DE102016210712A1

DE102016210712A1 - Bilderfassungsvorrichtung, Bilderfassungssystem, Bildprojektionsvorrichtung, Bildübertragungssystem, Verfahren zum Erfassen eines 360°-Objektbereichs und Verfahren zum Projizieren eines Bildes

Info

Publication number: DE102016210712A1
Application number: DE102016210712.7A
Authority: DE
Inventors: Fax Quintus; Naydenov Nayden
Original assignee: I-Mmersive GmbH
Current assignee: I-Mmersive GmbH
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-12-21
Also published as: WO2017216263A1; DE112017002992A5

Abstract

Eine Bilderfassungsvorrichtung umfasst einen Bildsensor und eine zur Erfassung eines 360°-Objektbereichs eingerichtete optische Einrichtung umfassend eine erste Abbildungsoptik zur Beeinflussung eines ersten optischen Strahlengangs und eine zweite Abbildungsoptik zur Beeinflussung eines zweiten optischen Strahlengangs. Die Bilderfassungsvorrichtung umfasst eine Strahlumlenkeinrichtung, die ausgebildet ist, um den ersten optischen Strahlengang auf einen ersten Bildsensorbereich des Bildsensors und den zweiten optischen Strahlengang auf einen zweiten Bildsensorbereich des Bildsensors, der höchstens mit dem ersten Bildsensorbereich überlappt, zu lenken.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bilderfassungsvorrichtung zum Erfassen eines 360°-Objektbereichs, auf eine Bilderfassungssystem, auf eine Bildprojektionsvorrichtung zur Projektion auf einen 360°-Projektionsbereich, auf ein Bildübertragungssystem, auf ein Verfahren zum Erfassen eines 360°-Objektbereichs und auf ein Verfahren zum Projizieren eines Bildes auf einen 360°-Projektionsbereich.
Im Bereich von 360°-Aufnahmen, beispielsweise für eine Aufnahme von Szenen, für Virtual-Reality-Anwendungen, etwa für Videos und Bilder und dergleichen existieren sogenannte 360°-Kameras, die eine Vielzahl von Einzelkameras aufweisen, beispielsweise vier, sechs oder acht Kameras. Jeweils eine Einzelkamera erfasst einen Teilbereich eines 360°-Objektbereich. Die von den Einzelkameras erhaltenen Bilder werden mittels eines Stitching-Verfahrens zu einem Gesamtbild zusammengefügt, das die 360°-Szene wiedergibt. Unter Stitching wird ein Verfahren verstanden, bei dem Einzelbilder relativ zueinander ausgerichtet werden. Hierfür erfolgt eine Umrechnung der Ausgangsbilder in ein gemeinsames kartesisches Koordinatensystem. Anschließend werden die Teilbilder zusammengesetzt. Für das Stitching wird bisher ein C verwendet, der insbesondere für Videoanwendungen über Stunden die Bilder in ein 360°-Panorama vereint. Für Anwendungen, die zeitkritisch sind, oder als Echtzeit-nah betrachtet werden sollen, wird ein ganzes Array von Rechnern verwendet, dessen Ausmessung sogar LKWs füllen kann.
Hieraus ergeben sich mehrere Nachteile. So sind diese Lösungen beispielsweise teuer, weisen einen großen Bauraumbedarf und einen hohen elektrischen Leistungsbedarf auf und sind trotzdem nicht echtzeitfähig. Hieraus ergeben sich weitere Nachteile, etwa die Entstehung eines hohen Ausmaßes an Verlustwärme sowie der Bedarf, diese abzuführen.
Für 360°-Bildprojektoren, die auch als Beamer bezeichnet werden, ergibt sich ein ähnliches Problem, da aus einem zusammengefügten 360°-Bild eine Ansteuerung mehrerer Teilprojektoren, die jeweils ein Teilbild darstellen, erfolgt. Das bedeutet, dass aus dem Gesamtbild die Teilbilder berechnet werden müssen.
Wünschenswert wäre demnach ein Konzept, das es ermöglicht, mit geringem Berechnungsaufwand einen 360°-Objektbereich für die Erstellung eines 360°-Bildes zu erfassen und/oder aus einem 360°-Bild mit geringem Berechnungsaufwand die Projektion eines Bildes auf einen 360°-Projektionsbereich zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass obige Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass eine Anzahl von Teilbildern, die jeweils einen Teilbereich des 360°-Objektbereichs wiedergeben, auf einen Bildsensor projiziert werden und sich dabei nicht vollständig überlappen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass eine Strahlumlenkeinrichtung angeordnet wird, so dass die Teilbilder auf den Bildsensor gelenkt werden. Das so erhaltene Bildsensorsignal weist alle Informationen zur Darstellungen des 360°-Objektbereichs auf. Die Strahlumlenkeinrichtung ist nutzbar, um Teilbilder auf den Bildsensor zu projizieren, so dass auf dem Bildsensor bereits ein für eine 360°-Wiedergabe nutzbares Bild erzeugt wird. Dies ermöglicht die Substitution von Stitching, was eine damit einhergehende Bildzusammenfügung unnötig macht. Hierdurch kann, verglichen mit Stitching-Verfahren, Rechenzeit eingespart werden, was die Echtzeitfähigkeit von 360°-Bildaufnahmen und/oder 360°-Videoaufnahmen ermöglicht. Ferner wird auch die für das Stitching benötigte elektrische Leistung nicht benötigt, was einen geringen Energiebedarf und/oder eine geringe Verlustwärme ermöglicht. Die Projektion der Teilbilder auf einen gemeinsamen Bildsensor ermöglicht die Reduktion der Anzahl der Bildsensoren, was ebenfalls zu einem geringen Energiebedarf führt.
Ein derartiges optisches System ist auch als Projektor einsetzbar, bei dem die gewonnenen Teilbilder direkt durch verschiedene Abbildungsoptiken auf verschiedene Teilbereiche eines 360°-Projektionsbereichs gelenkt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Bilderfassungsvorrichtung einen Bildsensor und eine zur Erfassung eines 360°-Objektbereichs eingerichtete optische Einrichtung. Die optische Einrichtung umfasst eine erste Abbildungsoptik zur Beeinflussung eines ersten optischen Strahlengangs und eine zweite Abbildungsoptik zur Beeinflussung eines zweiten optischen Strahlengangs. Die Bilderfassungsvorrichtung umfasst ferner eine Strahlumlenkeinrichtung, die ausgebildet ist, um den ersten optischen Strahlengang auf einen ersten Bildsensorbereich des Bildsensors und den zweiten optischen Strahlengang auf einen zweiten Bildsensorbereich des Bildsensors, der höchstens teilweise mit dem ersten Bildsensorbereich überlappt, zu lenken. Vorteilhaft daran ist, dass in den verschiedenen Bildsensorbereichen auf dem Bildsensor verschiedene Teilbilder erzeugbar sind, die jeweils einen Teil des 360°-Objektbereichs darstellen. Deren Zuordnung zueinander auf dem Bildsensor ermöglicht eine Wiedergabe der Teilbilder in einem 360°-Bild ohne das Erfordernis eines Stitchings.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die optische Einrichtung in Abwesenheit einer dritten Abbildungsoptik zur Erfassung eines dritten Teilbereichs des 360°-Objektbereichs gebildet. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich bilden den 360°-Objektbereich. Das bedeutet, dass die Bilderfassungsvorrichtung den 360°-Objektbereich lediglich mit der ersten Abbildungsoptik und der zweiten Abbildungsoptik abbildet. Vorteilhaft daran ist, dass eine geringe Anzahl von Teilbildern und eine geringe mechanische Komplexität der Bilderfassungsvorrichtung erhalten werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die erste und/oder zweite Abbildungsoptik, bevorzugt die erste und zweite Abbildungsoptik als Fischaugenlinse mit einem Bildwinkel von zumindest 180° gebildet. Vorteilhaft daran ist, dass eine geringe Anzahl von Abbildungsoptiken ausreichend ist, um einen hinreichend großen, gegebenenfalls kompletten Bereich des 360°-Objektbereichs abzubilden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die optische Einrichtung eine Sammellinse, die mit der als Fischaugenlinse gebildeten Abbildungsoptik auf einer dem Bildsensor zugewandten Seite der Abbildungsoptik gekoppelt ist. Vorteilhaft daran ist, dass auch bei einer kurzen Schnittweite der Abbildungsoptik (Back Focal Length) der 360°-Objektbereich scharf gestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Bilderfassungsvorrichtung eine Verarbeitungseinrichtung, die ausgebildet ist, um basierend auf einem Sensorsignal des Bildsensors ein Bildsignal zu erzeugen, das eine Abbildung des 360°-Objektbereichs wiedergibt. Das Bildsignal kann beispielsweise übertragen und/oder gespeichert werden. Die Verarbeitungseinrichtung kann das Bildsignal in Abwesenheit eines Stitchings erzeugen, was vorteilhaft ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst ein Bilderfassungssystem eine erste Bilderfassungsvorrichtung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen und eine zweite Bilderfassungsvorrichtung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die erste Bilderfassungsvorrichtung und die zweite Bilderfassungsvorrichtung sind so angeordnet, dass der 360°-Objektbereich im Wesentlichen stereoskop von dem Bilderfassungssystem erfassbar ist. Vorteilhaft daran ist, dass durch die Stereoskopie dreidimensional betrachtbare oder wahrnehmbare Bilder oder Teilbilder erfassbar sind, die unter Beibehaltung der vorangehend erläuterten Vorteile eine effiziente und rasche, gegebenenfalls echtzeitfähige, Erfassung und/oder Übertragung ermöglichen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst eine Bildprojektionsvorrichtung einen Bildgenerator, der ausgebildet ist, um aus einem empfangenen Bildsignal ein Bild bereitzustellen. Die Bildprojektionsvorrichtung umfasst eine zur Projektion des Bildes auf einen 360°-Projektionsbereich eingerichtete optische Einrichtung umfassend eine erste Abbildungsoptik zur Beeinflussung eines ersten optischen Strahlengangs und eine zweite Abbildungsoptik zur Beeinflussung eines zweiten optischen Strahlengangs. Die Bildprojektionsvorrichtung umfasst ferner eine Strahlumlenkeinrichtung, die ausgebildet ist, um den ersten optischen Strahlengang von einem ersten Bildbereich des Bildgenerators auf einen ersten Teilprojektionsbereich des 360°-Projektionsbereichs und den zweiten optischen Strahlengang von einem zweiten Bildbereich des Bildgenerators auf einen zweiten Teilprojektionsbereich des 360°-Projektionsbereichs, der höchstens teilweise mit dem ersten Teilprojektionsbereich überlappt, zu lenken. Vorteilhaft daran ist, dass in den unterschiedlichen Bildbereichen des Bildgenerators dargestellte Teilbilder mittels der Strahlumlenkeinrichtung und der optischen Einrichtung mit geringem, gegebenenfalls keinem zusätzlichen Rechenaufwand auf eine Wiedergabefläche projizierbar sind und dort ein 360°-Bild erhalten werden kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst ein Bildübertragungssystem eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen und eine Bildprojektionsvorrichtung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen. Vorteilhaft daran ist, dass die optische Einrichtung bei der Bilderfassungsvorrichtung und der Bildprojektionsvorrichtung ähnlich oder gar identisch gebildet sein kann und lediglich ein Austausch des Bildsensors durch den Bildgenerator oder anders herum stattfindet, das bedeutet, es wird eine hohe Bauteilkompatibilität erhalten.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Erfassen eines 360°-Objektbereichs folgende Schritte: Bereitstellen eines Bildsensors; Beeinflussen eines ersten optischen Strahlengangs mit einer ersten Abbildungsoptik und Beeinflussen eines zweiten optischen Strahlengangs mit einer zweiten Abbildungsoptik, um einen 360°-Objektbereich zu erfassen. Das Verfahren umfasst ferner ein Lenken des ersten optischen Strahlengangs auf einen ersten Bildsensorbereich des Bildsensors mit einer Strahlumlenkeinrichtung und ein Lenken des zweiten optischen Strahlengangs mit der Strahlumlenkeinrichtung auf einen zweiten Bildsensorbereich des Bildsensors, der höchstens teilweise mit dem ersten Bildsensorbereich überlappt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Projizieren eines Bildes folgende Schritte: Darstellen eines Bildes mit einem Bildgenerator aus einem empfangenen Bildsignal; Beeinflussen eines ersten optischen Strahlengangs mit einer ersten Abbildungsoptik einer Strahlumlenkeinrichtung einer optischen Einrichtung und Beeinflussen eines zweiten optischen Strahlengangs mit einer zweiten Abbildungsoptik der optischen Einrichtung, um das Bild auf einem 360°-Projektionsbereich zu projizieren; und Lenken des ersten optischen Strahlengangs von einem ersten Bildbereich des Bildgenerators auf einen ersten Teilprojektionsbereich des 360°-Projektionsbereichs mit einer Strahlumlenkeinrichtung, und Lenken des zweiten optischen Strahlengangs von einem zweiten Bildbereich des Bildgenerators auf einen zweiten Teilprojektionsbereich des 360°-Projektionsbereichs, der höchstens teilweise mit dem ersten Teilprojektionsbereich überlappt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung der Bilderfassungsvorrichtung in einer x-/z-Ebene, die gegenüber der Darstellung in der 1 um 90° um die x-Achse gedreht ist;
3 eine schematische Seitenschnittansicht einer Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine schematische Aufsicht auf den Bildsensor umfassend die Bildsensorbereiche, die getrennt zueinander auf dem Bildsensor angeordnet sind;
5 eine schematische Aufsicht auf eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassend vier Abbildungsoptiken;
6 eine schematische Aufsicht auf eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, die eine Verarbeitungseinrichtung aufweist;
7 eine schematische perspektivische Ansicht eines Bilderfassungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 eine schematische Seitenschnittansicht einer Bildprojektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
9 eine schematisches Blockschaltbild eines Bildübertragungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
10 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen eines 360°-Objektbereichs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
11 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Projizieren eines Bildes gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
12 eine schematische Seitenschnittansicht eines Objektivs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Bilderfassungsvorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bilderfassungsvorrichtung 10 umfasst eine optische Einrichtung 12. Die optische Einrichtung 12 umfasst eine Mehrzahl von Abbildungsoptiken 14a und 14b, die jeweils ausgebildet sind, um einen Strahlengang 16a bzw. 16b zu beeinflussen. Bei den Abbildungsoptiken 14a und/oder 14b kann es sich um Linsen handeln, die ausgebildet sind, um den Strahlengang 16a oder 16b mittels Streuung, Brechung, Bündelung und/oder Beugung zu beeinflussen. Dies kann auch so verstanden werden, dass die Abbildungsoptik 14a ausgebildet ist, um einen Teilobjektbereich 18a eines 360°-Objektbereichs 22 abzubilden. Die Abbildungsoptik 14b ist ausgebildet, um einen Teilobjektbereich 18b des 360°-Objektbereichs 22 abzubilden.
Die Bilderfassungsvorrichtung 10 umfasst eine Strahlumlenkeinrichtung 24, die ausgebildet ist, um die Strahlengänge 16a und 16b in Richtung eines Bildsensors 26 umzulenken. Die Strahlumlenkeinrichtung 24 kann ausgebildet sein, um den Strahlengang 16a auf einen ersten Bildsensorbereich 28a und den Strahlengang 16b auf einen zweiten Bildsensorbereich 28b umzulenken. Die Bildsensorbereiche 28a und 28b sind zumindest teilweise voneinander verschieden, das bedeutet, sie überlappen sich höchstens teilweise miteinander und unvollständig. Die Strahlengänge 16a und 16b können als Weg des Lichts von dem jeweiligen Teilobjektbereich 18a oder 18b zu den Bildsensorbereichen 28a bzw. 28b und/oder als Weg des Lichts von dem Bildsensorbereich 28a und 28b hin zu den Teilobjektbereichen 18a und 18b verstanden werden.
Die Strahlumlenkeinrichtung 24 kann ein optisches oder optomechanisches Element umfassen oder aus dem optischen oder optomechanischen Element gebildet sein. Die Strahlumlenkeinrichtung kann ein Prisma umfassen. Das Prisma kann so angeordnet sein, dass eine erste Reflexionsfläche des Prismas ausgerichtet ist, um den Strahlengang 16a umzulenken, so dass der Teilobjektbereich 18a auf dem Bildsensorbereich 28a abgebildet wird. Eine zweite Reflexionsfläche des Prismas kann ausgerichtet sein, um den Strahlengang 16b so umzulenken, dass der Teilbereich 18b auf dem Bildsensorbereich 28b abgebildet wird. Alternativ kann die Strahlumlenkeinrichtung 24 auch mehrere Prismen umfassen, wobei die erste und zweite Reflexionsfläche Teile verschiedener Prismen sind. Eine Nutzung verschiedener Prismenoberflächen eines Prismas ermöglicht eine geringe Anzahl von Komponenten und einen geringen Bauraumbedarf. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Strahlumlenkeinrichtung 24 einen Umlenkspiegel umfassen, der ausgebildet ist, um den ersten Strahlengang 16a und/oder den zweiten Strahlengang 16b umzulenken. Alternativ kann die Strahlumlenkeinrichtung 24 auch mehrere Strahlumlenkspiegel umfassen, wobei ein erster und zweiter Strahlumlenkspiegel Teile verschiedener Spiegel sind. Eine Nutzung eines gemeinsamen Spiegels, etwa eine zueinander gekippte oder geneigte Anordnung verschiedener Oberflächen, ermöglicht eine geringe Anzahl von Komponenten und einen geringen Bauraumbedarf. Alternativ oder zusätzlich kann die Strahlumlenkeinrichtung 24 eine Mehrzahl von Lichtwellenleitern umfassen, die zwischen einer Abbildungsoptik und dem Bildsensor 26 gekoppelt sind. Jeder Lichtwellenleiter kann beispielsweise Licht von der Abbildungsoptik hin zu zumindest einem Pixel auf dem jeweiligen Bildsensorbereich leiten. Obwohl jeder Lichtwellenleiter das Licht mehrerer Pixel leiten kann, ist es vorteilhaft, lediglich das Licht einer geringen Anzahl von höchstens 10, höchstens 5 oder höchstens 3, eines einzigen Pixels je Lichtwellenleiter zu leiten. Je geringer die Anzahl der Pixel gewählt wird, desto geringer ist das Übersprechen zwischen den einzelnen Pixeln. Hieraus wird deutlich, dass jeder Bildsensorbereich 28a und 28b eine Vielzahl von Pixeln aufweist, d. h. zumindest 100, zumindest 1000 oder zumindest 10.000.
Die Strahlumlenkeinrichtung 24 kann zwischen der optischen Einrichtung 12 und dem Bildsensor 26 angeordnet sein. Dies ermöglicht eine ggf. bündelnde Abbildung mittels der Abbildungsoptiken 14a und 14b so dass ein Flächenbedarf der Strahlumlenkeinrichtung 24 zum Umlenken der gebündelten Strahlengänge gering sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Strahlumlenkeinrichtung 24, etwa als Prisma oder als zumindest ein Umlenkspiegel gebildet, zwischen der optischen Einrichtung 12 oder deren Abbildungsoptiken 14a und 14b und dem Bildsensor 26 angeordnet sein. Alternativ kann eine so ausgeführte Strahlumlenkeinrichtung 24 auch so angeordnet sein, dass die Abbildungsoptiken 14a und 14b zwischen der Strahlumlenkeinrichtung 24 und dem Bildsensor 26 angeordnet sind. So kann etwa von dem 360°-Objektbereich 22 ausgehend zuerst eine Umlenkung mittels eines Umlenkspeigels und/oder einer Prismenoberfläche erfolgen und anschließend eine Beeinflussung des Strahlengangs mit den Abbildungsoptiken 14a bzw. 14b. Alternativ oder zusätzlich kann die Strahlumlenkeinrichtung 24 und zumindest eine der Abbildungsoptiken 14a oder 14b der optischen Einrichtung 12 ein gemeinsames Objektiv bilden, etwa indem eine Seite des Prismas oder ein strahlumlenkender Spiegel eine abbildende optische Funktion aufweisen, die der abbildenden Optischen Funktion der Abbildungsoptik 14a und/oder 14b entsprechen oder indem das strahlumlenkende Element 24 und das strahlbeeinflussende Element 14a/14b in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Das bedeutet, dass eine Anordnung der Abbildungsoptiken 14a und 14b und der Strahlumlenkeinrichtung 24 bzw. von Elementen hiervon vertauschbar und/oder kombinierbar ist, ohne dass hierin beschriebene Ausführungsbeispiele eingeschränkt werden, da unverändert eine Strahlumlenkung und eine Abbildung erfolgt.
In anderen Worten können bei einer Verwendung eines Prismas die Kameraobjektive mit den Enden so installiert werden, dass sie zueinander zeigen. In der Mitte werden 90°-Prismen so installiert, dass die Strahlen aus der Ebene um 90° nach unten auf den Sensor abgelenkt werden, so dass die Bilder aller Objektive auf den Sensor dargestellt werden. Es ist möglich, die Kameraobjektive mit den Enden so zu installieren, dass sie zueinander zeigen. Das Prisma kann beispielsweise aus einem soliden optischen Glaskörper mit einer Aluminiumbedampfung gebildet sein oder einfach als flacher Spiegel, der auf eine schräge Ebene aufgeklebt wird. Das Glas und/oder die Oberfläche können hierfür den praktischen optischen Anwendungen genügen, also ein optisches Glas sein, das eine vergütete Oberfläche aufweist. Bei einer Verwendung von Spiegeln können diese in der Mitte im 45°-Winkel so installiert werden, dass die Strahlen aus der Ebene um 90° nach unten auf den Sensor abgelenkt werden, so dass die Bilder aller Objektive auf dem Sensor dargestellt werden. Bei einer Verwendung von Lichtwellenleitern in der Strahlumlenkeinrichtung können die Kameraobjektive mit den Enden so installiert werden, dass sie zueinander zeigen. Jede Kamera wird mit einem Bündel aus Lichtleitern verbunden, die Anzahl an Lichtleitern kann genau der Anzahl der Pixel des jeweiligen entsprechenden Sensorsignals entsprechen. Auch hier werden die Bilder aller Objektive auf dem Sensor dargestellt. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass die Kameras frei positionierbar sind, d. h. sie können einen beliebigen Winkel zueinander aufweisen, auch anders als 180°. Nachteilig hieran ist jedoch, dass eine hohe Anzahl von Lichtleitfasern benötigt wird.
Obwohl die Bilderfassungsvorrichtung 10 so dargestellt ist, dass der 360°-Objektbereich durch den ersten Teilobjektbereich 18a und den zweiten Teilobjektbereich 18b vollständig erfasst wird, können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen Bilderfassungsvorrichtungen auch so gebildet sein, dass die optische Einrichtung zumindest eine dritte Abbildungsoptik zur Erfassung eines dritten Teilbereichs des 360°-Objektbereichs umfasst. In diesem Fall ist der dritte Teilobjektbereich von dem ersten Teilbereich 18a und dem zweiten Teilbereich 18b verschieden. Durch die Anordnung lediglich zweier Abbildungsoptiken, die gemeinsam den 360°-Objektbereich abbilden, ist jedoch eine geringe Anzahl von Komponenten, ein geringer Energiebedarf und ein geringer Bauraumbedarf, sowie ein geringes Gewicht der Vorrichtung möglich.
Obwohl der 360°-Objektbereich 22 so dargestellt ist, dass er umlaufend in einer x-/y-Ebene angeordnet ist, kann der 360°-Objektbereich zusätzlich in einer x-/z-Ebene und/oder einer y-/z-Ebene, die senkrecht hierzu angeordnet ist, angeordnet sein. Das bedeutet, die 360° des 360°-Objektbereichs können sich auf einen kugelartigen oder zumindest kugelähnlichen 360°-Objektbereich beziehen, der dreidimensional gebildet ist.
Ist die Bilderfassungsvorrichtung 10 ausgebildet, um den 360°-Objektbereich durch den ersten Teilobjektbereich 18a und den zweiten Teilobjektbereich 18b in Abwesenheit eines dritten Teilobjektbereichs zu erfassen, ist es vorteilhaft, wenn die Abbildungsoptiken 14a und 14b zusammengenommen einen Bildöffnungswinkel von zumindest 360° aufweisen. Hierfür kann beispielsweise die Abbildungsoptik 14a einen Bildöffnungswinkel α₁ und die Abbildungsoptik 14b einen Bildöffnungswinkel α₂ aufweisen, die jeweils zumindest 180° betragen. Weisen die Abbildungsoptiken 14a und 14b rotationssymmetrische optische Eigenschaften auf, so kann jeweils ein Teilobjektbereich 18a bzw. 18b erfassbar sein, der bezogen auf eine Kugeloberfläche größer ist als eine Hemisphäre, d. h. Halbkugel. Das bedeutet, dass die einander nicht überlappenden Bereiche der Teilobjektbereiche 18a und 18b sowie gegebenenfalls weiterer erfasster Teilobjektbereiche den 360°-Objektbereich vollständig abbilden können.
Zur Erfassung eines Bildöffnungswinkels α von mehr als 180° können hierfür ausgebildete Optiken genutzt werden, etwa sogenannte Fischaugenobjektive (Fisheye-Objektive). Die Optiken können Bildöffnungswinkel von mehr als 180°, mehr als 220°, mehr als 270° oder gar bis zu 310° aufweisen. Der Bildöffnungswinkel von α größer als 180° ermöglicht eine Beabstandung der Abbildungsoptiken 14a und 14b mit einem Abstand d zueinander. Ab einem abstandsbedingten, d. h., vom Abstand d und dem Öffnungswinkel α beeinflussten Abstand r von den Abbildungsoptiken 14a und 14b können die Teilobjektbereiche 18a und 18b wieder miteinander überlappen, so dass der 360°-Objektbereich vollständig erfasst wird. Eine Verzeichnung von Fischaugenlinsen kann auf Wiedergabeseite, d. h. einer Projektionseinrichtung, durch optische Maßnahmen, etwa ebenfalls eine Fischaugenlinse oder durch Software-Maßnahmen reduziert oder kompensiert werden. Hierbei sind jedoch keine größeren Berechnungen erforderlich.
Die Abbildungsoptiken 14a und 14b, die Strahlumlenkeinrichtung 24 und der Bildsensor 26 können ortsfest zueinander angeordnet sein, das bedeutet, die Ausrichtung kann starr zueinander sein. Dies ermöglicht eine feste Zuordnung von Bildpositionen in den Bildsensorbereichen 28a und 28b zu Koordinaten in dem 360°-Objektbereich. Das bedeutet, dass in den Bildsensorbereichen 28a und 28b wiedergegebene Bilder stets den, relativ zur Bilderfassungsvorrichtung 10, gleichen Ausschnitt des 360°-Objektbereichs 22 wiedergeben. Ein von dem Bildsensor 26 erhaltbares Sensorsignal 32 kann somit, unabhängig von einer weiteren Verarbeitung, gleichzeitig den gesamten 360°-Objektbereich wiedergeben.
Obwohl die Bildsensorbereiche 28a und 28b auch in Form unterschiedlicher Bildsensoren oder Chips gebildet sein können, sind beide Bildsensorbereiche 28a und 28b gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel Teil eines gemeinsamen Bildsensors, das bedeutet, auf einer gemeinsamen geschlossenen Bildsensor-Fläche angeordnet. Für einen geringen Bauraumbedarf kann es vorteilhaft sein, den Sensor mit einem auf die Anwendung angepassten Seitenverhältnis bereitzustellen, um nicht genutzte Chipfläche zu vermeiden. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Seitenverhältnis von 1:2 oder beispielsweise üblich genutzten 16:9 handeln, etwa wenn die Abbildungsoptiken konfiguriert sind, um kreisförmige Bilder nebeneinander zu projizieren. Dies ermöglicht eine optimale Ausnutzung des Bildsensors.
In anderen Worten ist eine Idee der vorliegenden Erfindung ist die optische Umleitung oder Umlenkung des Bildes von zwei oder mehreren Kameraobjektiven, um diese auf einem elektronischen Bildsensor abzubilden. Dadurch können die Bild- bzw. Videosignale von zwei oder mehreren Objektiven ohne weitere berechnende Signalverarbeitung in einem einzigen Datensignal, d. h. ein Videostream oder eine Bild- bzw. Filmdatei ausgegeben werden. Durch dieses Konzept kann ohne eine Stitching-bedingte oder Multiplexing-bedingte Berechnungslatenz eine 360°-Darstellung in Standbildern und Bewegbildern generiert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass im Objektiv oder nach dem Objektiv eine Strahlumlenkeinrichtung, etwa ein Prisma, befestigt wird, das den Bildstrahl, d. h. den Strahlengang, um 90° oder den benötigten Winkel, je nach Anordnung von Bildsensor zu Objektiv, ablenkt und auf einen Teil des parallel zur Objektivachse montierten Sensors projiziert. Das bedeutet, dass die Strahlumlenkeinrichtung und zumindest eine der Abbildungsoptiken der optischen Einrichtung ein gemeinsames Objektiv bilden können, etwa indem eine Seite des Prismas oder ein strahlumlenkender Spiegel eine abbildende optische Funktion aufweisen. Weitere Objektive, d. h. Abbildungsoptiken, die im 90°- oder 180°-Winkel zum ersten Objektiv angeordnet sind, können auf gleiche oder ähnliche Weise ihr Bild auf den Bildsensor projizieren. So können beispielsweise zwei, vier, sechs oder acht Bilder oder mehr auf einem Sensor entstehen, der diese dann in einem gesammelten Bild-Signal oder Video-Signal überträgt, was wiederum in Echtzeit in ein Übertragungsmedium, etwa das Internet, gestreamt, d. h. übertragen, werden kann.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Bilderfassungsvorrichtung 10 in einer x-/z-Ebene, die gegenüber der Darstellung in der 1 um 90° um die x-Achse gedreht ist. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Strahlengänge 16a und 16b jeweils durch nur einen Pfeil dargestellt. Es wird deutlich, dass der 360°-Objektbereich 22 auch in dieser Darstellung umlaufend, d. h. 360° umfassend gebildet ist.
Gemäß Ausführungsbeispielen kann sich der 360°-Objektbereich 22 aber auch darauf beziehen, dass lediglich eine Mantelfläche eines umlaufenden zylindrischen Objektbereichs erfasst wird, während beispielsweise Deckelflächen eines Zylinders nicht erfasst werden.
3 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht einer Bilderfassungsvorrichtung 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Abbildungsoptiken 14a und 14b sind beispielsweise als Fischaugenlinsen mit einem Bildöffnungswinkel von 220° gebildet. Zwischen der Abbildungsoptik 14a und der als Prisma gebildeten Strahlumlenkeinrichtung 24 sind drei Linsen 34a, 34b und 34c angeordnet. Die Linsen 34a bis 34c können beispielsweise als Sammellinsen gebildet sein. Obwohl eine Anordnung von drei Sammellinsen 34a, 34b und 34c dargestellt ist, kann alternativ auch eine andere Anzahl von Sammellinsen angeordnet sein, etwa eine, zwei oder mehr als drei. Alternativ kann auf eine Anordnung von Linsen 34a, 34b und/oder 34c auch verzichtet werden. Für einen geringen Bauraumbedarf kann die Linse 34a direkt mit der Abbildungsoptik 14a direkt mechanisch verbunden, d. h. gekoppelt, sein. Die weiteren Linsen 34b und 34c können ebenfalls direkt mit den benachbarten Linsen und/oder Optiken verbunden sein, so dass ein Linsenstapel entsteht. Die Linsen 34a, 34b und 34c ermöglichen, dass der Strahlengang der Abbildungsoptik 14a gebündelt und zumindest teilweise kollimiert wird, so dass eine Fläche, die auf der Strahlumlenkeinrichtung 24 zum Umlenken des Strahlgengangs benötigt wird, gering sein kann. In gleicher Weise können zwischen der Abbildungsoptik 14b und der Strahlumlenkeinrichtung 24 Linsen 34d, 34e und/oder 34f angeordnet sein.
Die Bildsensorbereiche 28a und 28b können auf dem Bildsensor getrennt voneinander sein, d. h. sie können so angeordnet sein, dass sie sich nicht überlappen. Dies ermöglicht eine vollständige Trennung der durch die Abbildungsoptiken 14a und 14b abgebildeten Teilbilder in den jeweiligen Bildsensorbereichen 28a und 28b. Die Abbildungsoptiken 14a und 14b können einander entgegengesetzte Blickrichtungen aufweisen, beispielsweise entlang der positiven und negativen x-Richtung. Zwar ist es auch vorstellbar, dass die Blickrichtungen der Abbildungsoptiken eine von 180° verschiedenen Blickwinkel aufweisen, jedoch ermöglicht der Blickwinkel von 180° in Kombination mit einer symmetrischen oder gleichen Ausbildung der Abbildungsoptiken 14a und 14b eine symmetrische Überlappung der Teilobjektbereiche in dem 360°-Objektbereich.
Eine Sensoroberfläche des Bildsensors kann senkrecht zu den Hauptblickrichtungen der Abbildungsoptiken 14a und/oder 14b angeordnet sein. Basierend auf der im Wesentlichen entgegengesetzten Blickrichtung der Abbildungsoptiken 14a und 14b kann die Strahlumlenkeinrichtung 24 ausgebildet sein, um die kollimierten oder unkollimierten Strahlengänge der Abbildungsoptiken 14a und 14b oder zumindest deren Hauptblickrichtung um 90° umzulenken, so dass die umgelenkten Strahlengänge im Wesentlichen senkrecht auf den Bildsensor 26 treffen. Entgegengesetzte Blickrichtungen bedeutet, dass bevorzugt eine symmetrische Anordnung der Abbildungsoptiken erfolgen kann.
Die Blickfelder der jeweiligen Abbildungsoptiken 14a und 14b können sich durch den Blickwinkel von mehr als 180° in einem Überlappbereich 36 überlappen, so dass der 360°-Objektbereich in dem Überlappbereich 36 zweifach erfassbar ist. Sind die Abbildungsoptiken 14a und 14b rotationssymmetrisch ausgebildet, kann der Überlappbereich ringförmig ausgestaltet sein. Der Überlappbereich 36 kann auch als Zylindermantelfläche mit variierender Wanddicke, d. h. von der Mitte aus entlang der positiven und negativen x-Richtung abnehmender Wanddicke, verstanden werden.
In anderen Worten, wenn die Schnittweite der Abbildungsoptik (Back Focal Length) des Objektivs oder der Abbildungsoptik, zu kurz für den optischen Weg des Lichts ist, kann durch eine Kombination aus Sammellinsen die Bildschärfe hergestellt werden.
Somit ermöglichen die Sammellinsen eine Verlängerung der Back Focal Length. Insbesondere kann das Verhältnis zwischen Lichtweg und Back Focal Length mittels der Sammellinsen eingestellt werden.
4 zeigt eine schematische Aufsicht auf den Bildsensor 26 umfassend die Bildsensorbereiche 28a und 28b, die getrennt, d. h. nicht überlappend zueinander auf dem Bildsensor 26 angeordnet sind. Obwohl die Bildsensorbereiche 28a und 28b beabstandet zueinander dargestellt sind, können sie auch direkt benachbart zueinander angeordnet sein, d. h. der Abstand beträgt NULL oder in etwa NULL. Wie es im Zusammenhang mit den 1 und 2 beschrieben ist, können sich die Teilbereiche 28a und 28b auch miteinander überlappen.
In schraffiert dargestellten Bildbereichen 38a und 38b der Bildbereiche 28a bzw. 28b kann beispielsweise der Überlappbereich 36, wie er in 3 dargestellt ist, abgebildet sein.
Durch die Überlappung der Aufnahmebereiche der Abbildungsoptiken kann hier eine redundante Bildinformation vorliegen, so dass ein Überlappen der Bildbereiche 28a und 28b in den Bildbereichen 38a und 38b bei einer Wiedergabe des Bildes zu geringen oder vernachlässigbaren Bildstörungen führt.
5 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Bilderfassungsvorrichtung 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassend vier Abbildungsoptiken 14a bis 14d zur Erfassung des 360°-Objektbereichs. Die Blickrichtungen, d. h. die Hauptstrahlrichtungen der Abbildungsoptiken 14a bis 14d sind in einer Ebene, etwa der x-/y-Ebene um jeweils 90° versetzt zueinander angeordnet. Die Bildöffnungswinkel der Abbildungsoptiken 14a bis 14d können zumindest 90° betragen, etwa zumindest 95° oder zumindest 100°. Die Strahlumlenkeinrichtung 24 kann als pyramidenförmige prismenähnliche Struktur gebildet sein, die eine Mantelfläche mit vier Reflexionsflächen aufweist. Jede Seitenfläche kann ausgebildet sein, um den Strahlengang einer Abbildungsoptik 14a, 14b, 14c oder 14d umzulenken.
Obwohl lediglich vier Abbildungsoptiken 14a bis 14d dargestellt sind, kann die Bilderfassungsvorrichtung 50 auch zusätzliche Abbildungsoptiken umfassen, etwa eine fünfte Abbildungsoptik, die entlang einer positiven z-Richtung und eine sechste Abbildungsoptik, die entlang einer negativen z-Richtung blickt. Alternativ hierzu kann der Bildöffnungswinkel auch asymmetrisch sein und beispielsweise den Öffnungswinkel von zumindest 90° in der x-/y-Ebene aufweisen und einen größeren Öffnungswinkel in der x-/z-Ebene aufweisen, so dass der 360°-Objektbereich dreidimensional voll umfänglich erfasst wird.
6 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Bilderfassungsvorrichtung 60 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bilderfassungsvorrichtung 60 kann beispielsweise die Bilderfassungsvorrichtung 10 umfassen und zusätzlich hierzu eine Verarbeitungseinrichtung 42 aufweisen. Die Verarbeitungseinrichtung 42 kann ausgebildet sein, um das Sensorsignal 32 von dem Bildsensor zu empfangen. Das Sensorsignal 32 kann eine Bildinformation bezüglich des 360°-Objektbereichs aufweisen, d. h. eine Darstellung der Teilbereiche auf dem Bildsensor 26 wiedergeben.
Die Verarbeitungseinrichtung 42 kann ausgebildet sein, um basierend auf dem Sensorsignal 32 des Bildsensors ein Bildsignal 44 zu erzeugen. Das Bildsignal 44 kann eine Abbildung des 360°-Objektbereichs wiedergeben. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass die Verarbeitungseinrichtung 42 das Bildsignal 44 so bereitstellen kann, dass eine Übertragung oder Speicherung der Bildinhalte des Sensorsignals 32 ermöglicht ist. Dies kann beispielsweise die Codierung des Bildsignals gemäß den Anforderungen eines Bildstandards, etwa hochauflösend (HD), ultrahochauflösend (UHD) oder dergleichen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitungseinrichtung 42 ausgebildet sein, um das Bildsignal 44 den Anforderungen eines Videostandards entsprechend auszugeben, etwa gemäß einem Standard der Expertengruppe für bewegte Bilder (Moving Picture Experts Group MPEG). Die Verarbeitungseinrichtung kann ausgebildet sein, um eine Bildvorverarbeitung auszuführen, etwa eine Bildglättung, wie er im Zusammenhang mit der 4 dargestellt ist. Dies kann auch so verstanden werden, dass das Bildsignal 44 eine direkte Projektion des 360°-Objektbereichs auf einem Wiedergabegerät, etwa einem Projektor oder einem Beamer, ermöglicht.
Obwohl die Bilderfassungsvorrichtung 40 so beschrieben ist, dass die Verarbeitungseinrichtung 42 mit der Bilderfassungsvorrichtung 10 gekoppelt ist, kann auch eine andere Bilderfassungsvorrichtung, etwa die Bilderfassungsvorrichtung 30 oder 50 Teil der Bilderfassungsvorrichtung 60 sein.
Basierend auf der höchstens teilweisen Überlappung der Bildsensorbereiche auf dem Bildsensor und basierend auf einer ortsfesten Ausrichtung der Abbildungsoptiken bezüglich der Strahlumlenkeinrichtung und des Bildsensors kann die Verarbeitungseinrichtung das Bildsignal 44 ohne eine weitere Ausrichtung der Teilbilder in dem jeweiligen Teilbereich ausgeben. Das bedeutet, dass die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein kann, um das Bildsignal 44 aus einem auf einen ersten Teilbereich des Bildsensors abgebildeten ersten Teilbild und einem auf dem zweiten Teilbereich des Bildsensors abgebildeten zweiten Teilbild zu erzeugen, ohne die Teilbilder aufeinander auszurichten. Das bedeutet, die Verarbeitungseinrichtung kann ausgebildet sein, um das Bildsignal 44 ohne die Anwendung eines Stitchings bereitzustellen, während das Bildsignal 44 gleichzeitig eine Wiedergabe des 360°-Objektbereichs ermöglicht, ohne dass ein Stitching erforderlich ist.
Das Bildsignal 44 kann beispielsweise Meta-Informationen aufweisen, die eine Auskunft darüber geben, mit welcher Art, welchem Typ oder welcher Konfiguration von Bilderfassungsvorrichtung das übertragene Bild erfasst wurde, um eine Zuordnung zu Projektionseinrichtungen während einer Wiedergabe des Bildsignals 44 zu ermöglichen. Die Metainformationen können dem Bildsignal 44 durch die Verarbeitungseinrichtung 42 zugeordnet und/oder diesem integriert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um das Bildsignal 44 ohne ein Multiplexen zu erzeugen. Unter einem Multiplexen kann ein Vorgang verstanden werden, bei dem das auf den ersten Teilbereich des Bildsensors abgebildete erste Teilbild und das auf dem zweiten Teilbereich des Bildsensors abgebildete zweite Teilbild sequenziell nacheinander abgetastet und in einem gemeinsamen Signal übertragen oder sequenziell nacheinander übertragen würden.
7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Bilderfassungssystems 70, das eine erste Bilderfassungsvorrichtung 10a und eine zweite Bilderfassungsvorrichtung 10b aufweist, die jeweils so gebildet sind, wie es im Zusammenhang mit der Bilderfassungsvorrichtung 10 beschrieben ist. Die Bilderfassungsvorrichtungen 10a und 10b sind dabei räumlich benachbart, d. h. sie weisen bspw. einen geringen Abstand von weniger als 10 cm, weniger als 8 cm oder weniger als 5 cm zueinander auf.
Bezüglich des 360°-Objektbereichs können sich die Bilderfassungsvorrichtungen 10a und 10b jeweils gegenseitig abschatten, d. h. anstelle des Objektbereichs wird die jeweils andere Bilderfassungsvorrichtung erfasst oder abgebildet. Für die Generierung eines für eine dreidimensionale Darstellung geeigneten Bild- oder Videosignals ist eine Disparität zwischen zwei einzelnen Aufnahmen vorteilhaft, so dass durch die Beabstandung der Bilderfassungsvorrichtungen und die im Wesentlichen stereoskope Erfassung des 360°-Objektbereichs durch das Bilderfassungssystem 70 eine Bereitstellung von dreidimensionalen Bild- oder Videoinformationen ermöglicht ist. Dass der 360°-Objektbereich im Wesentlichen stereoskop erfassbar ist, kann dahin gehend verstanden werden, dass eine vollständige stereoskope Abtastung zu einem einzigen Zeitpunkt oder während einer einzigen Bildaufnahme durch die gegenseitige Abschattung der Bilderfassungsvorrichtungen nur bedingt oder nicht möglich ist. D. h. im Wesentlichen stereoskop bedeutet hier stereoskop unter Vernachlässigung der gegenseitigen Abschattung. Durch eine Bewegung oder Drehung des Bilderfassungssystems 70 kann jedoch eine veränderliche Orientierung des Bilderfassungssystems 70 relativ zu dem 360°-Objektbereich erhalten werden, so dass unterschiedliche Teilbilder in den Teilbereichen der Bildsensoren generiert werden. Durch den Verzicht auf Stitching und Multiplexen würden so voneinander verschiedene Bilder erhalten. Allerdings kann die Abschattung so gering ausfallen, dass der Funktionalitätsgewinn im Sinne von Echtzeit und reduzierter Verlustleistung bzw. Verlustwärme so groß sein, dass geringe Abschattungen vernachlässigbar sind.
Der Begriff Echtzeit soll hier so verstanden werden, dass lediglich eine geringe, nicht störende Verzögerung oder Latenz zwischen dem Erfassen des 360°-Objektbereichs und einer Darstellung desselben, erforderlich ist. Eine derartige Latenz kann durch die Erfassung des Objektbereichs, die Bereitstellung und Übertragung des Bildsignals und die Darstellung des Bildes beeinflusst sein. Applikationsspezifisch können hierfür unterschiedliche Anforderungen gestellt werden. So kann beispielsweise in der Telekommunikation eine Verzögerung zwischen Erfassen und Darstellen von weniger als 0,5 Sekunden, weniger als 0,3 Sekunden oder weniger als 0,2 Sekunden erforderlich sein. Für Spieleanwendungen können strengere Anforderungen gelten, etwa weniger als 0,1 Sekunden, weniger als 0,05 Sekunden oder noch weniger. Zwar können durch Datenübertragungen etwa auf den Server und eine Rückübertragung auf ein Endgerät auch Verzögerungen, etwa im Bereich von 5–10 Sekunden entstehen, hierbei handelt es sich jedoch nicht um durch die Bilderfassung und Projektion herrührende Verzögerungen. Diese Verzögerungen können bspw. durch peer-to-peer Verbindungen (Teilnehmer zu Teilnehmer Verbindungen) zumindest teilweise vermieden werden.
Das Bilderfassungssystem 70 kann eine Verarbeitungseinrichtung aufweisen, etwa die Verarbeitungseinrichtung 42. Die Verarbeitungseinrichtung kann die Bildsensorsignale der Bildsensoren beider Bilderfassungsvorrichtungen 10a und 10b empfangen. Die Verarbeitungseinrichtung 42 kann beispielsweise ausgebildet sein, um basierend auf dem jeweils einfach erfassten Bereich des 360°-Objektbereichs, d. h. der Bereich, der für die andere Bilderfassungsvorrichtung 10a oder 10b nicht sichtbar ist, mittels Bildverarbeitung hin zu einem dreidimensionalen Bild zu berechnen. Dies ist ohne hohe Rechenleistung möglich und beispielsweise aus Fernsehgeräten bekannt, die aus einem zweidimensionalen Bild ein dreidimensionales Bild berechnen können.
Bilderfassungsvorrichtungen und/oder Bilderfassungssysteme gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen ermöglichen die gleichzeitige Darstellung der Teilbilder auf dem Bildsensor, so dass ein synchroner Datenstrom basierend auf dem Sensorsignal 32 erhalten werden kann. Mittels eines einzigen Datenstroms kann somit der 360°-Objektbereich übertragen oder gespeichert werden. Es wird hierfür nur ein Kameramodul benötigt, was Kosten und elektrische Energie gegenüber einer Verwendung von mehreren Kameras spart. Hierin beschriebene Ausführungsbeispiele sind als mobiles Modul realisierbar. So können etwa USB-Module (USB = universeller serieller Bus) realisiert werden, die mit einem Mobilfunkgerät, etwa einem Smartphone oder Tablet, koppelbar sein können, um über eine Datenverbindung des Mobilfunkgeräts den Videostream zu übertragen, etwa in Form des Bildsignals 44. Die Verarbeitungseinrichtung 42 kann somit auch ein Teil des Mobilfunkgeräts sein. Ein veränderliche oder konstante Bandbreite oder Bitrate des Videostreams kann von einer Auflösung oder Abtastrate des Bildsensors beeinflusst sein, die unabhängig von einander veränderlich sein können.
In anderen Worten kann das Bilderfassungssystem 70 umfassend ein linkes Auge und ein rechtes Auge beschrieben werden. Hierin verwendete Begriffe „oben”, „unten”, „links”, „rechts”, „vorne” und „hinten” dienen lediglich der Klarstellung und sollen nicht einschränkend verwendet werden. Es versteht sich, dass durch eine variierende Orientierung der Vorrichtung im Raum die vorangehenden Begriffe wechselseitig vertauschbar sind, ohne die Lehre hierin beschriebener Ausführungsbeispiele einzuschränken.
8 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht einer Bildprojektionsvorrichtung 80 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bildprojektionsvorrichtung 80 umfasst einen Bildgenerator 46, der ausgebildet ist, um ein erstes Teilbild in einem Bildbereich 48a und ein zweites Teilbild in einem Bildbereich 48b darzustellen. Bei dem Bildgenerator 46 kann es sich beispielsweise um ein Display oder eine mit einer Hintergrundbeleuchtung versehene Pixelmatrix handeln, die ausgebildet ist, um ein Bildsignal 52 darzustellen. Bei dem Bildsignal 52 kann es sich beispielsweise um das Sensorsignal 32 oder das Bildsignal 44 handeln. Der Bildgenerator ist somit konfiguriert, um ein Bild auszugeben, dass mittels Abbildungsoptiken auf eine Projektionsfläche projizierbar ist.
Die anderen Komponenten der Bildprojektionsvorrichtung 80 können ähnlich oder gar identisch sein, wie die Komponenten von Bilderfassungsvorrichtungen gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen, etwa der Bilderfassungsvorrichtung 30. Die in den Bildbereichen 48a und 48b dargestellten Teilbilder können basierend auf der Strahlumlenkeinrichtung 24 von eben jener auf die Abbildungsoptiken 14a und 14b umgelenkt werden und durch die Abbildungsoptiken 14a und 14b auf einen 360°-Projektionsbereich 54 projiziert werden. Der 360°-Projektionsbereich 54 kann einen ersten Teilprojektionsbereich 56a umfassen, auf dem das in dem Bildbereich 48a dargestellte Bild projiziert wird. In gleicher Weise kann das in dem Bildbereich 48b dargestellte Bild auf einen Teilprojektionsbereich 56b des 360°-Projektionsbereichs 54 projiziert werden.
Der 360°-Projektionsbereich 54 kann beispielsweise eine Leinwand, eine Wandfläche oder eine Ebene oder gekrümmte Projektionswand sein. Der 360°-Projektionsbereich kann ebenso wie der 360°-Objektbereich ein einer Ebene oder im Raum umlaufend 360° aufweisen. Ein mit einer Bilderfassungsvorrichtung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen erfasstes Bild kann eine Information über eine 360°-Darstellung des Objektbereichs aufweisen und unter Verwendung der Bildprojektionsvorrichtung 80 so dargestellt werden, dass die 360°-Darstellung wiedergegeben wird. Es versteht sich, dass durch Entfernung oder Abschattung von Bereichen des 360°-Bildes auch ein geringerer Teil des 360°-Projektionsbereichs darstellbar ist, wobei dies nicht zu einer Einschränkung hierin beschriebener Lehren führt. Hierfür können bspw. die Metainformationen genutzt werden, so dass eine Verarbeitungseinrichtung der Bildprojektionsvorrichtung 80 eine Zuordnung ausführen kann, welche Teilbereiche darzustellen sind.
Aus der Zusammenschau der Bilderfassungsvorrichtung 30 und der Bildprojektionsvorrichtung 80 wird insbesondere deutlich, dass durch die Aussparung des Stitchings keine Nachteile in der Wiedergabe der erfassten 360°-Szene entstehen. Auch wenn die Abbildungsoptiken der Bildprojektionsvorrichtung 80 anders als die der Bilderfassungsvorrichtung gebildet sein sollten, etwa basierend auf einer Anpassung an einen Projektionsraum bzw. den 360°-Projektionsbereich 54, so ist durch eine ortsfeste Zuordnung der Bildbereiche 48a und 48b zu der Strahlumlenkeinrichtung 24 und den Abbildungsoptiken 14a und 14b eine Wiedergabe des Bildsignals 52 ohne Stitching oder Multiplexing möglich. Unterschiede in den Abbildungsoptiken der Erfassungseinrichtung und der Projektionseinrichtung, etwa unterschiedliche Verzerrungen, können auch unter Verwendung einer Verarbeitungseinrichtung berücksichtigt werden.
Das bedeutet, dass die optische Einrichtung eine erste Abbildungsoptik 14a zur Beeinflussung eines ersten optischen Strahlengangs und eine zweite Abbildungsoptik 14b zur Beeinflussung eines zweiten optischen Strahlengangs umfasst. Die Beeinflussung kann reziprok oder komplementär zu der Beeinflussung in der Bilderfassungsvorrichtung 10 erfolgen.
Die Strahlumlenkeinrichtung 24 kann zwischen der optischen Einrichtung und dem Bildgenerator 46 angeordnet sein und ist ausgebildet, um den ersten optischen Strahlengang von einem ersten Bildbereich 48a des Bildgenerators 46 auf einen ersten Teilprojektionsbereich 56a des 360°-Projektionsbereichs 54 zu lenken, und um den zweiten optischen Strahlengang von einem zweiten Bildbereich 48b des Bildgenerators 46 auf einen zweiten Teilprojektionsbereich 56b des 360°-Projektionsbereichs 54 zu lenken. Die beiden Teilprojektionsbereiche 56a und 56b überlappen höchstens teilweise miteinander, ebenso wie die beiden Bildbereiche 48a und 48b.
Eine Verarbeitungseinrichtung der Bildprojektionsvorrichtung kann ausgebildet sein, um mit einer Maske mit weichen Kanten den Überlappbereich 38a oder 38b sanft zu überblenden, um die beiden Halbkugeln, d. h. Teilbilder, zusammenzusetzen.
Durch die vergleichbare Ausgestaltung der optischen Einrichtung verglichen mit der Bilderfassungsvorrichtung kann die Abbildungsoptik 14a somit ausgebildet sein, um ein erstes Teilbild auf den ersten Teilprojektionsbereich des 360°-Projektionsbereichs zu projizieren und um ein zweites Teilbild auf den zweiten Teilprojektionsbereich des 360°-Projektionsbereichs zu projizieren. Ebenso ist es vorstellbar, dass die Bildprojektionsvorrichtung weitere Abbildungsoptiken umfasst, wie es im Zusammenhang mit der Bilderfassungsvorrichtung 50 beschrieben ist. Jedem auf dem Bildgenerator dargestellten Teilbild, das auf den 360°-Projektionsbereich dargestellt werden soll, kann eine Abbildungsoptik zugeordnet sein. Somit ist es auch vorstellbar, dass nur einige der Teilbilder dargestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die optische Einrichtung lediglich zwei Abbildungsoptiken in Abwesenheit einer dritten Abbildungsoptik zur Projektion eines dritten Teilprojektionsbereichs des 360°-Projektionsbereichs, das bedeutet, dass die Teilprojektionsbereiche 56a und 56b den 360°-Projektionsbereich 54 bilden.
Insbesondere können die Abbildungsoptiken 14a und/oder 14b als Fischaugenlinsen mit einem Blickwinkel von zumindest 180° gebildet sein.
Weiterhin können die Abbildungsoptiken mit einer Sammellinse oder mit mehreren Sammellinsen in Verbindung stehen, das bedeutet, dass die optische Einrichtung der Bildprojektionsvorrichtung zumindest eine Sammellinse umfassen kann, die mit der ersten oder zweiten Abbildungsoptik auf einer dem Bildgenerator zugewandten Seite der Abbildungsoptik gekoppelt ist.
Wie es im Zusammenhang mit hierin beschriebenen Bilderfassungsvorrichtungen erläutert ist, kann die Strahlumlenkeinrichtung der Bildprojektionsvorrichtung und zumindest eine der Abbildungsoptiken der optischen Einrichtung ein gemeinsames Objektiv bilden und/oder eine Anordnung der Strahlumlenkeinrichtung zu den Abbildungsoptiken vertauschbar sein. Ebenso ist es möglich, die Strahlumlenkeinrichtung zwischen der optischen Einrichtung und dem Bildsensor anzuordnen.
Wie es im Zusammenhang mit der Strahlumlenkeinrichtung 22 der Bilderfassungsvorrichtungen beschrieben ist, kann die Strahlumlenkeinrichtung 22 auch für die Bildprojektionsvorrichtung so gebildet sein, dass die Strahlumlenkeinrichtung ein Prisma, einen Umlenkspiegel oder einen oder mehrere Lichtwellenleiter, bevorzugt einen Lichtwellenleiter je dargestelltem Pixel, umfasst. Die Abbildungsoptiken können so zueinander ausgerichtet sein, dass sie eine einander entgegengesetzte Blickrichtung aufweisen, wobei die Strahlumlenkeinrichtung so gebildet ist, dass der Strahlengang zwischen dem Bildgenerator und der Abbildungsoptik 14a sowie der Strahlengang zwischen dem Bildgenerator und der Abbildungsoptik 14b um 90° umgelenkt wird.
Es sind ebenfalls Projektionsvorrichtungen vorstellbar, bei denen in Analogie zu dem Bilderfassungssystem 70 zwei Bildprojektionsvorrichtungen miteinander gekoppelt sind, um ein stereoskopes Bild auf den 360°-Projektionsbereich zu projizieren, um eine 3D-Wahrnehmung zu ermöglichen. Ausführungsbeispiele können primär für den Heimbereich konzipiert sein. Dort wird oft auf Wände und/oder Möbel projiziert, gebeamt. Hierfür kann es ausreichend sein, eine möglichst exakte Abbildung nur für den sogenannten „interessanten Bereich” (region of interest), also beispielsweise die Bühne bei einem Konzert oder einer Theateraufführung bereitzustellen. Der Rest der Projektion kann lediglich eine ambiente Stimmung schaffen, um den Zuschauer in ein Konzert oder in einen Theatersaal zu versetzen.
In anderen Worten kann der Projektor gleichgebildet sein, wie die Kamera, nur dass anstelle des Bildsensors der Bildgenerator angeordnet wird. Das bedeutet, dass der Bildgenerator, Beamer, ebenso wie der Sensor ein Seitenverhältnis von 1:2 oder 16:9 aufweisen kann.
9 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Bildübertragungssystems 90. Das Bildübertragungssystem 90 umfasst die Bilderfassungsvorrichtung 10 und die Bildprojektionsvorrichtung 80. Alternativ oder zusätzlich kann das Bildübertragungssystem 90 auch eine andere Bilderfassungsvorrichtung 30, 50 oder 60 oder ein Erfassungssystem 70 umfassen. Die Bilderfassungsvorrichtung 10 ist ausgebildet, um ein Übertragungssignal 58 bereitzustellen. Die Bildprojektionsvorrichtung 80 ist konfiguriert, um das Übertragungssignal 58 zu empfangen. Das Übertragungssignal 58 kann das Sensorsignal 32 und das Bildsignal 44 und/oder ein hiervon abgeleitetes Signal sein, welches die Bildinformationen des Bildsensors 26 zumindest in rekonstruierbarer Art und Weise umfasst. Das bedeutet, dass das Übertragungssignal 58 das Bildsignal 52 sein kann.
Das Übertragungssignal 58 kann über eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsleitung, etwa eine Telefonverbindung, eine Internetverbindung, eine Mobilfunkverbindung oder dergleichen übertragen werden. Alternativ ist das Übertragungssignal 58 auf einen elektronischen Datenspeicher speicherbar, d. h. es erfolgt keine direkte Übertragung, sondern eine Hinterlegung des Signals auf einem Datenspeicher.
Basierend auf dem geringen Umfang des Berechnungsaufwands dadurch, dass auf Stitching und Multiplexing verzichtet wird, ist die Übertragung des Übertragungssignals 58 bzw. der optischen Wiedergabe des 360°-Objektbereichs 22 in Echtzeit möglich. Dies ist insbesondere vorteilhaft für Anwendungen in der Unterhaltung, etwa für Sportveranstaltungen oder Konzerte, in der Sicherheits- und Überwachungstechnik, in der Berichterstattung, in Telepräsenzanwendungen oder Konferenzen, d. h. für Telekommunikationsanwendungen, bei der die Übertragung von Sprachdaten zeitkritisch ist, in der Reisewirtschaft oder bei einer Steuerung von Robotern und dergleichen, etwa in kontaminierten Bereichen wie etwa Kraftwerken. Das bedeutet, dass sowohl mit einer Bilderfassungsvorrichtung, mit Bilderfassungssystemen, mit Bildprojektionsvorrichtungen und/oder Bildübertragungssystemen gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen in Anwendungen in Märkten der Unterhaltungsindustrie, der Sicherheitsindustrie, im Konsumentenmarkt (Consumer Market), etwa zum Teilen von Erlebnissen in sozialen Medien, in der Robotik, im Sport oder allgemein im Fernsehen realisierbar sind. Diese Anwendungen umfassen Anwendungen für virtuelle Realität (Virtual Reality) für Videos und Bilder, sphärische 360°-Aufnahmen von Szenen, eine Ermöglichung von Real-Time, d. h. Echtzeit, Streaming-Diensten von 360°-Videos, eine 360°-Berichterstattung in Echtzeit oder Anwendungen im Bereich der virtuellen Teleportation.
Hierin beschriebene Bildprojektionsvorrichtungen können ebenso in kompakter Bauweise herstellbar sein, wie es vorangehend für Bilderfassungsvorrichtungen und Bilderfassungssysteme beschreiben ist.
10 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens 1000 zum Erfassen eines 360°-Objektbereichs, etwa dem 360°-Objektbereich 22. Das Verfahren umfasst einen Schritt 1010, in welchem ein Bildsensor bereitgestellt wird. In einem Schritt 1020 erfolgt ein Beeinflussen eines ersten optischen Strahlengangs mit einer ersten Abbildungsoptik und Beeinflussen eines zweiten optischen Strahlengangs mit einer zweiten Abbildungsoptik, um einen 360°-Objektbereich zu erfassen. In einem Schritt 1030 erfolgt ein Lenken des ersten optischen Strahlengangs auf einen ersten Bildsensorbereich des Bildsensors mit einer Strahlumlenkeinrichtung zwischen der optischen Einrichtung und dem Bildsensor. In einem Schritt 1040 erfolgt ein Lenken des zweiten optischen Strahlengangs mit der Strahlumlenkeinrichtung auf einen zweiten Bildsensorbereich des Bildsensors, der höchstens teilweise mit dem ersten Bildsensorbereich überlappt.
11 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens 1100 zum Projizieren eines Bildes. In einem Schritt 1110 erfolgt ein Darstellen eines Bildes mit einem Bildgenerator aus einem empfangenen Bildsignal. In einem Schritt 1120 erfolgt ein Beeinflussen eines ersten optischen Strahlengangs mit einer ersten Abbildungsoptik einer Strahlumlenkeinrichtung einer optischen Einrichtung und ein Beeinflussen eines zweiten optischen Strahlengangs mit einer zweiten Abbildungsoptik der optischen Einrichtung, um das Bild auf einen 360°-Projektionsbereich zu projizieren. In einem Schritt 1130 erfolgt ein Lenken des ersten optischen Strahlengangs von einem ersten Bildbereich des Bildgenerators auf einen ersten Teilprojektionsbereich des 360°-Projektionsbereichs mit einer Strahlumlenkeinrichtung zwischen der optischen Einrichtung und dem Bildgenerator, und ein Lenken des zweiten optischen Strahlengangs von einem zweiten Bildbereich des Bildgenerators auf einen zweiten Teilprojektionsbereich des 360°-Projektionsbereichs, wobei der erste Bildbereich und der zweite Bildbereich höchstens teilweise miteinander überlappen.
12 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines Objektivs 120, das eine Abbildungsoptik umfasst, etwa die Abbildungsoptik 14a. Ferner weist das Objektiv 120 ein Gehäuse 62 auf, das an der Abbildungsoptik 14a angeordnet ist. Alternativ kann die Abbildungsoptik 14a auch innerhalb des Gehäuses 62 angeordnet sein. Das Gehäuse 62 könnte auch von der Abbildungsoptik 14a beabstandet sein, wenn ein dadurch erhaltener Eintritt von Falschlicht in den Strahlengang der Abbildungsoptik 14a vernachlässigbar ist.
Eine oder mehrere Linsen 64a, 64b und/oder 64c können in dem Gehäuse 62 angeordnet sein und ausgebildet sein, um die Abbildung des Teilbereichs des 360°-Objektbereichs zu beeinflussen. Bspw. können die Linsen 64a, 64b und/oder 64c ausgelegt sein, um einen Schärfepunkt der Abbildungsoptik 14a bezogen auf die Abbildungsoptik 14a nach hinten zu verschieben, d. h. die back focal length zu verlängern. Die als Spiegel ausgebildete Strahlumlenkeinrichtung 24 kann in dem Gehäuse 62 angeordnet sein oder außerhalb davon. Das bedeutet, dass die Abbildungsoptik 14a und/oder 14b und die Strahlumlenkeinrichtung 24 ein gemeinsames Objektiv bilden können.
Bspw. kann eine Bilderfassungsvorrichtung oder eine Bildprojektionsvorrichtung gemäß hierin beschriebener Ausführungsbeispiele zwei oder mehr Objektive 120 umfassen, um den 360°-Objektbereich zu erfassen oder um den 360°-Projektionsbereich zu projizieren.
Innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 62 kann ein optionales Filter 66 angeordnet sein, das in einem Verlauf des Strahlengangs mit einer Blickrichtung oder einer Hauptstrahlrichtung 68 angeordnet ist. Das Filter 68 kann ausgebildet sein, um manche, ggf. unerwünschte Wellenlängenbereiche eines erfassten oder generierten Lichts zu filtern, etwa einen Ultraviolett- und/oder Infrarotbereich.
Hierin beschriebene Ausführungsbeispiele ermöglichen eine kompakte Baugröße für mobile Anwendungen durch Vermeidung von aufwendiger Elektronik, die für das Zusammenrechnen (Stitching) der Bilder zuständig und erforderlich wäre. Ferner wird eine Reduzierung der Anzahl der benötigten Sensoren ermöglicht, im Minimalfall bis hin zu einem Bildsensor. Ferner ermöglicht die Übertragung aller erfassten (Teil-)Bilder in einem Videostream, eine autonome Kamera mit eingebautem Webserver zu realisieren, die ohne zusätzlichen Computer oder Recheneinheit direkt in das Internet streamen kann. Bekannte Ansätze versuchen das Problem mittels Elektronik zu lösen. Jedoch ist es der Elektronik nicht möglich, die Aufgabe des Bilderzusammenrechnens, des sogenannten „Stitchings”, in ähnlich kompakter und qualitativer Weise zu erfüllen.
In anderen Worten ermöglichen es hierin beschriebene Ausführungsbeispiele, die elektronische Bildverarbeitung, Multiplexing und Stitching durch eine optische Lösung zu schaffen. Dies ermöglicht auf analogem, optischem Weg ohne Latenz eine Darstellung und Erfassung der Einzelbilder auf einem Bildsensor. Obwohl auch mehrere Bildsensoren, etwa für jeden Teilbildbereich einer, angeordnet sein können, ist nur noch ein Bildsensor erforderlich, was weitere Elektronik für die Bildverarbeitung spart. Dies kann sowohl eine Anzahl von Komponenten, mithin eine Komplexität und Kosten reduzieren und zum anderen auch den Energieverbrauch reduzieren, so dass bei gleicher Betriebsdauer ein Akku mit geringerer Kapazität verwendet werden kann, insbesondere für mobile Anwendungen. Ferner sind durch den geringeren Energieverbrauch auch die Aufheizung der Kamera gering, es werden somit wenige oder keine Kühlvorrichtungen benötigt, was weitere synergetische Vorteile bringt. Deshalb sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Kameras, die ohne Kühlvorrichtung gebildet sind.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Bilderfassungsvorrichtung (10; 30; 50; 60) mit: einem Bildsensor (26); einer zur Erfassung eines 360°-Objektbereichs (22) eingerichteten optischen Einrichtung (12) umfassend eine erste Abbildungsoptik (14a) zur Beeinflussung eines ersten optischen Strahlengangs (16a) und eine zweite Abbildungsoptik (14b) zur Beeinflussung eines zweiten optischen Strahlengangs (16b); und einer Strahlumlenkeinrichtung (24), die ausgebildet ist, um den ersten optischen Strahlengang (16a) auf einen ersten Bildsensorbereich (28a) des Bildsensors (26) und den zweiten optischen Strahlengang (16b) auf einen zweiten Bildsensorbereich (28b) des Bildsensors (26), der höchstens teilweise mit dem ersten Bildsensorbereich (28a) überlappt, zu lenken.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die erste Abbildungsoptik (14a) ausgebildet ist, um einen ersten Teilobjektbereich (18a) des 360°-Objektbereichs (22) zu erfassen und bei der die zweite Abbildungsoptik (14b) ausgebildet ist, um einen zweiten Teilobjektbereich (18b) des 360°-Objektbereichs (22) zu erfassen.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der sich der erste Teilbereich (18a) und der zweite Teilbereich (18b) gegenseitig überlappen.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der die optische Einrichtung (12) in Abwesenheit einer dritten Abbildungsoptik zur Erfassung eines dritten Teilbereichs des 360°-Objektbereichs (22) gebildet ist; wobei der erste Teilbereich (18a) und der zweite Teilbereich (18b) den 360°-Objektbereich (22) bilden.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die erste und/oder zweite Abbildungsoptik (14a, 14b) mit einem Blickwinkel (α) von mehr als 180° gebildet ist.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die optische Einrichtung (12) eine Sammellinse (34a–c) umfasst, die mit der ersten Abbildungsoptik (14a) auf einer dem Bildsensor (26) zugewandten Seite der ersten Abbildungsoptik (14a) gekoppelt ist.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Bildsensor (26) ausgebildet ist, um ein Sensorsignal (32) auszugeben, das eine Bildinformation bezüglich des 360°-Objektbereichs (22) aufweist.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die eine Verarbeitungseinrichtung (42) aufweist, die ausgebildet ist, um basierend auf einem Sensorsignal (32) des Bildsensors (26) ein Bildsignal (44; 52; 58) zu erzeugen, das eine Abbildung des 360°-Objektbereichs (22) wiedergibt.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der die Verarbeitungseinrichtung (42) ausgebildet ist, um das Bildsignal (44; 52; 58) aus einem auf den ersten Teilbereich (28a) des Bildsensors (26) abgebildeten ersten Teilbild und einem auf den zweiten Teilbereich (28b) des Bildsensors (26) abgebildeten zweiten Teilbild zu erzeugen, ohne die Teilbilder auf einander auszurichten.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, bei der die Verarbeitungseinrichtung (42) ausgebildet ist, um das Bildsignal (44) ohne ein Multiplexen zu erzeugen.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Strahlumlenkeinrichtung (24) zumindest eines aus einem Prisma, einem Umlenkspiegel, und einem Lichtwellenleiter umfasst.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die erste Abbildungsoptik (14a) und die zweite Abbildungsoptik (14b) eine entgegengesetzte Blickrichtung aufweisen, und bei der die Strahlumlenkeinrichtung (24) ausgebildet ist, um den ersten Strahlengang (16a) und den zweiten Strahlengang (16b) jeweils um im Wesentlichen 90° umzulenken.
Bilderfassungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Strahlumlenkeinrichtung (24) und zumindest eine der Abbildungsoptiken (14a, 14b) der optischen Einrichtung (12) ein gemeinsames Objektiv (120) bilden.
Bilderfassungssystem (70) mit einer ersten Bilderfassungsvorrichtung (10a) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche und einer zweiten Bilderfassungsvorrichtung (10b) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Bilderfassungsvorrichtung (10a) und die zweite Bilderfassungsvorrichtung (10b) so angeordnet sind, dass der 360°-Objektbereich (22) im Wesentlichen stereoskop von dem Bilderfassungssystem (70) erfassbar ist.
Bildprojektionsvorrichtung (80) mit: einem Bildgenerator (46), der ausgebildet ist, um aus einem empfangenen Bildsignal (52) ein Bild darzustellen; einer zur Projektion des Bildes auf einen 360°-Projektionsbereich (54) eingerichteten optischen Einrichtung (12) umfassend eine erste Abbildungsoptik (14a) zur Beeinflussung eines ersten optischen Strahlengangs (16a) und eine zweite Abbildungsoptik (14b) zur Beeinflussung eines zweiten optischen Strahlengangs (16b); und einer Strahlumlenkeinrichtung (24), die ausgebildet ist, um den ersten optischen Strahlengang (16) von einem ersten Bildbereich (48a) des Bildgenerators (46) auf einen ersten Teilprojektionsbereich (56a) des 360°-Projektionsbereichs (54) und den zweiten optischen Strahlengang (16b) von einem zweiten Bildbereich (48b) des Bildgenerators (46) auf einen zweiten Teilprojektionsbereich (56b) des 360°-Projektionsbereich (54) zu lenken, wobei der der zweite Bildbereich (48b) höchstens teilweise mit dem ersten Bildbereich (48a) überlappt.
Bildübertragungssystem (90) mit: einer Bilderfassungsvorrichtung (10; 30; 50; 60) gemäß einem der Ansprüche 1–13; und einer Bildprojektionsvorrichtung (80) gemäß Anspruch 15; wobei die Bilderfassungsvorrichtung (10; 30; 50; 60) ausgebildet ist, um ein Übertragungssignal (58) bereitzustellen, das eine Bildinformation über den 360°-Objektbereich (22) aufweist und wobei die Bildprojektionsvorrichtung (80) ausgebildet ist, um den 360°-Objektbereich (22) auf den 360°-Projektionsbereich (54) abzubilden.
Bildübertragungssystem gemäß Anspruch 16, das ausgebildet ist, um den 360°-Objektbereich (22) in Echtzeit auf den 360°-Projektionsbereich (54) abzubilden.
Verfahren (1000) zum Erfassen eines 360°-Objektbereichs (22) mit folgenden Schritten: Bereitstellen (1010) eines Bildsensors (26); Beeinflussen (1020) eines ersten optischen Strahlengangs (16a) mit einer ersten Abbildungsoptik (14a) einer optischen Einrichtung (12) und Beeinflussen eines zweiten optischen Strahlengangs (16b) mit einer zweiten Abbildungsoptik (14b) der optischen Einrichtung (12), um einen 360°-Objektbereich (22) zu erfassen; Lenken (1030) des ersten optischen Strahlengangs (16a) auf einen ersten Bildsensorbereich (28a) des Bildsensors (26) mit einer Strahlumlenkeinrichtung (24); und Lenken (1040) des zweiten optischen Strahlengangs (16b) mit der Strahlumlenkeinrichtung (24) auf einen zweiten Bildsensorbereich (28b) des Bildsensors (26), der höchstens teilweise mit dem ersten Bildsensorbereich (28a) überlappt.
Verfahren (1100) zum Projizieren eines Bildes mit folgenden Schritten: Darstellen (1110) eines Bildes mit einem Bildgenerator (46) aus einem empfangenen Bildsignal (52); Beeinflussen (1120) eines ersten optischen Strahlengangs (16a) mit einer ersten Abbildungsoptik (14a) einer optischen Einrichtung (12) und Beeinflussen eines zweiten optischen Strahlengangs (16b) mit einer zweiten Abbildungsoptik (14b) der optischen Einrichtung (12), um das Bild auf einen 360°-Projektionsbereich (54) zu projizieren; und Lenken (1130) des ersten optischen Strahlengangs (16a) von einem ersten Bildbereich (48a) des Bildgenerators (46) auf einen ersten Teilprojektionsbereich (56a) des 360°-Projektionsbereichs (54) mit einer Strahlumlenkeinrichtung (24), und Lenken des zweiten optischen Strahlengangs (16b) von einem zweiten Bildbereich (48b) des Bildgenerators (46) auf einen zweiten Teilprojektionsbereich (56b) des 360°-Projektionsbereichs (54), der höchstens teilweise mit dem ersten Teilprojektionsbereich (56a) überlappt.