DE2602967A1

DE2602967A1 - Verfahren zur aufnahme oder projektion einer panorama-ansicht und vorrichtung zur ausfuehrung desselben

Info

Publication number: DE2602967A1
Application number: DE19762602967
Authority: DE
Inventors: Ernst A Heiniger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-14
Filing date: 1976-01-27
Publication date: 1976-08-26
Also published as: CH611722A5; JPS51107138A; FR2301035A1; CA1059361A; GB1523063A

Description

Ernst A. Heiniger, Zürich (Schweiz)

Verfahren zur Aufnahme oder Projektion einer Panorama-Ansicht und Vorrichtung zur Ausführung desselben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufmahme oder Projektion einer Panorama-Ansicht, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Panorama-Aufnahme und -Projektion, wie sie etwa aus dem U.S. Patent 3,118,340, oder dem deutschen Patent 1,135,677 hervorgehen, weisen meist mindestens einen von zwei wesentlichen Nachteilen auf. Diese bestehen einerseits in der Verwendung einer Mehrzahl von Aufnahme- und Wiedergabegeräten und andererseits im Benützen von optischen Spiegeln. Ersteres zieht - nebst dem ausgesprochen grossen apparativen Aufwand - bei der Wiedergabe Probleme der Bildnähte nach sich, welche so verschiedene Fragen wie diejenige der Bildstabilisierung, der Färb- und Beleuchtungsgleichheit aller projizierten Bilder, oder auch der an den Nahtstellen notwendigerweise geknickten Darstellung gerader Linien umfassen. Im Falle von Laufbildaufnahmen kommen noch Synchronisierungsprobleme hinzu. Die Verwendung von Spiegeln ihrerseits zwingt zur Verwendung von mindestens einer empfindlichen, manchmal auch sperrigen oder komplizierten, eventuell eine asphärische Form aufweisenden Spiegelfläche. Durch Benützung total reflektierender Flächen kann, wie in der Schweizer Patentschrift 451.548 beschrieben, die Empfindlichkeit des Spiegelbelages eliminiert werden, jedoch weist das hierfür benötigte spezielle Panorama-

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18.1.1976 33 174 a,

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Objektiv mehrere asphärische Flächen auf, was seine Wirtschaftlichkeit - insbesondere bei den verhältnismässig kleinen zu erwartenden Stückzahlen - stark beeinträchtigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben. Hierfür ist das erfindungsgemässe Verfahren gekennzeichnet durch eine rein refraktiv und unter Verwendung eines einzigen Objektivs mit im wesentlichen lotrecht ausgerichteter optischer Achse durchgeführte Abbildung.

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist'gekennzeichnet durch eine lichtundurchlässige, nicht reflektierende Abdeckung, welche in einem zentralen Teil eines Sichtfeldwinkels des Objektives angebracht ist, um einen zusammenhängenden, die Achse enthaltenden Strahlenbündel auszublenden.

Die Erfindung bringt mannigfache Vorteile. Zunächst werden alle bei der Verwendung mehrerer Objektive - und daher mehrere Geräte und Bildträger - auftretenden Bildnaht- und Synchronisierungs-Probleme hinfällig. Des weiteren sind keine optischen Spiegelflächen notwendig, und darüber hinaus können entsprechend dimensionierte Objektive des bekannten Fischauge-Typus verwendet werden, was das Verfahren wesentlich verbilligt. Dies um so mehr, als die an üblichen Aufnahme- und Wiedergabegeräten durchzuführenden Aenderungen einfach und billig auszuführen sind, wie auch die zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer möglichen Stellung der Aufnahmekamera;

Fig. 2a eine Aufstellung der gemäss Fig. 1 gemachten Aufnahme;

Fig. 2b eine weitere mögliche Anordnung vom Projektor und Schirm zur Wiedergabe der gemäss Fig. 1 gemachten Aufnahme .

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Fig. 3 die Lage des Bildes auf dem Bildträger der Figuren 1 und 2;

Fig. 4 eine Meridianebene bei einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

In Fig. 1 ist die Verwendung eines sogenannten Fischauge-Objektivs zur Durchführung einer Panorama-Aufnahme skizziert. Dieses Objektiv 1 weist einen Bildwinkel von 220 auf, von dem etwa die randseitigen (schraffierten) 2 χ 35 für die Aufnahme verwendet werden, während ein zentraler Bereich von etwa 150 durch eine nicht-reflektierende, vorzugsweise schwarze Fläche 3 abgedeckt bleibt.

Um eine Panorama-Aufnahme zu erhalten, wird die in 2 angedeutete Kamera, etwa eine Mitchell-Kamera, lotrecht entweder nach oben oder nach unten gerichtet.

Beide Möglichkeiten sind an sich gleichwertig, und es kann in einzelnen Fällen die eine oder andere besondere Vorzüge bieten. Dennoch soll, zur Vereinfachung der Sprache, im wesentlichen nur die zweite der nun folgenden Beschreibung zugrundegelegt werden.

Es ist denn insbesondere aus Fig. 2a ersichtlich, wie eine Projektion des aufgenommenen Bildes mit einem an der Decke eines Vorführraums befestigten und nach unten gerichteten Projektor 6 durchgeführt werden kann. Dieser ist - wie die Aufnahmekamera - mit einem Fischauge-Objektiv von 220 Oeffnungswinkel bestückt. Letzteres wirft das Bild auf einem konzentrisch um seine Achse angeordneten, kreiszylindrischen Bildschirm 7, wo es von dem in 8 angedeuteten Betrachter gesehen werden kann. Zur Vermeidung von Streulicht empfiehlt sich die Verwendung einer zur Fläche 3 analogen Abdeckung 9 über den mittleren Bereich des Oeffnungswxnkels des Projektionsobjektives. Der Projektor kann entweder - wie in Fig. 2a gezeigt -

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direkt an der speziell ausgebildeten Decke des Vorführraumes, welcher eine Projektionskabine 10 aufweisen kann, befestigt werden, oder er kann von dieser herabhängen, oder er kann schliesslich objektivseitig mit einem darunter befindlichen Stativ mechanisch verbunden sein, wie weiter unten im Zusammenhang mit Figur 5 erläutert.

Fig. 2 b zeigt eine weitere und bevorzugte Anordnung zur Bildwiedergabe. Während ihr allgemeiner Aufbau dem in Fig. 2 a gezeigten entspricht, ist hier die Projektionskabine 30 nicht in den Vorführraum hinuntergezogen, sondern liegt oberhalb der Decke desselben. Dann muss das über einen Winkel von total 220 aufgenommene Objekt (Fig. 1) innerhalb eines Winkels von etwa 18 0 wiedergegeben werden, was sich durch ein entsprechend dimensioniertes Objektiv ohne weiteres erreichen lässt. Dessen nicht verwendeter zentraler Bereich beträgt dann, bei einer Bildhöhe von ca 35 , etwa 110 anstatt beispielsweise 15 0 in Fig. 1. Der Neigung der Projektionsfläche gegenüber den Mittelstrahlen 34 des schraffierten Projektionswinkels von 3 5 kann durch entsprechende Korrektur des Objektivs ebenfalls Rechnung betragen werden. Aus Gründen der Schallisolation ist es vorteilhaft, das Projektionsobjektiv 31 fest in die Decke des Vorführraumes einzulassen. Der verhältnismässig schwere, Projektionsapparat 32 kann dann zur Bedienung an senkrechten Schienen 33 auf- und abwärts gefahren werden, wobei etwa Zentrierstifte für das Einhalten einer genauen gegenseitigen Lage von Objektiv und Apparat sorgen, wenn dies in der untersten, d.h. in Projektionsstellung P ist. Zur Ausleuchtung des ganzen Schirmes kann eine handelsübliche Lampe von 25 kW oder mehr verwendet werden.

Figur 3 zeigt die kreisringförmige Gestalt einer,die schraffierte Fläche einnehmende Panorama-Aufnahme auf einem Bildträger. Die inneren und äusseren Durchmesser A und B des Kreisringes entsprechend den halben Sichtfeldwinkeln θ = 75° re-, spektive θ = 110 ,welche das Dingfeld bei der Aufnahme begren-

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zen. Der leere mittlere Kreis entspricht der Abdeckfläche 3.

Zur Erläuterung der Abbildungsverhältnisse bei der Herstellung der Panorama-Aufnahme sei noch Bezug auf Figur H genommen. Da der ausgenutzte Dingfeldwinkel des zur Aufnahme verwendeten Fischauge-Objektives über 18 0° beträft, kann, um eine eindeutige Abbildung zu erhalten, der Achsabstand Y des Bildpunktes P als Funktion des Winkels -Θ des zugehörigen, dingseitigen Hauptstrahles nicht durch eine der gebräuchlichen Beziehungen:

Y = C tg© , oder Y = C sin 6

(wobei C eine dimensionsbehaftete Konstante bedeutet) bestimmt werden. Daher wird zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorzugsweise ein Objektiv mit dem Abbildungsgesetz

Y = C.B
verwendet.

Bei der Ausführung des Verfahrens treten im wesentlichen zwei Probleme auf, welche dadurch bedingt sind, dass der gesamte Raum durch den in den Figuren 1 und 2 schraffiert eingetragenen, nutzbaren Ding- oder Bildwinkel in zwei Hälften geschnitten wird. Wenn beispielsweise, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, Aufnahme und Wiedergabegerät nach unten gerichtet sind, so kann an der Decke des Vorführraumes (Fig. 2a und 2b) ein Projektionsraum 10 oder 11 vorgesehen sein, von welchem aus das an seinem Bodem befindliche Wiedergabegerät 6, ohne durch den nutzbaren Bildwinkel hindurchzugreifen, zugänglich ist. Im allgemeinen wird aber - insbesondere für Aufnahmen im Freien - das in Fig. 1 gezeigte Aufnahmegerät 2 von unten gestützt werden müssen, wofür durch den Dingwinkel hindurchgegriffen werden muss. Figur 5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer hierzu geeigneten Vorrichtung. Dies besteht im wesentlichen aus einem durchsichtigen, etwa aus Glas oder Plexiglas gefertigten, mit dem Objektiv 16 koachsialen Element 17, welches sich zwar im ausgenutzten Teil des Dingwinkels befindet, aber ein afoka-

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les System bildet. Im gezeigten Beispiel ist dieses Element kugelschalenförmig, es kann aber auch andere Formen annehmen, beispielsweise etwa als Zylinder- oder Kegelstumpf-Mantel ausgebildet sein. Wesentlich ist nur, dass dieses afokale System eine genügende mechanische Festigkeit besitzt, um etwa die zum Tragen des Aufnahmegerätes 15 notwendigen Kräfte vom ungenutzten Teil des Dingwinkels bis zum Aufnahmegerät übertragen zu können. Aus mechanischen aber auch aus optischen Gründen hat sich als tragendes Element ein zur optischen Achse koachsialer, gerader Plexiglas-Zylinder gut bewährt. Bei entsprechender Ausbildung der Linsenfassung ist es aber auch möglich, die Apparatur direkt auf den ohnehin abgedeckten Teil der Frontlinsenfläche abzustützen, wodurch jegliche Beeinträchtigung des Strahlenganges vermieden wird. Diese (nicht gezeigte) ungewöhnliche, aber einfache Lösung ist auch darum von Bedeutung, weil die Gewichte der Aufnahmekamera und eines zugehörigen 220° Fischauge-Objektivs von derselben Grössenordnung sind und die auf die Verbindung beider ausgeübten Kräfte daher nicht sehr davon abhängen, welches von beiden unterstützt wird. Falls mehrere zueinander koachsiale, afokale Elemente 17 ineinandergeschachtelt sind (in der Figur nicht gezeigt), können sie - etwa durch gegenseitige Drehung - auch die zur Blendeneinstellung, Auslösung usw. des Gerätes notwendigen Kräfte, respektive Momente übertragen.

Im Beispiel der Fig. 5 dient das Element 17 als tragendes Element für das ganze, senkrecht nach unten gerichtete Aufnahmegerät 15, so dass dieses auf einem Stativ 20 ruhen kann. Zu diesem Zweck geht das Element 17 nach unten hin in einen undurchsichtigen Träger 18 über, welcher selbst auf dem Stativ 20 ruht. Die gegen das Objektiv 16 gerichtete, kugelförmige Fläche 19 des Trägers ist zur Vermeidung von Streulicht geschwärzt. Auf der anderen Seite, d.h. auf der Figur 5 nach oben hin, ist das Element 17 starr mit einem Traggestell 21 verbunden, an welchem das Aufnahmegerät 15 mit den Schrauben

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befestigt ist. Das Ganze gestattet die Aufnahme von Panorama-Bildern iriit nach unten gerichtetem Aufnahmegerät, ohne dass die tragenden Elemente, welche das Gerät von unten her abstützen, auf dem Bild erscheinen. Die vorgeschlagene Vorrichtung eignet sich selbstredend sowohl für Lauf- wie für Stehbildaufnahmen, auf jedem gewünschten Bilddträger. Als Aufnahmekamera kann beispielsweise eine, mit einem Rack-over zur Bildeinstellung versehene, M-itchell-Kamera Verwendung finden.

Ergänzend sei noch bemerkt, dass die Verwendung einer Mehrzahl von koachsialen, afokalen Elementen es, durch gegenseitige Bewegung derselben, gestattet, beispielsweise auch während einer Laufbxldaufnähme das Aufnahmegerät ohne Beeinträchtigung der aufgenommenen Bilder von der Stativseite her zu steuern. Dabei kann es zur Herabsetzung störender Brechungen und Reflexionen vorteilhaft sein, den möglichst klein gehaltenen Raum zwischen den afokalen Elementen mit einer Flüssigkeit zu füllen, welche einen ähnlichen Brechungsindex wie das Material dieser Elemente selbst aufweist. Dadurch können, obwohl für solche Aufnahmen im allgemeinen eine drahtlose Steuerung des Aufnahmegerätes vorgesehen sein wird, im Bedarfsfall Steueroder Antriebskräfte auch meachanisch an das Aufnahmegerät übertragen werden.

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Claims

Patentanspruch I Verfahren zur Aufnahme oder Projektion einer Panorama-Ansicht, gekennzeichnet durch eine rein refraktiv und unter Verwendung eines einzigen Objektivs mit im wesentlichen lotrecht ausgerichteter optischer Achse durchgeführte Abbildung. Unteransprüche

1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass für die Refraktion ausschliesslich sphärische Flächen verwendet werden.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Objektivs, dessen grösserer Sichtfeldwinkel mindestens 18 0 beträgt.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein die optische Achse enthaltender, zusammenhängender Teil eines Sichtfeldwinkels des Objektivs lichtdicht abgedeckt wird.

M-. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der abgedeckte Raumwinkel mindestens Ä, beträgt.

5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass, die Abbildung einem, auf der Objektivseite mit dem grösseren Sichtfeldwinkel im Unendlichen befindlichen ersten Punkt einen konjugierten Punkt zuordnet, dessen- Abstand von der optischen Achse proportional zum Neigungswinkel des zum ersten Punkt gehörigen Hauptstrahles mit der Achse ist.

6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektion auf einem mit dem Objektiv koachsialen, zylindrischen Projektionsschirm erfolgt.

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7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektion auf einem mit dem Objektiv koachsialen, kugelklappen- oder Kugelzonenförmigen Projektionsschirm erfolgt.

8. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahme- oder Projektions-Gerät drahtlos ferngesteuert wird.

Patentanspruch II

Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine lichtundurchlässige, nicht reflektierende Abdeckung, welche in einem zentralen Teil eines Sichtfeldwinkels des Objektivs angebracht ist, um einen zusammenhängenden, die Achse enthaltenden Strahlenbündel auszublenden.

Unteransprüche

9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch ein auf der Objektivse^'te mit dem grösseren Sichtfeldwinkel befindlichen Zwischenstück mit mindestens einem im nichtausgeblendeten Teil des Sichtfeldwinkels befindlichen achsialsymmetrischen, starren, durchsichtigen und afokalen Element, um ein ausserhalb des grösseren Sichtfeldwinkels des Objektivs befindliches Aufnahme- oder Projektions-Gerät mechanisch mit innerhalb des ausgeblendeten Teils dieses Winkels befindlichen Halte- und/oder Steuerorganen des Gerätes zu verbinden.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung einen Raumwinkel von mindestens des Sichtfeldwinkels abdeckt.

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11. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Element kugelzonenförmxg ist.

12. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass das Element kegelstumpfmantelförmig ist.

13. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zylindermantelförmig ist.

IH. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von koachsialen, gegenseitig bewegbaren Elementen, um Steuerbewegungen zwischen dem ausgeblendeten Teil des grösseren Sichtfeldwinkels und dem Raum ausserhalb dieses Winkels zu übertragen.

15. Vorrichtung nach Unteranspruch IM-, dadurch gekennzeichnet, dass alle Elemente aus demselben Material bestehen, und dass der Raum zwischen den Elementen mit einer Flüssigkeit von im wesentlichen gleichem Brechungsindex wie dieses Material bestehen.

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