DE19942385A1 - Anordnung und Verfahren zur stereoskopischen photoelektrischen Panoramaaufnahme - Google Patents

Abstract

Photoelektrische stereoskopische Abbildungen sollen in einem unbegrenzten Horizontalwinkelbereich bei gleichbleibenden Abbildungsbedingungen für jeden beliebigen Aufnahmewinkel erfolgen, ohne daß das Projektionsobjektiv oder der optische Sensor doppelt vorhanden sein müssen. Erfindungsgemäß ist einer Zeilenkamera auf einem drehbaren Aufsatz eine umschaltbare optische Umlenkeinrichtung so vorgelagert, daß der objektseitige Strahlengang des Kameraobjektivs vorzugsweise tangential wahlweise vorwärts oder rückwärts zur Drehrichtung des Aufsatzes umgelenkt wird und in beiden Umlenkrichtungen je ein Stereohalbbild zur Aufzeichnung kommt.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der stereoskopischen photo­ elektrischen Bildaufnahme des dreidimensionalen Raumes ohne eine Einschränkung des horizontalen Bildwinkels.

Für die stereoskopische Abbildung räumlicher Szenen im Vollkreis ist eine Anordnung gemäß DE-PS 44 28 054 bekannt, bei der zwei auf einer Basisstrecke angeordnete Zeilenkameras um eine gemein­ same Drehachse exzentrisch rotieren und dabei in tangentialer Richtung zwei Bilder aufzeichnen. Die erhaltenen elektrischen Signale werden in ein Rechnersystem eingelesen, in dem die nume­ rische Verarbeitung und Bildgewinnung stattfindet. Dieser Anordnung haftet der Nachteil an, daß stets zwei bauglei­ che Zeilenkameras mit zugehörigen Abbildungsobjektiven vorhanden sein müssen.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht darin, photo­ elektrische stereoskopische Abbildungen in einem unbegrenzten Horizontalwinkelbereich bei gleichbleibenden Abbildungsbedingun­ gen für jeden beliebigen Aufnahmewinkel zu realisieren, ohne daß das Projektionsobjektiv oder der optische Sensor doppelt vorhan­ den sein müssen.

Das Problem wird durch die in den Ansprüchen 1 und 3 gekenn­ zeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in einem weiteren Anspruch angegeben.

Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einem feststehenden Unterteil und einem mittels Drehantrieb drehbaren Aufsatz, auf dem eine Zeilenkamera bekannter Bauart, bestehend aus einem Ab­ bildungsobjektiv und einem photoelektrischen Zeilensensor, ange­ ordnet ist. Entsprechend ihrer vorzugsweisen Gebrauchslage wird die Lage der Drehachse im folgenden bedingt als senkrecht angenommen, worauf sich alle weiteren Lagebezeichnungen wie horizontal und vertikal beziehen.

Der Zeilensensor ist parallel zur Drehachse vertikal angeordnet. Die optische Achse des Abbildungsobjektives ist radial zur Dreh­ achse des Aufsatzes und vorzugsweise horizontal ausgerichtet, verläuft also zunächst durch das Drehzentrum nach außen.

In einer bestimmten Entfernung zum Drehzentrum ist am drehbaren Aufsatz eine optische Umlenkeinrichtung - vorzugsweise ein Spie­ gel - so angeordnet, daß sie den objektseitigen Strahlengang des Abbildungsobjektives rechtwinklig umlenkt. Dabei wird der Umlenkwinkel in zwei Vorzugsrichtungen so gewählt, daß die ge­ meinsame Ebene aus direktem und umgelenktem Strahl horizontal liegt, die umgelenkte optische Achse also tangential entweder vorwärts oder rückwärts zu einer gedachten Drehrichtung den drehbaren Aufsatz verläßt. Zur Umschaltung zwischen diesen beiden Richtungen dient vorzugs­ weise ein zylindrischer Tubus, der direkt auf dem Abbildungsob­ jektiv angebracht und um die Objektivachse drehbar gelagert ist und in dem die Umlenkeinrichtung mit zugehöriger seitlicher Aus­ trittsöffnung angeordnet ist. Durch eine Halbdrehung von einer in die andere Vorzugsrichtung wird das Umschalten erreicht.

Bei der Aufnahme eines stereoskopischen Doppelbildes werden zwei Bilder nacheinander aufgezeichnet - zunächst ein Bild mit Umlen­ kung der optischen Achse in die eine Richtung und anschließend ein Bild mit Umlenkung in die andere Richtung. Erfolgt danach die Zusammensetzung der beiden Bilder so, daß der linke Rand des einen Bildes dem gleichen Drehwinkel des drehbaren Aufsatzes wie der linke Rand des anderen Bildes entspricht, so sind diese bei­ den Bilder als stereoskopisches Doppelbild zu verarbeiten. Glei­ cher Bildwinkel bedeutet, daß die tangential abgelenkte optische Achse bei der ersten Aufnahme in die gleiche Richtung zeigt, wie bei der zweiten, jedoch um den Durchmesser der Kreisbahn der Um­ lenkeinrichtung parallelverschoben. Diese Bedingung ist genau jene, die für eine stereoskopische Abbildung vorausgesetzt werden muß, trifft aber hier für jeden weiteren Bildwinkel - bis hin zum Vollkreis - immer zu.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung nachstehend erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung in erfindungsgemäßer Ausführung in Draufsicht. Auf einem feststehenden Unterteil 1 ist ein mittels Drehantrieb 2 drehbarer Aufsatz 3 befestigt. Auf diesem Aufsatz befindet sich radial zur Drehachse eine Zeilenkamera, bestehend aus dem Abbildungsobjektiv 4 und dem photoelektrischen Zeilensensor 5. Unmittelbar auf dem Objektiv befindet sich ein drehbarer und mit zwei um eine Halbdrehung versetzten Rastungen versehener Tubus 6, in dem sich ein Spiegel 7 befindet, der den objektseitigen Strahlengang rechtwinklig zu einem seitlichen Fenster 8 umlenkt.

Fig. 2 erläutert das stereoskopische Aufnahmeprinzip mit dieser Anordnung. Ein beliebiger Objektpunkt O wird von jedem Stereo­ halbbild genau einmal erfaßt: Zuerst mit Spiegelposition vorwärts (1) und später mit Spiegelposition rückwärts (2). Der Differenzwinkel a zwischen beiden Positionen ist direkter Aus­ druck des Abstandes zwischen dem. Objektpunkt O und dem Drehpunkt D.

Claims (3)

1. Anordnung zur stereoskopischen photoelektrischen Panoramaauf­ nahme mit einer auf einem drehbaren Aufsatz befestigten Zeilenkamera, deren optische Achse radial zur Drehachse des Aufsatzes ausgerichtet ist; dadurch gekennzeichnet, daß ob­ jektseitig vor dem Abbildungsobjektiv eine verstellbare opti­ sche Umlenkeinrichtung angeordnet ist, die den Projektionsweg der Zeilenkamera in wahlweise wenigstens zwei zum Radius symmetrische Richtungen ablenkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare optische Umlenkeinrichtung konstruktiv in das Aufnahmeobjektiv als um dessen optische Achse drehbarer Aufsatz integriert ist.

3. Verfahren zur photoelektrischen Panoramaaufnahme, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit einer Anordnung gemäß Anspruch 1 nacheinander wenigstens zwei Aufnahmen mit unterschiedlich eingestellten Ablenkrichtungen erfolgen, so daß zwei der so aufgezeichneten Bilder zu einem stereoskopischen Doppelbild zusammengesetzt werden.