mit einer besonders hohen Beleuchtungsstärke ausgeleuchtet werden, um ihn in der bewegten Szene 5 besonders hervorzuheben. Das weitere Objekt 53, im vorliegenden Beispiel ein Baum, kann beispielsweise mit grünlichem Licht beleuchtet werden, um den grünen Farbeindruck der Blätter des Baums in der
aufgezeichneten Szene hervorzuheben.
Dabei ist es insbesondere möglich, dass sich zumindest eines der Objekte 51, 52, 53 relativ zur Kamera bewegt und die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet ist, zur Beleuchtung des sich bewegenden vorgebbaren Objekts 51, 52, 53 die Pixel 41, 42, 43 abhängig vom Teilbereich 14, 15, 16 zu betreiben, in dem sich das vorgebbare Objekt 51, 52, 53 befindet.
Ferner kann die Ansteuervorrichtung 2 dazu eingerichtet sein, die Lichtquelle derart zu betreiben, dass sich die vorgebbare Beleuchtungsstärke und/oder der vorgebbare Farbort zeitlich ändern. Auf diese Weise kann zum Beispiel eines der Objekte 51, 52, 53 durch eine Veränderung der Beleuchtungsstärke in das Bild eingeblendet oder aus dem Bild ausgeblendet werden. Zum Beispiel könnte für eine bestimmte Zeitspanne der
Aufzeichnung die Beleuchtungsstärke am Objekt 51, im Beispiel der Figur 1 eine Person, zunächst langsam erhöht werden, um dann die Beleuchtungsstärke konstant zu halten. Auf diese Weise wird das Objekt 51 in die bewegte Szene eingeblendet, das heißt, die Sichtbarkeit für den Betrachter erhöht sich für das Objekt 51 mit der Zeit.
Schließlich ist in der Figur 1 dargestellt, dass die
Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Lichtquelle derart zu betreiben, dass ein vorgebbares Bild in die bewegte Szene 5 projiziert wird. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 werden die Bilder 71, 72 zumindest zeitweise in die Szene eingeblendet. Bei den Bildern 71, 72 handelt es sich
beispielsweise um einfache Piktogramme oder so genannte Emoticons. Der Zeitpunkt der Einblendung sowie die Gestaltung des eingeblendeten Bildes 71, 72 kann vom Benutzer oder automatisch, beispielsweise durch die Ansteuervorrichtung, vorgegeben sein.
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Lichtquelle 1 gezeigt, die in einem Ausführungsbeispiel einer hier
beschriebenen Anordnung zum Einsatz kommen kann. Im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 umfasst die Lichtquelle 1 hier ein Halbleiterbauteil 1 mit zumindest zwei Halbleiterchips 61, 62, die jeweils eine Vielzahl von Pixeln 41, 42 aufweisen. Die im Betrieb der Lichtquelle 1
abgestrahlte Strahlung wird mittels eines optischen Elements 8 in ein zu beleuchtendes Sichtfeld 10 gelenkt.
Die Lichtquelle 1 weist eine Vielzahl von Pixeln 41 erster Art auf. Die Pixel 41 erster Art sind in einer ersten
Matrixanordnung, also an den Knotenpunkten eines
Rechteckgitters, des ersten Halbleiterchips 61 angeordnet. Weiterhin weist die Lichtquelle 1 eine Vielzahl von Pixeln 42 zweiter Art auf, wobei die Pixel 42 zweiter Art in einer zweiten Matrixanordnung des zweiten Halbleiterchips 62 angeordnet sind. Die Pixel 41 erster Art und die Pixel 42 zweiter Art sind bezüglich ihrer Abstrahlung, insbesondere ihrer spektralen Abstrahlung, verschieden. Beispielsweise emittieren die Pixel 41 erster Art für das menschliche Auge warmweiß erscheinendes Licht und die Pixel 42 zweiter Art für das menschliche Auge kaltweiß erscheinendes Licht. Der erste Halbleiterchip 61 und der zweite Halbleiterchip 62 sind in einer lateralen Richtung nebeneinander angeordnet. Die lateralen Richtungen sind dabei diejenigen Richtungen, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterchips 61, 62 verlaufen. In Draufsicht auf das
Halbleiterbauelement 4 sind die Halbleiterchips 61, 62 überlappungsfrei nebeneinander angeordnet. Das optische Element 8 weist eine Mehrzahl von Segmenten 81 auf, wobei jedem Halbleiterchip 61, 62 ein Segment zum
Beispiel eineindeutig zugeordnet ist. Die Segmente 81 des optischen Elements 8 sind derart ausgebildet, dass jedem Pixel 41 des ersten Halbleiterchips 61 ein Pixel 42 des zweiten Halbleiterchips zugeordnet ist, sodass die von diesen Pixeln emittierte Strahlung im Sichtfeld 10 in einem
Teilbereich 15 überlappt, insbesondere deckungsgleich oder im Wesentlichen deckungsgleich. Dies ist in Figur 2 anhand der gepunkteten Linien gezeigt, welche schematisch einen Strahlenverlauf von jeweils einem Pixel 41 des ersten Halbleiterchips 61 und einem Pixel 42 des zweiten Halbleiterchips 62 ausgehend durch das zugehörige Segment 81 des optischen Elements 8 verlaufen und im
Sichtfeld 10 den Teilbereich 15 definieren. Diese
Strahlenverläufe dienen jedoch lediglich der Erläuterung des Funktionsprinzips und stellen keine präzisen Strahlenverläufe im Sinne der geometrischen Optik dar. In Figur 2 weisen die Segmente 81 sowohl auf einer dem
Halbleiterbauelement 4 zugewandten Seite als auch auf einer dem Halbleiterbauelement 4 abgewandten Seite eine konvexe Form auf. Das optische Element 8 kann jedoch auch davon abweichend ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Fresnel-Optik für jedes Segment.
Optische Elemente, mit denen eine Überlagerung zugeordneter Pixel in einem Teilbereich eines Sichtfelds erfolgen kann, sind in den deutschen Patentanmeldungen 10 2016 124 871.1 und 10 2016 124 866.5 beschrieben, deren gesamter
Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug vorliegend aufgenommen wird.
Mittels einer Variation des Stromverhältnisses zwischen dem Pixel 41 erster Art und dem zugehörigen Pixel 42 zweiter Art ist im Betrieb der Lichtquelle 1 der Farbort in dem von diesen Pixeln beleuchteten Teilbereich 15 des Sichtfelds 10 einstellbar. Die Variation der Stromverhältnisse erfolgt dabei mittels der Ansteuervorrichtung 2, die auch einen
Träger für die Halbleiterchips 61, 62 bilden kann.
Die Anzahl der Pixel 41, 42 ist in weiten Grenzen variierbar. Beispielsweise weist die Lichtquelle zwischen einschließlich 10 und einschließlich 1000 Pixel 41 erster Art auf. Die
Anzahl an Pixeln 41 erster Art ist vorzugsweise gleich der Anzahl an Pixeln 42 zweiter Art. Die Figur 3A zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Lichtquelle 1 mit Ansteuervorrichtung 2 für ein
Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Anordnung.
Die Lichtquelle 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel Pixel 41, 42 und 43, die jeweils einen separaten Halbleiterchip 61, 62, 63 umfassen, die lateral nebeneinander angeordnet sind.
Die Pixel 41, 42, 43 können jeweils gleichartige
Halbleiterchips 61, 62, 63 aufweisen, sodass sich die Pixel 41, 42, 43 lediglich durch den auf die Halbleiterchips aufgebrachten oder nicht aufgebrachten Konverter 91, 92 voneinander unterscheiden. Beispielsweise emittieren die Halbleiterchips 61, 62, 63 jeweils Strahlung im blauen Spektralbereich. Der erste
Konverter 91 wandelt diese Strahlung teilweise in Strahlung im gelben, grünen und/oder roten Spektralbereich um, sodass die Pixel erster Art 41 warmweiß erscheinendes Mischlicht oder entsprechend farbiges Licht abstrahlen.
Im Unterschied hierzu ist der zweite Konverter 92 so
ausgebildet, dass die von den Pixeln 42 zweiter Art insgesamt abgestrahlte Strahlung kaltweiß oder in einer anderen Farbe erscheint, als das Licht der Pixel 41 erster Art.
Die Pixel 43 dritter Art können blaues Licht, unkonvertiertes Licht emittieren.
Eine Dicke der Konverter 91, 92 beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 40 ym und einschließlich 100 ym, insbesondere zwischen einschließlich 60 ym und einschließlich 80 ym. Dadurch ergeben sich im Sichtfeld 10 zwischen zu beleuchtenden Teilbereichen 14, 15, 16 sanftere Übergänge als bei einem dünneren Strahlungskonversionselement . Die
Konverter bestimmen also nicht nur den Farbort der
abgestrahlten Strahlung, sondern beeinflussen auch die räumliche Abstrahlcharakteristik. Ist ein ähnlicher Effekt auch für das Licht der Pixel 43 dritter Art gewünscht, so kann diesen ein nicht-konvertierender Diffusor 93
nachgeordnet sein.
Die Pixel 41, 42, 43 können aber auch frei von Konvertern und Diffusoren sein und mit unterschiedlichen
Halbleitermaterialien gebildet sein. Beispielsweise eignen sich Halbleiterchips auf der Basis von Arsenid- Verbindungshalbleitermaterial für die Erzeugung von Strahlung im roten Spektralbereich. Wohingegen sich Halbleiterchips auf der Basis von Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial für die Erzeugung von Strahlung im blauen oder grünen Spektralbereich eignen .
Durch die Ausgestaltung der hinsichtlich ihrer
Strahlungsemission unterschiedlichen Pixel als separate
Halbleiterchips kann für die jeweilige Strahlungserzeugung entsprechend das geeignete Halbleitermaterial gewählt werden. Eine derartige Anordnung kann sich daher durch eine besonders hohe Effizienz der Strahlungserzeugung auszeichnen.
Weiter ist es möglich, dass die einzelnen Halbleiterchips 61, 62, 63 jeweils auch mehr als einen Pixel 41, 42, 43 bilden. Beispielsweise bildet der erste Halbleiterchip 61 bei dem in Figur 3A dargestellten Ausführungsbeispiel alleine eine
Spalte von Pixeln erster Art 41.
Die Anzahl der insgesamt zu platzierenden Halbleiterchips kann dadurch verringert werden.
Für eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den ersten Halbleiterchips 61, den zweiten Halbleiterchips 62 und den dritten Halbleiterchips 63 können die Halbleiterchips auf einem Zwischenträger 25 in lateraler Richtung nebeneinander angeordnet sein. Der Zwischenträger 25 bewirkt eine
vereinfachte elektrische Kontaktierung zwischen den
Halbleiterchips und der Ansteuervorrichtung 2. Beispielsweise sind ein erster Kontakt 711 des ersten Halbleiterchips 61, ein erster Kontakt 721 des zweiten Halbleiterchips 62 und ein erster Kontakt 731 des dritten Halbleiterchips 63 jeweils mit einem Anschluss 21 der Ansteuervorrichtung 2 elektrisch leitend verbunden. Ein Gegenkontakt 712 des ersten Halbleiterchips, ein Gegenkontakt 722 des zweiten Halbleiterchips und ein Gegenkontakt 732 des dritten
Halbleiterchips sind mit einem gemeinsamen Gegenanschluss 22 der Ansteuervorrichtung 2 elektrisch leitend verbunden. Die elektrische Kontaktierung innerhalb des Zwischenträgers 25 erfolgt beispielsweise über Zuleitungen 27 auf oder in dem Zwischenträger. Diese Zuleitungen erstrecken sich in
vertikaler Richtung durch Durchkontaktierungen 26 hindurch zur Ansteuervorrichtung 2, sodass die Ansteuervorrichtung 2 direkt unterhalb der zur Strahlungserzeugung vorgesehenen Halbleiterchips 61, 62, 63 angeordnet sein kann und einen mechanisch stützenden Träger für den Zwischenträger 25 und die Pixel 41, 42, 43 bildet. Davon abweichend kann die Ansteuervorrichtung 2 jedoch auch räumlich getrennt von der Lichtquelle 1 angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden sein.
In Figur 3B ist ein Ausführungsbeispiel für ein
Halbleiterbauelement 4 gezeigt, bei dem mehrere Pixel 41, 42, 43 in einem gemeinsamen Halbleiterchip 61 integriert sind. Beispielsweise sind mehrere Pixel eines Typs in einem
gemeinsamen Halbleiterchip integriert. Weiterhin können Pixel unterschiedlichen Typs, beispielsweise Pixel erster Art und Pixel zweiter Art und dritter Art, in einem gemeinsamen
Halbleiterchip integriert sein.
Der Halbleiterchip weist eine insbesondere epitaktisch abgeschiedene Halbleiterschichtenfolge 90 mit einem zur
Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 190 auf, wobei der aktive Bereich 190 zwischen einer ersten
Halbleiterschicht 191 eines ersten Leitungstyps,
beispielsweise n-leitend, in einer zweiten Halbleiterschicht 192 eines vom ersten Leitungstyps verschiedenen zweiten
Leitungstyps, beispielsweise p-leitend, angeordnet ist.
Die einzelnen Pixel 41, 42, 43, insbesondere die aktiven Bereiche dieser Pixel, gehen jeweils aus einem Teilbereich der Halbleiterschichtenfolge 90 hervor.
Insbesondere gehen diese Teilbereiche aus derselben
Halbleiterschichtenfolge 90 bei der Herstellung des
Halbleiterchips 61 hervor, sodass sich die
Halbleiterschichten der einzelnen Pixel abgesehen von
fertigungsbedingten lateralen Schwankungen hinsichtlich ihres Materials und der Schichtdicke nicht unterscheiden. Die einzelnen Pixel sind durch Zwischenräume 199 voneinander getrennt. Die Zwischenräume 199 durchtrennen insbesondere die aktiven Bereiche 190 benachbarter Pixel.
Die Halbleiterschichtenfolge 90 ist auf einem Träger 197 angeordnet. Der Träger dient auch der mechanischen
Stabilisierung der Halbleiterschichtenfolge 90, sodass ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge hierfür nicht mehr erforderlich ist und deshalb entfernt sein kann. Das heißt, der Halbleiterchip 61 kann frei von einem
Aufwachssubstrat sein.
In dem Träger 197 ist eine Ansteuervorrichtung 2 mit einer Mehrzahl von Schaltern 20 angeordnet. Jedem Pixel ist ein Schalter 20 zugeordnet, sodass die einzelnen Pixel im Betrieb der Beleuchtungseinrichtung unabhängig voneinander betreibbar sind . Die auf der dem Träger 197 abgewandten Seite des aktiven Bereichs 190 angeordnete erste Halbleiterschicht 191 ist mittels Ausnehmungen 195 jeweils mit einem zugeordneten
Schalter 20 elektrisch leitend verbunden. Die zweiten
Halbleiterschichten 192 der Pixel sind miteinander elektrisch leitend verbunden und können sich im Betrieb der Lichtquelle 1 auf demselben elektrischen Potential befinden. Beide Seiten des aktiven Bereichs 190 sind also von der dem Träger 197 zugewandten Seite her für die elektrische Kontaktierung zugänglich. Dabei kann die elektrische Kontaktierung der einzelnen Pixel in weiten Grenzen variiert werden, solange die einzelnen Pixel einzeln ansteuerbar sind und im Betrieb des Halbleiterbauelements 4 Ladungsträger von
entgegengesetzten Seiten in den aktiven Bereich 190 gelangen und dort unter Emission von Strahlung rekombinieren können.
Auf der dem Träger 197 abgewandten Seite der
Halbleiterschichtenfolge 90 ist den Pixeln 41 erster Art, den Pixeln 42 zweiter Art und den Pixeln 43 dritter Art jeweils ein erster Konverter 91, ein zweiter Konverter 92 und
optional ein Diffusor 93 zugeordnet. Die Konverter 92, 92 und der Diffusor 93 können wie in Verbindung mit der Figur 2 beschrieben ausgebildet sein. Das in Figur 3C beschriebene Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement 4 entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit Figur 3B beschriebenen Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu erstreckt sich über dem Halbleiterchip 61 ein gemeinsamer Konverter 91. Der Halbleiterchip 61 bildet eine Mehrzahl von gleichartigen Pixeln, beispielsweise eine Mehrzahl von Pixeln 41 erster Art. Dabei kann ein derartiger gemeinsamer Konverter 91 für die Bildung gleichartiger Pixel 41 auch bei dem im Zusammenhang mit Figur 3B beschriebenen Ausführungsbeispiel Anwendung finden.
Weiterhin ist die Halbleiterschichtenfolge 90 in dem in Figur 3C dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen benachbarten Pixeln 41 erster Art nicht durchtrennt. Die räumliche
Trennung zwischen benachbarten Pixeln ergibt sich dadurch im Wesentlichen durch die laterale Stromaufweitung bei der elektrischen Kontaktierung der einzelnen Pixel. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bestimmt die räumliche
Ausdehnung des elektrischen Anschlusses zur zweiten
Halbleiterschicht 192 die laterale Ausdehnung der
Strahlungsemission eines Pixels 41 erster Art. Dadurch ergeben sich fließende Übergänge zwischen den
einzelnen Pixeln 41. Bei der Verwendung einer derartigen Lichtquelle zur Beleuchtung einer bewegten Szene 5 ist so die Gefahr verringert, dass zwischen unterschiedlich stark zu beleuchtenden Teilbereichen 14, 15, 16 des Sichtfelds 10 zu scharfe Übergänge zwischen solchen Teilbereichen auftreten, was unter einer derartigen Beleuchtung aufgenommene Bilder unnatürlich wirken lassen könnte.
Weitere Ausgestaltungen für Halbleiterchips mit einzeln ansteuerbaren Pixeln sind im US Patent 9,362,335 sowie im US Patent 9,192,021 jeweils in einem anderen Zusammenhang beschrieben. Der gesamte Offenbarungsgehalt dieser
Druckschriften wird hiermit durch Rückbezug aufgenommen. Es hat sich überraschend gezeigt, dass die grundsätzliche Art der Ausgestaltung und elektrischen Kontaktierung einzelner Pixel in einem gemeinsamen Halbleiterchip für eine Beleuchtungseinrichtung zum Einsatz in einem Blitzlicht geeignet ist.
In Verbindung mit der Figur 4 ist ein Betriebsverfahren für eine hier beschriebene Anordnung gemäß einem
Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Anordnung näher erläutert. Dabei ist die Ansteuervorrichtung 2 dazu
eingerichtet, zur Beleuchtung eines sich bewegenden
vorgebbaren Objekts 52, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Balles, die Pixel 41, 42, 43 der Lichtquelle 1 abhängig vom Teilbereich 14, 15, 16 zu betreiben, in dem sich das vorgebbare Objekt 51, 52, 53 befindet. Beispielsweise
befindet sich das Objekt zum Zeitpunkt t=l im Teilbereich 14, der durch die schraffiert gekennzeichneten Pixel
ausgeleuchtet wird. In einem darauffolgenden Zeitabschnitt t=2 befindet sich das Objekt 52 im Teilbereich 15, der durch andere Pixel der Lichtquelle beleuchtet wird. Schließlich befindet sich das Objekt 52 zum Zeitpunkt t=3 im Teilbereich 16, der wiederum durch weitere Pixel der Lichtquelle
beleuchtet wird. Das heißt, die Bewegung des Objekts kann beispielsweise durch ein Betreiben der entsprechenden Pixel, welche die zugehörigen Teilbereiche ausleuchten,
nachvollzogen werden. Dabei ist es möglich, dass die
Lichtquelle als Spotbeleuchtung betrieben wird, wobei nur diejenigen Pixel bestromt werden, die dem Teilbereich
zugeordnet sind, in dem sich das bewegte Objekt befindet. Alternativ ist es möglich, dass diejenigen Pixel, welche den Teilbereich ausleuchten, in dem sich das Objekt befindet, mit einer größeren Stromstärke betrieben werden als umliegende Pixel. Auf diese Weise wird die Lichtquelle 1 zur Erzeugung eines Führungslichts betrieben, welches dem sich bewegenden Objekt 5 folgt und eines Fülllichts, welches zur Aufhellung der gesamten Szene 5 im Sichtfeld 10 beiträgt. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Es wird die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE
102017103886.8 beansprucht, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen ist.
Bezugs zeichenliste
1 Lichtquelle
2 Ansteuervorrichtung 10 Sichtfeld
14, 15, 16 Teilbereich
20 Schalter
21 Anschluss
22 Gegenanschluss
25 Zwischenträger
26 Durchkontaktierung
27 Zuleitung
3 Kamera
4 Halbleiterbauelement 41, 42, 43 Pixel
5 bewegte Szene
51, 52, 53 Objekt
61, 62, 63 Halbleiterchip
71, 72 Bild
8 optisches Element
81 Segment
82 Segment
91 Konverter
92 Konverter
93 Diffusor
10 Sichtfeld
90 Halbleiterschichtenfolge
190 aktiver Bereich
191 erste Halbleiterschicht 192 zweite Halbleiterschicht
195 Ausnehmung
197 Träger
711 Kontakt 712 Gegenkontakt 721 Kontakt 722 Gegenkontakt 731 Kontakt 732 Gegenkontakt

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Ausleuchtung und Aufzeichnung einer bewegten Szene mit
- einer Lichtquelle (1) zur Beleuchtung der bewegten Szene (5) ,
- einer Ansteuervorrichtung (2) zum Betreiben der Lichtquelle ( 1 ) , und
- einer Kamera (3) zur Aufzeichnung der bewegten Szene (5) , wobei
- die Lichtquelle (1) eine Vielzahl von Pixeln (41, 42, 43) aufweist, die jeweils zur bereichsweisen Beleuchtung der bewegten Szene (5) eingerichtet sind,
- die Ansteuervorrichtung (2) zum Betreiben der Pixel (41, 42, 43) eingerichtet ist, und
- die Lichtquelle (1) zumindest ein Halbleiterbauelement (4) aufweist, das zumindest einen Halbleiterchip (61, 62)
aufweist, der zwei oder mehr der Vielzahl von Pixeln (41, 42, 43) umfasst.
2. Anordnung gemäß dem vorherigen Anspruch,
bei der zumindest manche der Pixel (41, 42, 43) dazu
eingerichtet sind, Licht von einander unterschiedlicher
Wellenlängen zu emittieren.
3. Anordnung gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
bei der die Lichtquelle (1) dazu eingerichtet ist,
unterschiedliche Teilbereiche (14, 15, 16) eines Sichtfelds (10) mit Licht unterschiedlicher Beleuchtungsstärke und/oder unterschiedlichen Farborts zu beleuchten.
4. Anordnung gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
bei der die Lichtquelle (1) genau ein Halbleiterbauelement (4) aufweist, das genau einen Halbleiterchip (61, 62) aufweist, der die Vielzahl von Pixeln (41, 42, 43) umfasst.
5. Anordnung gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
bei der die Lichtquelle (1) ein Halbleiterbauelement (4) aufweist, das einen Halbleiterchip (61) aufweist, der einen Teil der Vielzahl von Pixeln (41, 42, 43) umfasst, die im Betrieb warmweißes Licht emittieren und das einen weiteren
Halbleiterchip (61) aufweist, der einen Teil der Vielzahl von Pixeln (41, 42, 43) umfasst, die im Betrieb kaltweißes Licht emittieren .
6. Anordnung gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
bei der die Ansteuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist, die Lichtquelle (1) derart zu betreiben, dass ein vorgebbares Objekt (51, 52, 53) in der bewegten Szene (5) mit einer vorgebbaren Beleuchtungsstärke und/oder mit Licht eines vorgebbaren Farbortes beleuchtet wird.
7. Anordnung gemäß dem vorherigen Anspruch,
bei der sich das vorgebbare Objekt (51, 52, 53) relativ zur Kamera bewegt.
8. Anordnung gemäß dem vorherigen Anspruch,
bei der die Ansteuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist, zur Beleuchtung des sich bewegenden vorgebbaren Objekts (51, 52, 53) die Pixel (41, 42, 43) abhängig vom Teilbereich (14, 15,16) zu betreiben, in dem sich das vorgebbare Objekt (51, 52, 53) befindet.
9. Anordnung gemäß dem vorherigen Anspruch,
bei der die Stromstärke, mit der ein Pixel (41, 42, 43) durch die Ansteuervorrichtung betrieben wird, davon abhängt, ob sich das vorgebbare Objekt (51, 52, 53) in einem Teilbereich der Szene befindet, der von dem Pixel beleuchtbar ist.
10. Anordnung gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
bei der für ein vorgebbares Objekt (51, 52, 53), das sich von einem ersten Teilbereich (14, 15, 16) zu einem zweiten
Teilbereich (14, 15, 16) bewegt, die Ansteuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist, einen dem ersten Teilbereich (14, 15, 16) zugeordneten Pixel (41, 42, 43) auszuschalten oder die Stromstärke, mit der er betrieben wird, zu reduzieren sobald das vorgebbare Objekt (51, 52, 53) den ersten Teilbereich (14, 15, 16) verlässt, und die Ansteuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist, einen anderen Pixel (41, 42, 43), der dem zweiten Teilbereich (14, 15, 16) zugeordnet ist, anzuschalten oder die Stromstärke, mit der der zweite Pixel (41, 42, 43) betrieben wird, zu erhöhen, sobald das vorgebbare Objekt (51, 52, 53) sich im zweiten Teilbereich (14, 15, 16) befindet.
11. Anordnung gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
bei der die Ansteuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist, die Lichtquelle (1) in Anhängigkeit einer Materialeigenschaft des vorgebbaren Objekts (51, 52, 53) zu betreiben.
12. Anordnung gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
bei der die Ansteuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist, die Lichtquelle (1) in Anhängigkeit von der Dauer der
Aufzeichnung zu betreiben.
13. Anordnung gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
bei der die Ansteuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist, die Lichtquelle (1) derart zu betreiben, dass sich die vorgebbare Beleuchtungsstärke und/oder der vorgebbare Farbort zeitlich ändern.
14. Anordnung gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
bei der die Ansteuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist, die Lichtquelle (1) derart zu betreiben, dass ein vorgebbares Bild (71, 72) in die bewegte Szene (5) projiziert wird.
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