DE19905452C2

DE19905452C2 - Digitale Stereokamera

Info

Publication number: DE19905452C2
Application number: DE19905452A
Authority: DE
Inventors: Dieter Luebeck
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2001-02-22
Anticipated expiration: 2019-02-10
Also published as: DE19905452A1

Abstract

Die erfindungsgemäße Stereokamera ist unterteilt in einen Hauptkamerateil (35), der eines der beiden Objektive (37), zumindest einen der beiden Einzelverschlüsse (39), einen Flächensensor (47) der elektronischen Bildsensoreinrichtung, den Analog/Digital-Wandler (48) und eine an den Analog/Digital-Wandler ausgangsseitig angeschlossene digitale Schnittstelle und/oder eine Speichereinrichtung mit einem Speichermedium (49) zum Abspeichern der digitalen Bilddaten von Stereo-Bildpaaren aufweist, und einen Nebenkamerateil (36), in dem als einziger Bestandteil nur ein Objektiv (38) untergebracht ist, das als Eingangsoptik über ein faseroptisches Kabel (40) mit dem Hauptkamerateil (35) optisch verbunden ist, der im Anschluß an eine Ausgangsoptik (42) auch den von einem Licht-Modulator zusammen mit dem Einzelverschluß (39) des im Hauptkamerateil (35) erzeugten Bildes zeitlich gesteuerten Einzelverschluß (44) für das vom Nebenkamerateil (36) kommende Bild aufweist, wobei im Hauptkamerateil für beide Bilder eines Bildpaares hinter einem Strahlteiler (46), auf den die beiden Bilder mittels des Objektivs (37) des Hauptkamerateils bzw. mittels der Ausgangsoptik des faseroptischen Kabels gerichtet sind, der Flächensensor (47) vorgesehen ist, an den der Analog/Digital-Wandler (48) elektrisch angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Stereokamera mit zwei horizontal nebeneinander um eine Basislänge versetzt an geordneten Objektiven zur Bildung eines Bildpaares eines Ob jekts, einer zwei Einzelverschlüsse enthaltenden Verschluß einrichtung und einer elektronischen Bildsensoreinrichtung, welche die beiden über die beiden Objektive und Einzel verschlüsse der Verschlußeinrichtung synchron erfaßten Bilder aufnimmt und die elektrischen Bildsignale an einen Ana log/Digital-Wandler zur weiteren elektrischen Verarbeitung weitergibt.

Um ein abgebildetes Objekt stereographisch betrachten zu kön nen, wird immer ein horizontal nebeneinander liegendes Bild paar dieses Objekts benötigt. Die Blickrichtung auf die bei den Bilder sollte bei der Aufnahme mit Ausnahme von Nahauf nahmen möglichst parallel sein. Zur Aufnahme von Stereobil dern benutzt man Spezialkameras mit zwei gewöhnlich im Augen abstand voneinander angebrachten Objektiven mit synchron lau fenden Verschlüssen oder normale einäugige Kameras mit Spie gel- oder Prismenvorsätzen, die die beiden Halbbilder auf nehmen, durch ein Objektiv leiten und auf dem Film wiederum zwei nebeneinander liegende Halbbilder erzeugen. Bekannt sind derartige Stereokameras beispielsweise aus Brockhaus "Naturwissenschaft und Technik", Band 5 (So-Z), 1989, Mann heim, Seiten 49 und 50 und aus "Meyers Lexikon der Technik", 1972, Seite 2439.

Moderne Stereokameras setzen die beiden Bilder jeweils in elektrische Signale um, die sich dann digitalisieren, spei chern und nach Leitung über eine Schnittstelle in einem Per sonal Computer oder einer Workstation verarbeiten lassen. Als elektronische Bildsensoreinrichtung kann, wie dies auch in der digitalen Photographie oder Videoaufnahmetechnik üblich ist, eine sogenannte CCD(Charge Coupled Device)-Anordnung verwendet werden. Eine solche Anordnung besteht in einer ein- oder zweidimensionalen Strahlungsdetektormatrix, die das Bild aufnimmt und zur weiteren Verarbeitung in analoger elektri scher Signalform ausgibt. Das durch Analog/Digital-Wandlung dann in digitaler Signalform vorliegende Bildpaar kann dann mit der entsprechenden Software und einem Betrachtungs-Hilfs mittel, wie z. B. einer Shutterbrille, als Stereobild betrach tet werden.

Eine solche digitale Stereokamera ist beispielsweise aus JP 0 100 191 395 AA bekannt. Diese bekannte Kamera ist aufge teilt in einen ersten Kamerateil, der eines der beiden Objek tive, zumindest einen der beiden Einzelverschlüsse und einen Flächensensor der elektrischen Bildsensoreinrichtung auf weist, und in einen mit dem ersten Kamerateil mechanisch ver bundenen zweiten Kamerateil, der als Bestandteil zumindest das andere der beiden Objektive enthält, und der mit dem er sten Kamerateil über eine optische Strahlenverbindung zur op tischen Übertragung des zweiten Bildes verbunden ist.

Eine entsprechend ausgeführte digitale Stereokamera ist auch aus JP 0 020 011 094 AA bekannt, bei welcher jedoch im Unter schied zu der vorstehend abgehandelten Druckschrift die Si gnalverbindung als elektrische Signalleitungsverbindung rea lisiert ist.

In einer weiteren aus DE 690 30 911 T2 bekannten digitalen Stereokamera ist zusätzlich ein Analog/Digital-Wandler und eine entsprechende digitale Speichereinrichtung zum Abspei chern der digitalen Bilddaten vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine moderne digi tale Stereokamera zu schaffen, die in der Lage ist, nicht nur im wesentlichen gleichzeitig ein Stereobildpaar aufzunehmen, sondern auch eine problemlose Basislängenvariierbarkeit zu ermöglichen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine digitale Kamera der ein gangs genannten Art gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine Aufteilung in einen Hauptkamerateil, der eines der bei den Objektive, zumindest einen der beiden Einzelverschlüsse, einen Flächensensor der elektronischen Bildsensoreinrichtung, den Analog/Digital-Wandler und eine an den Analog/Digital- Wandler ausgangsseitig angeschlossene digitale Schnittstelle und/oder eine Speichereinrichtung mit einem Speichermedium zum Abspeichern der digitalen Bilddaten von Stereo-Bildpaaren aufweist, und einen Nebenkamerateil, in dem als einziger Be standteil nur ein Objektiv untergebracht ist, das als Ein gangsoptik über ein faseroptisches Kabel mit dem Hauptkame rateil optisch verbunden ist, der im Anschluß an eine Aus gangsoptik auch den von einem Licht-Modulator zusammen mit dem Einzelverschluß des im Hauptkamerateil erzeugten Bildes zeitlich gesteuerten Einzelverschluß für das vom Nebenkamera teil kommende Bild aufweist, wobei im Hauptkamerateil für beide Bilder eines Bilderpaares hinter einem Strahlteiler, auf den die beiden Bilder mittels des Objektivs des Hauptka merateils bzw. mittels der Ausgangsoptik des faseroptischen Kabels gerichtet sind, der Flächensensor vorgesehen ist, an den der Analog/Digital-Wandler elektrisch angeschlossen ist.

Zur Bauangleichung an den Nebenkamerateil kann in vorteilhaf ter Weise auch im Hauptkamerateil ein faseroptisches Kabel vorgesehen werden, das zwischen dem als seine Eingangsoptik wirksamen Objektiv des Hauptkamerateils und einer Ausgangsop tik angeordnet ist, die dem Strahlteiler als Strahlzufüh rungsorgan vorgelagert ist. Der Nebenkamerateil kann in einer besonders einfachen Realisierungsform lediglich ein gehäuse loses, als Eingangsoptik des faseroptischen Kabels wirksames Objektiv ausgebildet sein, wobei dann am Hauptkamerateil zum Anschließen dieses faseroptischen Kabels eine Anschlußbuchse angebracht ist, die mit der im Hauptkamerateil untergebrach ten Ausgangsoptik dieses Kabels verbunden ist. In zweckmäßi ger Weise ist dann am Hauptkamerateil eine Halterung für das den Nebenkamerateil bildende Objektiv vorgesehen.

Ist der Flächensensor durch eine planare CCD(Charge Coupled Device)-Anordnung gebildet, so arbeitet der die beiden Ein zelverschlüsse der Verschlußeinrichtung elektrisch steuernde Licht-Modulator in vorteilhafter Weise abhängig von der Ent ladungsgeschwindigkeit der CCD-Anordnung.

Durch zwei nebeneinander angeordnete Sichtanzeigevorrichtun gen (Displays), die den beiden Augen eines Betrachters die entsprechenden Bildinformationen vermitteln, kann das 3D- Ergebnisbild unmittelbar betrachtet werden. Das digitale Bildpaar kann dann am PC, an einer Workstation oder auch an einem digitalen Fernseher mit dem dafür entwickelten Betrach tungs-Hilfsmittel nach der Übertragung sofort im Stereomodus betrachtet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsmöglichkeiten erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Stereokamera mit einem Haupt- und einem abnehm baren Nebenkamerateil, wobei nur ein einziger, im Hauptkamerateil untergebrachter Flächensensor vorge sehen ist;

Fig. 2 eine ähnliche Stereokamera wie in Fig. 1, jedoch mit einem faseroptischen Kabel im Hauptkamerateil, und

Fig. 3 eine gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 etwas vereinfachte Stereokamera.

Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte digitale Stereokamera besteht aus zwei horizontal nebeneinander angeordneten Tei len, einem Hauptkamerateil 35 und einem als Ganzes abnehmba ren Nebenkamerateil 36. Der Hauptkamerateil 35 enthält ein Objektiv 37 und der Nebenkamerateil 36 ein Objektiv 38. Am Objektiv 37 im Hauptkamerateil 35 befindet sich ein Einzel verschluß 39.

Das Objektiv 38 im Nebenkamerateil 36 ist über ein faseropti sches Kabel 40 mit dem Hauptkamerateil 35 verbunden. Das Ob jektiv 38 im mit einem eigenen Gehäuse 41 versehenen Nebenka merateil 36 wirkt dabei als Eingangsoptik des faseroptischen Kabels 40, dessen Ausgangsoptik 42 am oder innerhalb des Ge häuses 43 des Hauptkamerateils 35 angebracht ist. Die Aus gangsoptik 42 enthält einen für das Bild des Nebenkamerateils 36 zuständigen Einzelverschluß 44. Die beiden Einzelver schlüsse 39 und 44 werden durch eine Steuereinrichtung 45 ei ner Verschlußeinrichtung elektronisch synchronisiert.

Der über das faseroptische Kabel geleitete Lichtstrahl des im Nebenkamerateil 36 untergebrachten Objektivs 38 wird im Hauptkamerateil 35 über einen Strahlteiler 46 zu einem Flä chensensor 47 geleitet. Der Lichtstrahl des im Hauptkame rateil 35 untergebrachten Objektivs 37 wird unmittelbar über den Strahlteiler 46 dem Flächensensor 47 zugeführt.

Die beiden über die Objektive 37 und 38 kommenden Bilder wer den also bei dieser Ausführungsform auf einem einzigen ge meinsamen Flächensensor 47 aufgenommen, der im Hauptkamera teil 35 hinter dem Objektiv 37 und dem Strahlteiler 47 ange ordnet ist und durch eine planare CCD(Charge Coupled Device)- Anordnung gebildet wird. Der Strahlteiler 46 weist ein Trans missionsvermögen von τ = 0,5 und ein Reflexionsvermögen von ξ = 0,5 auf. Ein ebenfalls in diesem Kamerateil untergebrach ter Analog/Digital-Wandler 48 wandelt die beiden analogen Bildsignale in digitale Daten um.

Anschließend werden die digitalisierten Bilddaten als Stereo- Bildpaar mit Hilfe einer Speichervorrichtung in einem Spei chermedium 49 abgespeichert. Als Einzelverschlüsse 39 und 44 lassen sich auch hier insbesondere elektronisch steuerbare Polarisationsfilter verwenden. Die beiden Einzelverschlüsse 39 und 44 der Verschlußeinrichtung werden auch in diesem Aus führungsbeispiel durch einen Licht-Modulator gesteuert, der in Abhängigkeit von der Entladungsgeschwindigkeit des als CCD-Anordnung realisierten Flächensensors 47 arbeitet. Das Polarisationsfilter eines Verschlusses bekommt damit ein Si gnal, wenn die CCD-Anordnung wieder ladebereit ist.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht dem jenigen nach Fig. 1 weitgehend. Im Hauptkamerateil 35 wird vor dem Strahlteiler 46 entsprechend dem Strahlführungsweg vom Nebenkamerateil 36 her ebenfalls ein faseroptisches Kabel 50 vorgeschaltet, das mit einer am Objektiv 37 angekoppelten Eingangsoptik 51 und einer Ausgangsoptik 52 versehen ist. Dieses zusätzliche faseroptische Kabel 50 ist deswegen vorge sehen, damit beide zusammenwirkenden Kamerasysteme im wesent lichen baugleich sind.

Das in Fig. 3 schematisch abgebildete Ausführungsbeispiel ei ner digitalen Stereokamera entspricht in weitem Umfang der Stereokamera nach Fig. 2. Das Objektiv 38 des Nebenkamerateils 36 benötigt jedoch kein Gehäuse, und am Gehäuse 43 des Haupt kamerateils 35 befindet sich nur eine Eingangsbuchse 53 zum Anschließen des faseroptischen Kabels 40. Zusätzlich ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 am Gehäuse 43 des Hauptka merateils 35 eine Halterung 54 für die Befestigung des Objek tivs 38 des Nebenkamerateils 36 angebracht.

Claims

1. Digitale Stereokamera mit zwei horizontal nebeneinander um eine Basislänge versetzt angeordneten Objektiven zur Bildung eines Bildpaares eines Objekts, einer zwei Einzelverschlüsse enthaltenden Verschlußeinrichtung und einer elektronischen Bildsensoreinrichtung, welche die beiden über die beiden Ob jektive und Einzelverschlüsse der Verschlußeinrichtung syn chron erfaßten Bilder aufnimmt und die elektrischen Bildsi gnale an einen Analog/Digital-Wandler zur weiteren elektri schen Verarbeitung weitergibt, gekennzeichnet durch eine Auf teilung in
einen Hauptkamerateil (35), der eines der beiden Objektive (37), zumindest einen der beiden Einzelverschlüsse (39), ei nen Flächensensor (47) der elektronischen Bildsensoreinrich tung, den Analog/Digital-Wandler (48) und eine an den Ana log/Digital-Wandler ausgangsseitig angeschlossene digitale Schnittstelle und/oder eine Speichereinrichtung mit einem Speichermedium (49) zum Abspeichern der digitalen Bilddaten von Stereo-Bildpaaren aufweist, und
einen Nebenkamerateil (36), in dem als einziger Bestandteil nur ein Objektiv (38) untergebracht ist, das als Eingangsop tik über ein faseroptisches Kabel (40) mit dem Hauptkamera teil (35) optisch verbunden ist, der im Anschluß an eine Aus gangsoptik (42) auch den von einem Licht-Modulator zusammen mit dem Einzelverschluß (39) des im Hauptkamerateil (35) er zeugten Bildes zeitlich gesteuerten Einzelverschluß (44) für das vom Nebenkamerateil (36) kommende Bild aufweist, wobei im Hauptkamerateil für beide Bilder eines Bilderpaares hinter einem Strahlteiler (46), auf den die beiden Bilder mittels des Objektivs (37) des Hauptkamerateils bzw. mittels der Aus gangsoptik des faseroptischen Kabels gerichtet sind, der Flä chensensor (47) vorgesehen ist, an den der Analog/Digital- Wandler (48) elektrisch angeschlossen ist.

2. Stereokamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bauangleichung an den Nebenkamerateil (36) auch im Haupt kamerateil (35) ein faseroptisches Kabel 50) vorgesehen ist, das zwischen dem mit einer Eingangsoptik (51) gekoppelten Ob jektiv (37) des Hauptkamerateils und einer Ausgangsoptik (52) angeordnet ist, die dem Strahlteiler (46) als Strahlzufüh rungsorgan vorgelagert ist.

3. Stereokamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Nebenkamerateil (36) ein gehäuseloses, als Ein gangsoptik des faseroptischen Kabels (40) wirksames Objektiv (38) ist und daß am Hauptkamerateil (35) zum Anschließen die ses faseroptischen Kabels eine Anschlußbuchse (53) angebracht ist, die mit der im Hauptkamerateil untergebrachten Ausgangs optik (42) dieses Kabels verbunden ist.

4. Stereokamera nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (43) des Hauptkamerateils (35) eine Halterung (54) für das den Nebenkamerateil (36) bildende Objektiv (38) vorgesehen ist.

5. Stereokamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächensensor (47) durch eine planare CCD(Charge Coupled Device)-Anordnung gebildet ist.

6. Stereokamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Einzelverschlüsse (39, 44) als Steuerungsein richtung (45) steuernde Licht-Modulator abhängig von der Ent ladungsgeschwindigkeit des als CCD-Anordnung realisierten Flächensensors (47) arbeitet.