DE10030196A1 - Verfahren und Anordnung zur Aufnahme mehrerer Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Aufnahme mehrerer Ansichten einer Szene oder eines GegenstandesInfo
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Abstract
Eine Anordnung zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes für die 3-D-Darstellung umfaßt eine Prismenplatte (1) mit einer Vielzahl von Teilprismen (P¶Ü¶) unterschiedlicher Ablenkwinkel, wobei jede Ansicht mehrere Teilprismen (P¶Ü¶) mit gleichem Ablenkwinkel vorgesehen sind. Dadurch werdenh Ansichten unterschiedlicher Betrachtungsrichtung auf eine gemeinsame Abbildungsfläche (3) abgebildet. Weiterhin umfaßt die Anordnung eine die Abbildungsfläche (3) aufweisende Einrichtung zum Aufzeichnen des durch die Teilprismen (P¶Ü¶) hindurchtretenden Lichtes sowie eine ansteuerbare Blendeneinrichtung (4), mit der der Lichtfall durch die Teilprismen (P¶Ü¶) selektiv ein- und ausgeschaltet werden kann. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise bei guter Ausnutzung der Abbildungsfläche (3). Zudem reicht lediglich ein Objektiv (5) zur Erzeugung aller Abbildungen aus.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Aufnahme von mehren Ansichten
einer Szene oder eines Gegenstandes sowie auf ein entsprechendes Verfahren hierzu.
Derartige Anordnungen und Verfahren eignen sich insbesondere zur Gewinnung von
Ausgangsinformationen für eine dreidimensionale Bilddarstellung, bei der mehrere
Ansichten gleichzeitig oder in schneller Aufeinanderfolge visualisiert werden. Weiterhin
können die Ansichten auch dazu verwendet werden, Weitwinkel- oder Panoramabilder
zu generieren.
Zur Erzeugung eines dreidimensionalen Raumeindruckes werden von der darzustellen
den Szene bzw. dem Gegenstand wenigstens zwei Ansichten benötigt, um die natürli
che Betrachtungsparallaxe nachzubilden. Verfahren, bei denen zwei solcher Ansichten
zur Darstellung verwendet werden, sind dem Fachmann allgemein bekannt. Sie bedür
fen hier daher keiner weitergehenden Erläuterung. Zur Aufnahme der jeweils erforder
lichen Ansichten existiert ebenfalls bereits eine Vielzahl von Verfahren. In den meisten
Fällen werden die Ansichten von verschiedenen Betrachtungspunkten aus aufgenom
men, die beispielsweise in Augenabstand oder auch in einem größeren Abstand von
einander liegen.
Bei statischen Bildern oder Gegenständen ist es prinzipiell möglich, für die Aufnahme
eine einzige Einrichtung zu verwenden, die hintereinander an die verschiedenen Be
trachtungspunkte gebracht und dort zur Auslösung der Aufnahme der jeweiligen An
sicht betätigt wird. Allerdings ist hierbei der Positionier- und Justieraufwand sehr hoch,
so daß sich mit dieser Vorgehensweise dynamische Vorgänge kaum erfassen lassen
bzw. einen erheblichen apparativen Aufwand für den Positionswechsel bedingen.
In den meisten Fällen wird daher für jede Ansicht eine gesonderte Aufnahmevorrich
tung vorgesehen, wobei die Aufnahmevorrichtungen zur Verminderung des Justierauf
wandes auch zu einer gemeinsamen Baueinheit verbunden werden können. Herkömm
liche Anordnungen dieser Bauart besitzen zur gleichzeitigen Aufnahme von zwei An
sichten in der Regel zwei weitestgehend getrennte, eigenständige optische Systeme,
die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Werden eine größere Anzahl
von Ansichten der Szene bzw. des Gegenstandes benötigt, so ergibt sich, abgesehen
von dem erheblichen apparativen Aufwand, eine große und schwergewichtige Kon
struktion, die folglich wenig handlich ist.
In diesem Zusammenhang ist aus der EP 0 710 039 A2 eine Anordnung bekannt, mit
der zwei Ansichten einer Szene bzw. eines Gegenstandes aus unterschiedlichen Be
trachtungsrichtungen aufgenommen werden können. Für jede Ansicht ist dabei ein
eigenes optisches System mit einem Objektiv und einer diesem Objektiv zugeordneten
Abbildungsfläche an einer Aufzeichnungseinrichtung vorgesehen. Dabei grenzen die
beiden Abbildungsflächen aneinander, so daß die Gesamtabbildungsfläche in Hinblick
auf die Anzahl der Bildkanäle verhältnismäßig groß ist. Zur Erzeugung größerer Beob
achtungsparallaxen sind in beiden optischen Systemen großvolumige Prismen zur
Strahlumlenkung vorgesehen.
In einem weiteren Fall ist in der EP 0 701 039 A2 eine Anordnung für die Weitwinkelfo
tographie beschrieben, bei der drei optische Systeme nebeneinanderliegend angeord
net sind. Jedes der optischen Systeme deckt dabei einen Winkelbereich von 90° ab,
wobei die drei Winkelbereiche unmittelbar aneinander anschließen, so daß nach Zu
sammensetzen der Winkelbereiche ein Gesamtwinkelbereich von 270° abgedeckt ist.
Auch hier ist für jedes optische System eine separate Abbildungsfläche, ein separates
Objektiv und jeweils ein großvolumiges Prisma erforderlich.
Wird bei den vorgenannten Anordnungen eine hohe Bildauflösung angestrebt, so ergibt
sich wiederum eine räumlich sehr ausgedehnte und damit unhandliche Konstruktion.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der ein
gangs genannten Art zu schaffen, die bei einer kompakten Bauweise eine schnelle und
unkomplizierte Aufnahme mehrerer Ansichten erlaubt. Weiterhin liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Verfahren anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Anordnung zur Aufnahme von mehreren Ansichten
einer Szene oder eines Gegenstandes, umfassend: eine Prismenplatte, die zum Abbil
den von Ansichten unterschiedlicher Betrachtungsrichtungen auf eine gemeinsame
Abbildungsfläche dient und die zu diesem Zweck mit einer Vielzahl von Teilprismen
unterschiedlicher Ablenkwinkel ausgestattet ist, wobei zur Abbildung jeweils einund
derselben Ansicht mehrere Teilprismen mit untereinander gleichem Ablenkwinkel vor
gesehen sind; ein in den Strahlengang zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand und
der Abbildungsfläche eingeordnetes Objektiv; eine die Abbildungsfläche aufweisende
Einrichtung zum Aufzeichnen des durch die Teilprismen hindurchtretenden Lichtes;
eine in dem Strahlengang zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand und der Abbil
dungsfläche angeordnete, ansteuerbare Blendeneinrichtung mit einer Vielzahl von
Blendenöffnungen, die je nach Ansteuerung den Lichteinfall auf die Abbildungsfläche
durch ausgewählte Teilprismen hindurch ein- und ausschalten und eine mit einer An
steuereinrichtung und der Blendeneinrichtung gekoppelte Stelleinrichtung.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich eine Vielzahl von Ansichten, insbe
sondere mehr als zwei Perspektivansichten derselben Szene bzw. desselben Gegen
standes aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen von einem zum Zeitpunkt der
Aufnahme der einzelnen Ansichten im wesentlichen unveränderten Betrachtungspositi
on aus aufnehmen. Durch die Verwendung einer Prismenplatte mit einer Vielzahl von
Teilprismen ergibt sich eine flache Bauweise mit fester Zuordnung der Teilprismen
zueinander, so daß Montage- und Justageprobleme vermieden werden.
Zudem steht für sämtliche Ansichten jeweils die gesamte Abbildungsfläche zur Verfü
gung, die damit in Verhältnis zu der Anzahl der Bildkanäle klein bleibt. Überdies kann
für sämtliche Ansichten das gleiche Objektiv verwendet werden. Insgesamt ergibt sich
dadurch eine besonders kompakte Anordnung, die sich schnell und einfach handhaben
läßt. Insbesondere lassen sich aufgrund der Aufteilung der Prismenplatte in eine Viel
zahl von Teilprismen mit unterschiedlichen Ablenkwinkeln ohne größeren Aufwand
eine Vielzahl von Ansichten aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen aufnehmen.
Je nach Ausbildung der wirksamen Winkelflächen der Teilprismen können damit meh
rere einander überlappende oder auch aneinander anschließende Bildausschnitte auf
genommen werden. Trotzdem bleibt der Aufbau der Anordnung sehr einfach.
Diese verschiedenen Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes können sequenti
ell in zeitlich schneller Aufeinanderfolge aufgenommen werden, indem beispielsweise
in einem ersten Zeitintervall lediglich Licht durch Teilprismen mit gleichem Ablenkwin
kel auf die Abbildungsfläche fällt und das entsprechende Bild auf einem Speichermedi
um aufgezeichnet wird. Diese Vorgehensweise wird für alle Ablenkwinkelkategorien
aufeinanderfolgend durchgeführt. Zur Abbildung von dynamischen Prozessen wird die
vorstehende Vorgehensweise vielfach wiederholt, so daß die aufgezeichneten Bilder
sich dann als Video- oder Filmsequenz abspielen lassen.
Anstelle einer sequentiellen Aufnahme der einzelnen Ansichten ist es auch möglich, je
Zeittakt mehrere ausgewählte Ansichten gleichzeitig aufzunehmen, wobei dann die
erhaltenen Bilddaten gegebenenfalls elektronisch nachbearbeitet werden, sofern nicht
der Wiedergabemodus an den Aufnahmemodus angepaßt wird. Auch hier wird dies
vorzugsweise so lange wiederholt, bis von jeder Ansicht eine Aufnahme aufgenommen
wurde. Zur Abbildung von dynamischen Prozessen kann hier wiederum, wie vorstehend
bereits erläutert, der Zyklus ausreichend oft wiederholt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung umfaßt die Blendeneinrichtung
eine starre Blenden platte, die mit rasterartig angeordneten Blendenöffnungen versehen
ist. Dabei ist das Raster der Blendenöffnungen dem Raster der ebenfalls regelmäßig
angeordneten Teilprismen proportional. Zum Ein- bzw. Ausschalten, d. h. zu Ermögli
chung des Einfalls von Licht durch bestimmte Teilprismen auf die Abbildungsfläche
bzw. zum gezielten Absperren des Lichteinfalls umfaßt die Blendeneinrichtung weiter
hin eine Stelleinrichtung für eine stufenweise Relativverschiebung der Blendeneinrich
tung gegen die Prismen platte, so daß diese von Rasterstufe zu Rasterstufe gegenein
ander versetzt werden können. Als Stelleinrichtung kann beispielsweise ein Piezosteller
verwendet werden, der entweder auf die Blendeneinrichtung oder auch auf die Pris
menplatte einwirkt. Bei einem taktweisen Verschieben können so die ausgewählten
Teilprismen gezielt angesteuert werden, wobei sich gerade bei Verwendung eines Pie
zostellers sehr kurze Zeittakte verwirklichen lassen, die insbesondere für die Abbil
dung von dynamischen Vorgängen vorteilhaft sind.
In einer alternativen Ausführungsform umfaßt die Blendeneinrichtung ein LC-Display
bzw. LC-Panel und eine Ansteuereinrichtung zur Transparent/Intransparentschaltung
der Bildelemente des LC-Displays bzw. LC-Panels. Dabei werden mit der Transparent
schaltung den ausgewählten Teilprismen zugeordnete Blendenöffnungen in Form der
Bildelemente des LC-Displays gebildet.
Im Unterschied zu der weiter oben erläuterten Blendenplatte ergibt sich hier eine wei
testgehend freie Gestaltbarkeit der Öffnungsstruktur der Blendeneinrichtung, da sich
die Bildelemente quasi je nach Bedarf aus einem intransparenten Zustand in einen
transparenten Zustand und umgekehrt umschalten lassen. Die Blendeneinrichtung
kann damit durch eine Umprogrammierung der Ansteuereinrichtung unterschiedlichen
Gegebenheiten einer Aufnahmesituation, beispielsweise hinsichtlich der Reihenfolge
der aufzunehmenden Ansichten, oder auch unterschiedlichen Prismenplatten angepaßt
werden. Überdies kann die Rasterstruktur der Teilprismen der Prismenplatte freier ge
wählt werden, als bei der Verwendung einer starren Blendenplatte.
Zur Verminderung des Ansteuerungsaufwandes ist es in diesem Zusammenhang wei
terhin vorteilhaft, wenn die Bildelemente bzw. Blendenöffnungen, die Teilprismen mit
gleichem Ablenkwinkel zugeordnet sind, gemeinsam ansteuerbar sind.
Unabhängig davon, ob die Blendenöffnungen der Blendeneinrichtung mittels eines LC-
Displays oder einer starren Blendenplatte realisiert werden, ist die Blendeneinrichtung
bevorzugt derart ansteuerbar, daß ausschließlich Licht durch Teilprismen mit gleichem
Ablenkwinkel auf die Abbildungsfläche fällt. Damit ergibt sich eine besonders einfache
und eindeutige Zuordnung der in einem Zeitintervall auf der Abbildungsfläche erfaßten
Bildinformationen zu einer bestimmten Ansicht. Die erhaltenen Bilder lassen sich dann
in vielfältiger Weise weiterverarbeiten.
In bestimmten Anwendungsfällen besteht jedoch unter Umständen ein Interesse daran,
das Licht sämtlicher Ansichten zumindest für einen Zeittakt gemeinsam zu erfassen.
Dies läßt sich bei der Verwendung einer Blendeneinrichtung mit einem LC-Display be
sonders einfach verwirklichen, indem dieses insgesamt transparent geschaltet wird.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Teilprismen als
längliche Streifen und die Blendenöffnungen als diesen Streifen im wesentlichen pro
portionale Schlitze ausgebildet. Die Streifen verlaufen dabei parallel zueinander und
weisen bevorzugt alle die gleiche Breite auf. Eine derartige Prismenplatte läßt sich auf
verhältnismäßig einfache Weise herstellen. Bevorzugt ist diese Prismenplatte als eine
Fresnel-Multiprismenplatte ausgebildet, die eine besonders geringe Dicke besitzt und
damit für eine kompakte Bauweise der gesamten Anordnung günstig ist.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, das Objektiv als flächige Linse,
vorzugsweise als Fresnellinse, auszubilden. Bevorzugt wird das Objektiv zwischen der
Prismenplatte und der Abbildungsfläche der Aufzeichnungseinrichtung angeordnet.
Aufgrund des schichtweisen Aufbaus kann die Anordnung dann sehr dünn gehalten
werden.
Alternativ sind in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Prismenplatte
und/oder das Objektiv als holographische Elemente ausgebildet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeich
nungen zeigen in:
Fig. 1 eine Anordnung zur Aufnahme mehrerer Ansichten einer Szene bzw. eines Ge
genstandes mit einer Fresnel-Multiprismenplatte und einer Blendeneinrichtung,
die ein ansteuerbares LC-Display umfaßt,
Fig. 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung unterschiedlicher Schaltzustände des
LC-Displays aus Fig. 1,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Aufnahme mehrerer An
sichten einer Szene bzw. eines Gegenstandes, mit einer Fresnel-
Multiprismenplatte und einer Blendeneinrichtung, welche eine starre Blenden
platte umfaßt, wobei die Fresnel-Multiprismenplatte und die Blendenplatte rela
tiv zueinander verschiebbar sind,
Fig. 4 eine räumliche Ansicht der Fresnel-Multiprismen platte aus den Fig. 1 und 3
mit einer Vielzahl von Teilprismen in insgesamt fünf Ablenkwinkelkategorien,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Fresnel-Multiprismenplatte entspre
chend Fig. 4, jedoch mit insgesamt vier Ablenkwinkelkategorien, und in
Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der erzielten Aufnahme
winkel der einzelnen Ansichten, bei der in Fig. 4 darstellten Multiprismenplatte.
Ein erstes Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Aufnahme von
mehreren Perspektivansichten einer Szene bzw. eines Gegenstandes aus unterschiedli
chen Betrachtungsrichtungen. Das von der Szene bzw. dem Gegenstand abgestrahlte
Licht wird über eine Prismenplatte 1 auf eine Aufzeichnungseinrichtung 2 bzw. eine an
dieser vorgesehene Abbildungsfläche 3 gelenkt. In dem Strahlengang zwischen der
Szene bzw. dem Gegenstand einerseits und der Abbildungsfläche 3 andererseits ist
weiterhin eine ansteuerbare Blendeneinrichtung 4 sowie ein Objektiv 5 angeordnet.
Durch eine gezielte Ansteuerung der Blendeneinrichtung 4 über eine dieser zugeordnete
Ansteuereinrichtung 6 kann der Lichteinfall auf die Abbildungsfläche 3 der Auf
zeichnungseinrichtung 2 selektiv eingestellt werden, wie dies in Fig. 1 durch die hellen,
lichtdurchlässigen Abschnitte und die dunklen, lichtundurchlässigen Abschnitte, die
jeweils sinngemäß Blendenöffnungen verkörpern, veranschaulicht wird.
Zur Erzeugung von Perspektivansichten aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen
weist die Prismenplatte 1 eine Vielzahl von Teilprismen mit unterschiedlichen Ablenk
winkeln auf. Dabei sind für jede Ansicht mehrere Teilprismen mit gleichem Ablenkwin
kel vorgesehen. Die in Fig. 1 im Schnitt und in Fig. 4 in räumlicher Ansicht dargestellte
Prismenplatte 1 besitzt auf ihrer der Abbildungsfläche 3 zugewandten Seite eine Viel
zahl von streifenförmigen Flächen mit unterschiedlicher Neigung. Diese streifenförmi
gen Flächen sind dabei derart parallel nebeneinander angeordnet, daß sich eine stufen
förmige Struktur in der Art einer Fresnellinse ergibt, so daß die Prismenplatte 1 im fol
genden auch als Fresnel-Multiprismenplatte bezeichnet wird.
Jede der geneigten Flächen bildet zusammen mit der durchgängig glattflächigen Rück
seite 7 der Blendeneinrichtung 4 ein Teilprisma. Die Teilprismen sind generell mit Pij
bezeichnet, wobei der erste Index i eine Gruppe von räumlich eng beieinanderliegen
den Teilprismen kennzeichnet und der zweite Index j für die Ablenkwinkelkategorie
steht, in der sämtliche Teilprismen Pij den gleichen Ablenkwinkel besitzen.
Wie den Fig. 1, 4 und 6 weiter zu entnehmen ist, besitzt die Prismenplatte 1 des Aus
führungsbeispiels insgesamt fünf Ablenkwinkelkategorien, wobei die diesen zugehöri
gen Teilprismen Pij in regelmäßiger Abfolge parallel zueinander angeordnet sind, so
daß sich Teilprismengruppen mit fünf unterschiedlich geneigten Streifen wiederholen.
Eine solche Gruppe ist in Fig. 6 mit den zugehörigen Winkeln beispielhaft dargestellt,
wobei αj den Neigungswinkel der geneigten Fläche des jeweiligen Teilprismas Pij zu der
Haupterstreckungsebene der Prismenplatte 1 darstellt.
Mit εj ist hingegen der Austrittswinkel bzw. die Ablenkrichtung des jeweiligen Teilpris
mas bezeichnet. εj repräsentiert den Austrittswinkel zu der Lotrechten der glatten
Rückseite 7, der sich für die betreffende geneigte Fläche ergibt, wenn auf die geneig
ten Flächen der Teilprismen Pij Parallelstrahlen senkrecht zu der Haupterstreckungse
bene der Prismenplatte 1 auftreffenden. Für das Ausführungsbeispiel sind folgende
Winkel vorgegeben:
wobei für die Teilprismen eine Brechzahl von 1,5 zugrundegelegt wurde.
Das durch die Teilprismen Pij einfallende Licht trifft vor dem Erreichen der Abbildungs
fläche 3 zunächst auf die Blendeneinrichtung 4, die in dem ersten Ausführungsbeispiel
als dynamische Blende in Form eines LC-Displays bzw. Shutters ausgebildet ist. Über
die bereits erwähnte Ansteuereinrichtung 6 können die einzelnen Bildelemente des LC-
Displays einzeln oder auch gruppenweise angesteuert werden, um Bereiche des LC-
Displays zwischen einem lichtundurchlässigen Dunkelzustand und einem lichtdurch
lässigen Hellzustand hin- und herzuschalten. Durch eine entsprechende Transparent
steuerung von Bildelementen des LC-Displays lassen sich mit diesem Verfahren schlitz
förmige Blendenöffnungen Bij verwirklichen, die den ausgewählten einzelnen Teilpris
men Pij zugeordnet sind.
Die Zuordnung erfolgt dabei derart, daß im transparenten Zustand einer Blendenöff
nung Bij lediglich Licht, das durch das zugehörige Teilprisma Pij hindurchtritt, auf die
Abbildungsfläche 3 gelangen kann. Ist diese Blendenöffnung Bij hingegen in ihren
lichtundurchlässigen Zustand geschaltet, so wird das gesamte Licht, das durch das
entsprechende Teilprisma Pij hindurchtritt, abgeblockt.
Werden, wie in Fig. 1 dargestellt, von dem LC-Display ausschließlich Blendenöffnungen
Bij mit gleichem zweiten Index j transparent (hell) geschaltet, hingegen alle anderen
Blendenöffnungen weiterhin intransparent (dunkel bzw. opak) gehalten, so trifft ledig
lich Licht einer ausgewählten Betrachtungsrichtung und damit genau einer Ansicht auf
die Abbildungsfläche 3. In Abhängigkeit von der Ansteuerung des LC-Displays können
so die verschiedenen Perspektivansichten einzeln hintereinander aufgenommen wer
den, wie dies durch die unterschiedlichen Schaltzustände des LC-Displays für aufein
anderfolgende Zeitintervalle Δt1 bis Δt5 in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist.
Es ist jedoch auch möglich, durch eine Änderung der Ansteuerung des LC-Displays
innerhalb eines Zeitintervalls gleichzeitig unterschiedlichen Ablenkwinkelkategorien
zugeordnete Blendenöffnungen zu öffnen, wobei hier vorzugsweise solche gewählt
werden, die nicht unmittelbar aneinander angrenzen. Dadurch bleiben in der Offen-
Stellung die transparenten Bereiche des Displays von intransparenten Bereichen umge
ben. Bei Bedarf ist es weiterhin möglich, sämtliche Blendenöffnungen Bij transparent
oder intransparent zu schalten.
Überdies erlaubt die Verwendung des LC-Displays eine einfache und schnelle Anpas
sung der Blendeneinrichtung 3 an unterschiedliche Prismenplatten 1. Ein Alternativbei
spiel für eine solche Prismenplatte, die anstelle der oben beschriebenen verwendet
werden kann, ist in Fig. 5 dargestellt. Diese Prismenplatte 1' unterscheidet sich von der
bereits erläuterten Prismenplatte 1 lediglich durch die geringere Anzahl der Ablenk
winkelkategorien und die Ablenkwinkel in den einzelnen Kategorien. Sie ist in Fig. 5 als
eine Fresnel-Multiprismenplatte 1' mit vier Ablenkwinkelkategorien ausgebildet, wobei
die Teilprismen Pij auch dort in sich wiederholender, regelmäßiger Folge angeordnet
sind. Dabei werden wiederum Gruppen i gebildet, die von jeder Ablenkwinkelkategorie
genau ein Teilprisma enthalten. Jedoch lassen sich auch weitere Prismenplatten mit
einer größeren oder kleinen Anzahl von Ablenkwinkelkategorien einsetzen, wobei die
Anzahl der wiederkehrenden Gruppen nicht auf die Anzahl von hier drei Gruppen be
schränkt ist.
Im Zusammenhang mit der Verwendung eines LC-Displays in der Blendeneinrichtung 4
ist es weiterhin möglich, Prismenplatten 1 zu verwenden, bei denen die Teilprismen Pij
nicht lediglich streifenförmig, sondern gitterartig angeordnet sind, beispielsweise in
dem die hier dargestellten Prismenplatten 1 bzw. 1' in mehrere Blöcke quer zu der
Haupterstreckungsrichtung der Streifen unterteilt und diese Blöcke dann im Raster der
Streifen versetzt zueinander angeordnet werden. Die in die Haupterstreckungsebene
der Prismen platten 1 bzw. 1' projiizierte Breite der Streifen ist folglich für alle
Teilprismen Pij gleich.
Zur Abbildung der verschiedenen Perspektivansichten weist die Anordnung weiterhin
ein Objektiv 5 auf, wobei im Unterschied zu herkömmlichen Anordnungen lediglich ein
einziges Objektiv 5 benötigt wird. Prinzipiell ist es möglich, ein zwischen der Szene
bzw. dem Gegenstand und der Prismenplatte 1 angeordnetes Objektiv zu verwenden,
das dann in herkömmlicher Art und Weise mit entsprechend großem Durchmesser
ausgebildet wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Objektiv 5
jedoch als flächenhafte Linse in Form einer Fresnel-Linse ausgebildet. Hierdurch ergibt
sich in Zusammenwirkung mit der Prismenplatte 1 und dem LC-Display eine besonders
flache Bauweise. Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, sitzt das als flächenhafte Linse ausgebil
dete Objektiv 5 zwischen der Blendeneinrichtung 4 und der Abbildungsfläche 3 der
Aufzeichnungseinrichtung 2. Es ist jedoch auch möglich, dieses Objektiv 5 zwischen
dem LC-Display und der Prismenplatte oder auch unmittelbar vor der Prismenplatte 1
auf der Seite der glatten Rückseite 7 anzuordnen.
Die Aufzeichnungseinrichtung 2 ist hier ein CCD-Array, so daß die erhaltenen Bildin
formationen sofort als weiterverwendbare Daten verfügbar sind. Es ist jedoch auch
möglich, anstelle des CCD-Arrays einen Film zu verwenden, auf den die einzelnen An
sichten aufbelichtet werden. Im Falle der Verwendung eines CCD-Arrays sind weitere,
in den Figuren nicht gezeigte Einrichtungen vorhanden, welche eine Ansteuerung,
Auswertung und Speicherung der mittels des CCD-Arrays erhaltenen Bildinformationen
ermöglichen. So kann insbesondere ein Farbfilterarray für die Farben Rot, Grün und
Blau vorgesehen sein, welches dafür sorgt, daß jedes Element des CCD-Arrays Bildin
formationen ausschließlich eines bestimmten Spektralbereiches aufzeichnet.
Anstelle einer Blendeneinrichtung 4 mit einem LC-Display als Shutter kann auch, wie in
dem zweiten Ausführungsbeispiel anhand von Fig. 3 dargestellt, eine Blendeneinrich
tung 4 mit einer festen Blendenplatte 8 verwendet werden. Diese Blendenplatte 8 weist
eine Vielzahl von rasterartig angeordneten Blendenöffnungen 9 auf, deren Außenkon
tur jeweils im wesentlichen der Form der Teilprismen Pij der Prismenplatte 1 proportio
nal ist. Das Anordnungsmuster der Blendenöffnungen 9 entspricht dabei dem Anord
nungsmuster der Teilprismen Pij gleicher Ablenkwinkelkategorie an der Prismenplatte
1. Dies hat zur Folge, daß bei einer Ausrichtung des Rasters der Blendenplatte 8 zu
dem Raster der Prismenplatte 1 lediglich Licht, das durch Teilprismen Pij der gleichen
Ablenkwinkelkategorie hindurchtritt, die Abbildungsfläche 3 der Aufzeichnungseinrich
tung 2 erreicht.
Durch eine Parallelverschiebung der Prismenplatte 1 und der Blendeplatte 8 entspre
chend den Rastereinheiten können so mehrere Ansichten sequentiell hintereinander
aufgenommen werden. Zur Erzielung der Relativverschiebung zwischen der Prismen
platte 1 und der Blenden platte 8 ist eine Stelleinrichtung in Form eines Piezostellers 10
vorgesehen, mit dem sich sehr geringe Wege mit hoher Genauigkeit und hoher Ge
schwindigkeit zustellen lassen. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird
die Prismenplatte 1 durch den Piezosteller 10 bewegt. Es ist jedoch genauso gut mög
lich, statt dessen die Blendenplatte 8 zu verschieben.
In zeichnerisch nicht dargestellten Varianten der oben erläuterten Ausführungsbei
spiele werden die Fresnel-Multiprismenplatten 1 bzw. 1 durch holographische Elemen
te ersetzt. Weiterhin ist es möglich, auch das Objektiv 5 als holographisches Element
auszuführen.
Mit den hier beschriebenen Anordnungen lassen sich zur 3D-Darstellung benötigte
Perspektivansichten auch in größerer Anzahl je 3D-Bildsatz schnell und mit geringem
apparativen Aufwand erzeugen. Die dazu verwendbare Anordnung bleibt in ihrem Auf
bau kompakt, so daß sich diese insbesondere auch für eine einfach handhabbare 3D-
Photokamera eignet. Bei entsprechender stärker Neigung der Teilprismen Pij lassen sich
auch Weitwinkelaufnahmen mit geringer Verzerrung erzeugen. Weitere Anwendungs
bereiche für derartige Anordnungen bzw. entsprechende Verfahren ergeben sich bei
der Gebäude- und Luftraumüberwachung, bei medizinischen Aufnahmen, Spielfilmauf
nahmen oder auch bei Aufnahmen bei Fußballspielen zur exakten dreidimensionalen
Darstellung und zur Auswertung von Spielsituationen.
1
,
1
' Prismenplatte
2
Aufzeichnungseinrichtung
3
Abbildungsfläche
4
ansteuerbare Blendeneinrichtung
S Objektiv
S Objektiv
6
Ansteuereinrichtung
7
Rückseite
8
starre Blendenplatte
9
Blendenöffnung
10
Piezosteller
Pij
Pij
Teilprisma
Bij
Bij
Blendenöffnung
Sij
Sij
Lichtstrahl
αj
αj
Neigungswinkel der geneigten Fläche eines Teilprismas
εj
εj
Ablenkwinkel eines Teilprismas
i Gruppenindex für eine Gruppe von eng beeinander liegenden Teilprismen
j Index der Ablenkwinkelkategorie
i Gruppenindex für eine Gruppe von eng beeinander liegenden Teilprismen
j Index der Ablenkwinkelkategorie
Claims (13)
1. Anordnung zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Ge
genstandes, umfassend
eine Prismenplatte (1), die zum Abbilden von Ansichten unterschiedlicher Be trachtungsrichtungen auf eine gemeinsame Abbildungsfläche (3) dient und die zu diesem Zweck mit einer Vielzahl von Teilprismen (Pij) unterschiedlicher Ab lenkwinkel ausgestattet ist, wobei zur Abbildung jeweils einundderselben Ansicht mehrere Teilprismen (Pij) mit untereinander gleichem Ablenkwinkel vorgesehen sind,
ein in den Strahlengang zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand und der Ab bildungsfläche (3) eingeordnetes Objektiv (5),
eine die Abbildungsfläche (3) aufweisende Einrichtung (2) zum Aufzeichnen des durch die Teilprismen (Pij) hindurchtretenden Lichtes,
eine in dem Strahlengang zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand und der Abbildungsfläche (3) angeordnete ansteuerbare Blendeneinrichtung (4) mit einer Vielzahl von Blendenöffnungen (Bij; 9), die je nach Ansteuerung den Lichteinfall auf die Abbildungsfläche (3) durch ausgewählte Teilprismen (Pij) hindurch ein- und ausschalten und
eine mit einer Ansteuereinrichtung und der Blendeneinrichtung (4) gekoppelte Stelleinrichtung (10).
eine Prismenplatte (1), die zum Abbilden von Ansichten unterschiedlicher Be trachtungsrichtungen auf eine gemeinsame Abbildungsfläche (3) dient und die zu diesem Zweck mit einer Vielzahl von Teilprismen (Pij) unterschiedlicher Ab lenkwinkel ausgestattet ist, wobei zur Abbildung jeweils einundderselben Ansicht mehrere Teilprismen (Pij) mit untereinander gleichem Ablenkwinkel vorgesehen sind,
ein in den Strahlengang zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand und der Ab bildungsfläche (3) eingeordnetes Objektiv (5),
eine die Abbildungsfläche (3) aufweisende Einrichtung (2) zum Aufzeichnen des durch die Teilprismen (Pij) hindurchtretenden Lichtes,
eine in dem Strahlengang zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand und der Abbildungsfläche (3) angeordnete ansteuerbare Blendeneinrichtung (4) mit einer Vielzahl von Blendenöffnungen (Bij; 9), die je nach Ansteuerung den Lichteinfall auf die Abbildungsfläche (3) durch ausgewählte Teilprismen (Pij) hindurch ein- und ausschalten und
eine mit einer Ansteuereinrichtung und der Blendeneinrichtung (4) gekoppelte Stelleinrichtung (10).
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendeneinrich
tung (4) eine starre Blendenplatte (8) umfaßt, die mit rasterartig angeordneten
Blendenöffnungen (9) versehen ist, wobei das Raster der Blendenöffnungen (9)
mit der Anordnung der Teilprismen (Pij) derart korrespondiert, daß mittels der
Stelleinrichtung (10) eine Relativverschiebung der Blendeneinrichtung (4) gegen
die Prismenplatte (1) um eine oder mehrere Rasterstufen erfolgt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendeneinrich
tung (4) ein LC-Display und eine Ansteuereinrichtung (6) zur Transpa
rent/Intransparentschaltung der Bildelemente des LC-Displays umfaßt, wobei
durch die Transparent/Intransparentschaltung der Bildelemente Blendenöffnun
gen (Bij) gebildet und diese dabei den Teilprismen (Pij) zugeordnet werden.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnun
gen (Bij), die Teilprismen (Pij) mit gleichen Ablenkwinkeln zugeordnet sind, ge
meinsam ansteuerbar sind.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Blendeneinrichtung (4) derart ansteuerbar ist, daß ausschließlich Licht durch
Teilprismen (Pij) mit gleichem Ablenkwinkel auf die Abbildungsfläche (3) fällt.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Teilprismen (Pij) als längliche Streifen und die Blendenöffnungen (Pij,9) als diesen
Streifen im wesentlichen proportionale Schlitze ausgebildet sind.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Prismen platte (1) als Fresnel-Multiprismenplatte ausgebildet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Objektiv (5) als flächige Linse, vorzugsweise als Fresnellinse ausgebildet ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Objektiv (5) zwischen der Prismenplatte (1) und der Abbildungsfläche (3) der
Aufzeichnungseinrichtung (2) angeordnet ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Prismenplatte (1) und/oder das Objektiv (5) als holographische Elemente ausge
bildet sind.
11. Verfahren zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegen
standes unter Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Blendeneinrichtung (4) derart angesteuert wird,
daß in einem ersten Zeitintervall (Δtm) lediglich Licht durch Teilprismen (Pij) mit
gleichem Ablenkwinkel auf die Abbildungsfläche (3) fällt und das entsprechende
Bild auf einem Speichermedium aufgezeichnet wird, und daß diese Vorgehens
weise für alle Ablenkwinkelkategorien in weiteren Zeitintervallen (Δtn) aufeinan
derfolgend durchgeführt wird.
12. Verfahren zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegen
standes unter Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenrichtung (4) derart angesteuert wird,
daß in einem ersten Zeitintervall lediglich Licht durch Teilprismen (Pij) ausgewähl
ter Ablenkwinkelkategorien, vorzugsweise solcher, deren Teilprismen (Pij) an der
Prismenplatte (1) nicht unmittelbar aneinander angrenzen, auf die Abbildungsflä
che (3) fällt und das entsprechende Bild auf einem Speichermedium aufgezeich
net wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, unter Verwendung einer Blen
deneinrichtung (4) mit einem ansteuerbaren LC-Display, bei dem in einem Zeitin
tervall das gesamte LC-Display transparent geschaltet wird.
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- 2000-06-22 DE DE10030196A patent/DE10030196C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-06-20 AU AU67543/01A patent/AU6754301A/en not_active Abandoned
- 2001-06-20 WO PCT/EP2001/006930 patent/WO2001098816A1/de active Application Filing
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