DE69429054T2 - Dreidimensionales Abbildungsgerät, Kamera und Mikroskop - Google Patents

Dreidimensionales Abbildungsgerät, Kamera und Mikroskop

Info

Publication number
DE69429054T2
DE69429054T2 DE69429054T DE69429054T DE69429054T2 DE 69429054 T2 DE69429054 T2 DE 69429054T2 DE 69429054 T DE69429054 T DE 69429054T DE 69429054 T DE69429054 T DE 69429054T DE 69429054 T2 DE69429054 T2 DE 69429054T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
array
dimensional
modulator
shutter
photodetector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69429054T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69429054D1 (de
Inventor
David Ezra
Paul May
Michael Geraint Robinson
Craig Tombling
Graham John Woodgate
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of DE69429054D1 publication Critical patent/DE69429054D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69429054T2 publication Critical patent/DE69429054T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
    • G02B21/20—Binocular arrangements
    • G02B21/22—Stereoscopic arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
    • H04N13/211—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor using temporal multiplexing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
    • H04N13/225—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor using parallax barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
    • H04N13/229—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor using lenticular lenses, e.g. arrangements of cylindrical lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/243—Image signal generators using stereoscopic image cameras using three or more 2D image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/282—Image signal generators for generating image signals corresponding to three or more geometrical viewpoints, e.g. multi-view systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/296—Synchronisation thereof; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/10—Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
    • H04N13/189—Recording image signals; Reproducing recorded image signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
    • H04N13/221—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor using the relative movement between cameras and objects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
    • H04N13/232—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor using fly-eye lenses, e.g. arrangements of circular lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/307—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using fly-eye lenses, e.g. arrangements of circular lenses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bilderzeugungsvorrichtung für dreidimensionale Bilder sowie ein Mikroskop und eine Kamera unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung.
  • EP 0 335 282 offenbart eine Anordnung, die als Kamera für dreidimensionale Bilder arbeitet. Ein Bildaufnahmeschirm ist in der Brennebene einer Konvexlinse angeordnet. Auf einer Fläche der Konvexlinse ist ein verstellbares feines Loch angeordnet, das zyklisch über die Fläche gefahren wird. Um für einen ausreichend überzeugenden dreidimensionalen Effekt zu sorgen, muss die Kamera über einen ausreichend großen Winkelbereich Parallaxeinformation liefern. Dies erfordert es wiederum, dass die Konvexlinse über große Apertur verfügt. Derartige große Konvexlinsen sind im Allgemeinen viel zu teuer und zu schwer und von nicht ausreichendem optischem Funktionsvermögen, als dass eine Kamera dieses Typs praktisch oder kommerziell konkurrenzfähig wäre. EP 0 335 282 schlägt vor, dass die Konvexlinse durch eine konvergierende Fresnel-Linse ersetzt wird. Jedoch sind, wie es gut bekannt ist, Fresnel-Linsen für Bilderzeugungsanwendungen ungeeignet. So gelingt es EP 0 335 282 eine Anordnung zu offenbaren, die kommerziell realisiert werden konnte.
  • EP 0 029 568 offenbart eine Anordnung zum Verbessern der Auflösung einer Bilderzeugungsvorrichtung. Eine Linse ist so angeordnet, dass sie ein Objektbild auf einem Array von Fotodetektoren erzeugt. Zwischen der Linse und dem Fotodetektor ist ein Flüssigkristallverschluss angeordnet. Zwischen dem Verschluss und den Fotodetektoren ist ein Linsenarray angeordnet. Der Verschluss wird so gesteuert, dass er ein bewegliches Segment des Gebiets des optischen Pfads durch die Anordnung durchlässt.
  • Jedoch betrifft EP 0 029 568 keine dreidimensionale Bilderzeugung.
  • Gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung geschaffen, wie sie im beigefügten Anspruch 1 definiert ist.
  • Gemäß einer zweiten Erscheinungsform der Erfindung ist ein Mikroskop geschaffen, wie es im beigefügten Anspruch 12 definiert ist.
  • Gemäß einer dritten Erscheinungsform der Erfindung ist eine Kamera geschaffen, wie sie im beigefügten Anspruch 13 definiert ist.
  • Gemäß einer vierten Erscheinungsform der Erfindung ist eine Kamera geschaffen, wie sie im beigefügten Anspruch 14 definiert ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den anderen beigefügten Ansprüchen definiert.
  • So ist es möglich, eine kompakte Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, dreidimensionale Bilder dadurch aufzuzeichnen, dass eine Abfolge zweidimensionaler Ansichten aus verschiedenen Richtungen aufgezeichnet wird, d. h. winkelmäßiges Demultiplexen, verwendet wird. Derartiges winkelmäßiges Demultiplexen kann realisiert werden, ohne dass große, teure oder unpraktische Linsen erforderlich wären, und es erlaubt eine praxisgerechte und kommerzielle Realisierung von Kameras und Mikroskopen.
  • Die Erfindung wird, nur beispielhaft, unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher beschrieben.
  • Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine integrierte elektrooptische, die Erfindung verkörpernde Vorrichtung;
  • Fig. 2 ist eine Schnittansicht durch einen Teil der Vorrichtung der Fig. 1, die einem Pixel des Detektorarrays entspricht;
  • Fig. 3 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen von Mikroskopie für dreidimensionale Bilder;
  • Fig. 4 ist ein Diagramm einer optischen Anordnung für die Erfindung realisierende Mikroskopie für dreidimensionale Bilder;
  • Fig. 5 ist ein Diagramm zweier verschiedener Anordnungen für einen Verschlussvorgang betreffend ein Bild; und
  • Fig. 6 repräsentiert eine die Erfindung verkörpernde Kamera für dreidimensionale Bilder mit hoher visueller Auflösung.
  • Mit den unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebenen optischen Bildsystemen können dreidimensionale Bilder unter Verwendung von "winkelmäßigem Demultiplexen", anders gesagt, durch Aufzeichnen von Rahmen aus verschiedenen Winkeln, auf einem Sensor- oder Detektorarray aufgezeichnet werden. Auf diese Weise wird jede zweidimensionale Ansicht, oder eine Untergruppe zweidimensionaler Ansichten, als ein Rahmen von von einem Detektorarray aufgenommenen, vorzugsweise parallel aufgenommenen Bilddaten aufgezeichnet. Das Verfahren zum Erhalten derartiger Datenrahmen ist herkömmlich und muss hier nicht beschrieben werden. Der dreidimensionale Effekt wird erzielt, da ein dreidimensionales Bild durch zwei oder mehr zweidimensionale Bilder angenähert werden kann, die winkelmäßig getrennt sind, um Parallaxe zu ergeben.
  • Das dreidimensionale Bild wird durch zeitliches Multiplexen und/oder durch räumliches Multiplexen der das dreidimensionale Bild aufbauenden zweidimensionalen Bilder gespeichert; anders gesagt, können die verschiedenen zweidimensionalen Bilder zu verschiedenen Zeitpunkten als sequenzielle Rahmen erfasst werden oder räumlich innerhalb eines Rahmens verschachtelt werden. Wenn zum Erfassen individueller, winkelmäßig getrennter zweidimensionaler Bilder ein einzelnes Detektorarray verwendet wird, ist es wahrscheinlich, dass die Realisierung der Erfindung auf Situationen eingeschränkt ist, bei denen eine hohe Winkeldivergenz des durch das optische System gesammelten Lichts und daher ein großer Bereich von Betrachtungspunkten besteht, wie bei Mikroskopie für dreidimensionale Bilder.
  • Beim unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 dargestellten Beispiel, das Mikroskopie für dreidimensionale Bilder repräsentiert, erfolgt ein winkelmäßiges Demultiplexen im Detektorarray. Beim Beispiel der Fig. 4 und 5 erfolgt ein weiteres winkelmäßiges Demultiplexen an der Mikroskoplinse mittels eines optischen Verschlussvorgangs mit relativ geringer räumlicher Auflösung.
  • Ferner können Objekte unter Verwendung entweder einzelner oder voller Parallaxe aufgezeichnet werden, wobei diese Wahlmöglichkeiten in der Fig. 5 veranschaulicht sind. Beim Aufzeichnen mit voller Parallaxe kann eine Anzeige mit einzelner Parallaxe dazu verwendet werden, das Objekt zu drehen, während dreidimensionale Effekte unter Verwendung geeigneter Software aufrechterhalten werden. Die Anzeige gespeicherter dreidimensionaler Bilder ist herkömmlich und muss hier nicht beschrieben werden.
  • Nun wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. Wie es in unserer ebenfalls anhängigen britischen Patentanmeldung Nr. 9319614.5 mit dem Titel "Integrated Electro-Optical Liquid Crystal Device" beschrieben ist, verfügt eine neuartige Vorrichtung, wie sie in der Fig. 1 im Schnitt dargestellt ist, über eine auf einem Halbleitersubstrat 2 ausgebildete Detektorebene 1. Diese Detektorebene 1 verfügt über ein Array von Detektorelementen E, z. B. ladungsgekoppelten Bauteilen (CCDs), die auf herkömmliche Weise durch Zeilen- und Spaltenelektroden adressiert werden. Eine in Pixel unterteilte Flüssigkristallzelle 3, die als räumlicher optischer Modulator angesteuert wird, ist auf die Detektorebene 1 gelegt, so dass die gesamte Vorrichtung integriert ist. Diese kann über eine ferroelektrische Flüssigkristall(FLC)-Zelle mit Zeilenelektroden und Spaltenelektroden auf ihren entgegengesetzten Flächen verfügen. Vorzugsweise befinden sich, wie es in der oben genannten ebenfalls anhängigen Patentanmeldung beschrieben ist, die den Pixeln entsprechenden Anschlussflecke der Flüssigkristall-Modulationseinrichtung in denselben Ebenen wie die Zeilen- und Spaltenelektroden, und vorzugsweise verfügen die Anschlussflecke für die Modulationseinrichtung in mindestens einer Ebene über die zusätzliche Funktion des Analysierens der Polarisation des polarisierten durchgestrahlten Lichts. Dieses Polarisationselement kann dadurch bereitgestellt werden, dass die Anschlussflecken als Kämme mit länglichen, leitenden Fingern ausgebildet werden. Alternativ könnte es ein dem Flüssigkristall zugesetzter pleochroitischer Farbstoff ermöglichen, dass der Polarisator Teil der Flüssigkristallschicht ist.
  • In der Fig. 2 ist ein Pixel der Vorrichtung der Fig. 1, das in der Fig. 1 durch den Kreis P gekennzeichnet ist, vergrößert dargestellt. Für jedes Detektorelement E existieren drei gesondert steuerbare Pixel des räumlichen, optischen Modulators, die in der Fig. 2 als a, b und c dargestellt sind. Eine Steuerschaltung CC steuert die Pixel a, b und c mit einem zyklisch wiederholten Muster, das allen Gruppen dreier Pixel vor jeweiligen Detektorelementen (E) gemeinsam ist, in solcher Weise, dass zu einem jeweiligen. Zeitpunkt nur ein Pixel durchlässig ist.
  • Ein Mikrolinsenarray 4 mit einem zweidimensionalen Array plankonvexer, kugelförmiger Konvergenzlinsen L hat den Effekt des Abbildens eines Objekts auf das Array der darunter liegenden Detektorelemente E mit einer räumlichen Auflösung, die dem Durchmesser jeder Mikrolinse entspricht. Ein winkelmäßiges Demultiplexen wird, wie es in der Fig. 2 durch schematische Repräsentationen von Strahlen dargestellt ist, dadurch erreicht, dass Licht aus den drei diskreten Winkelbändern das Detektorelement E über die drei verschiedenen Flüssigkristallelemente a, b bzw. G erreicht.
  • Die Flüssigkristallschicht führt eine räumliche Modulation des eintretenden polarisierten Lichts dadurch aus, dass zwischen verschiedene räumliche Elemente dieser Schicht geeignete Spannungen gelegt werden und ein integrierter Polarisator eingefügt wird, sei es unter Verwendung eines pleochroitischen Farbstoffs innerhalb der Flüssigkristallschicht oder unter Verwendung eines aus Metallfingern bestehenden Anschlussflecks mit integriertem Modulator/Polarisator. Das Flüssigkristallarray wird durch die Steuerschaltung CC elektronisch auf solche Weise gesteuert, dass für einen sequenziellen Verschlussvorgang der Unterpixel jedes Mikrolinsenelements in der Abfolge a, b, c; a, b c; ... gesorgt ist. Dies ist in der Fig. 2 repräsentiert, in der das Element c durchlässig ist und die Elemente a und b sperren und nur ein Lichtstrahl a zum Detektorelement E durchgelassen wird.
  • Dieser sequenzielle Verschlussvorgang führt dazu, dass sich in der Detektorebene 1 verschiedene Parallaxeansichten ergeben, und dieses winkelmäßige Demultiplexen, das eine Umsetzung von Winkeln in die Zeit darstellt, bildet die Basis für eine Kamera oder ein Mikroskopsystem für dreidimensionale Bilder. Die durch dieses Bilderzeugungssystem erzielbaren Vorteile hängen vom Winkelbereich der eintreffenden Information ab, d. h. von der Größe des Halbwinkels, wie er sich auf dem Detektorarray ausgehend von Einzelpunkten auf dem Objekt erstreckt. Sicher sollten sich die in der Detektorebene erstreckenden Winkel für Mikroskopie für dreidimensionale Bilder ausreichend sein, wie es schematisch in der Fig. 3 dargestellt ist.
  • Mit der Detektorebene 1 ist eine Verarbeitungs- und Speicherschaltung PCM verbunden. Die Schaltung PCM verarbeitet die sequenziell erzeugten Daten von zweidimensionalen Bildern von den Detektorelementen E auf jedwede gewünschte Weise, und sie speichert das Ergebnis als ein dreidimensionales Bild repräsentierende Daten ab.
  • Beim Beispiel der Fig. 1 und 2 existieren drei Pixel des räumlichen, optischen Modulators für jedes Pixel der Detektorebene, wodurch für drei zweidimensionale Ansichten mit einzelner Parallaxe gesorgt ist; es ist ersichtlich, dass andere Verhältnisse, mit einzelner oder voller Parallaxe, erzielbar sind. Die Art des verwendeten Flüssigkristalls wird hauptsächlich durch die erforderliche Videoerfassungsrate für Bilder bestimmt, und beim in den Fig. 1 und 2 dargestellten Beispiel für Mikroskopie für dreidimensionale Bilder wird davon ausgegangen, dass ein normaler verdrillt-nematischer Flüssigkristall (TN-LC) oder andere Flüssigkristall-Ausrichtungen wie nematische π-Zellen verwenden werden können. Für höhere Videoraten kann ein ferroelektrischer Flüssigkristall (FLC) erforderlich sein.
  • Auch könnte eine im White-Taylor-Modus (offenbart von D. White und G. Taylor in J. Appl. Phys., Vol., 45, S. 4718-4723, 1974) arbeitende Vorrichtung auf Grundlage eines nematischen Flüssigkristalls für dieselbe Wirkung, jedoch mit unpolarisiertem Eingangslicht, verwendet werden. Der Zustand ohne Spannung ist eine hoch-verdrillte Struktur, die durch Dotieren eines nematischen Flüssigkristalls mit einem chiralen Zusatzstoff induziert wird. Abhängig von der Ganghöhe und der Doppelbrechung des Flüssigkristallmaterials kann diese Schicht unpolarisiertes Licht absorbieren und daher als Verschluss wirken. Für positive, uniaxiale Flüssigkristalle führt ein Anlegen einer Spannung zu einer solchen Umorientierung der Flüssigkristallschicht, dass die Absorption auf ein Minimum reduziert ist.
  • Durch Anordnen von mehr als einem Detektor hinter jeder Linse kann an räumlicher Auflösung des Sensors zu Gunsten einer größeren Anzahl zweidimensionaler Ansichten geopfert werden, oder es kann, für dieselbe Anzahl von Ansichten, die Anzahl von im Zeitmultiplex erzeugten Rahmen dadurch gesenkt werden, dass gleichzeitig mehr als eine Ansicht erfasst wird.
  • Das Mikrolinsenarray 4 sorgt für zweidimensionale Parallaxe. Wenn jedoch nur eindimensionale Parallaxe benötigt wird, kann das Mikrolinsenarray durch einen Rasterschirm ersetzt werden, der über zylindrische Konvergenzelemente verfügt, die mit regelmäßigem Abstand parallel zueinander angeordnet sind.
  • Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Sensor 12 vom in den Fig. 1 und 2 dargestellten Typ mit einem Verschlusselement 5, d. h. einem räumlichen, optischen Modulator, mit relativ niedriger Auflösung verwendet ist, der unmittelbar angrenzend an eine dünne Mikroskoplinse 6 angeordnet ist. Das Verschlusselement 5 unterteilt die Eingangsapertur der Linse 6 in eine Anzahl von Bändern oder Bereichen, und Beispiele für diese Bereiche sind in der Fig. 5 dargestellt: für einzelne Parallaxe sind die Bereiche in einer einzelnen Reihe angeordnete Streifen; für volle Parallaxe sind sie in einem zweidimensionalen Array angeordnet. Dies erlaubt es, eine Anzahl von verschiedenen Ansichten des Objekts mit verschiedener Parallaxe sequenziell dadurch aufzunehmen, dass der Verschluss über den optischen Strahl hinweg bewegt wird und sequenziell Rahmen des Bilds, wie sie vom CCD-Array oder einem anderen Detektorarray erhalten werden, aufgezeichnet werden. Dann wird das Ausgangssignal für dreidimensionale Anzeige verarbeitet.
  • Wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, ist das Verschlusselement 5 bei einer dünnen Linse an der Linsenoberfläche platziert, jedoch kann es im Fall einer gut korrigierten zusammengesetzten Linse weiter oben im optischen System am Ort eines Bilds der Apertur positioniert sein, wo bereits Aperturblenden vorhanden sind.
  • Die Kombination aus dem Verschlusselement 5 und dem Sensor 12 erlaubt es, ein verbessertes Kontrastverhältnis zu erzielen, da unerwünschtes Licht zwei Verschlusselemente durchlaufen muss (das Element 5 und die Flüssigkristallzelle 3 innerhalb des Sensors 12). Ferner kann, wenn das Verschlusselement 5 Verschlüsse entlang einer ersten Richtung bildet und die Flüssigkristallzelle 3 Verschlüsse entlang einer zweiten Richtung, rechtwinklig zur ersten Richtung, bildet, zweidimensionale (d. h. vollständige) Parallaxe erzielt werden, ohne dass ein zweidimensionaler Verschluss herzustellen wäre.
  • Bei einem dritten Beispiel der Erfindung, das zum Aufnehmen von Bildern mit großem Winkelbereich mit einer Kamera 7 für dreidimensionale Bilder von Nutzen ist, ist eine Anzahl, in diesem Fall drei, ähnliche Systeme 8-10 vorhanden, die räumlich getrennt sind, wie es in der Fig. 6 dargestellt ist. Jedes System ist dem in der Fig. 4 dargestellten System ähnlich, wobei es über seine eigene Objektivlinse, ein Verschlusselement und ein Detektorarray vom in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Typ verfügt und jedes gleichzeitig eine andere Ansicht desselben Objekts erzeugt. Jedes wird sequenziell einem Verschlussvorgang unterzogen, wie er unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben wurde. Dies versorgt die Kamera für dreidimensionale Bilder mit einer großen Anzahl von Ansichten über ein begrenztes Gesichtsfeld, ohne dass einzelne Kameras und Detektoren für jede Ansicht erforderlich wären, und dies ist insbesondere bei Szenen geeignet, bei denen sich die Perspektive schnell abhängig vom Winkel ändert, z. B. bei Szenen mit mehreren Objekten, die in einer Reihe mit der Kamera 7 liegen.
  • Der räumliche, optische Modulator könnte als Unterschiedsinformationsfilter dazu verwendet werden, nur Bildänderungen aufzuzeichnen; so können die Bilddaten für verschiedene zweidimensionale Ansichten mit verschiedener Parallaxe dadurch komprimiert werden, dass nur die Differenzen zwischen diesen Ansichten bestimmt werden. Die Verwendung einer elektronischen Vorrichtung als Unterschiedsinformationsfilter ist in unserer oben genannten, ebenfalls anhängigen Patentanmeldung beschrieben: kurz gesagt, wird der räumliche, optische Modulator mit einem ersten Bild moduliert, und durch den räumlichen, optischen Modulator wird ein zweites Bild hindurchgestrahlt, so dass vom Detektorarray nur Unterschiede zwischen dem ersten und zweiten Bild erfasst werden.

Claims (14)

1. Bilderzeugungsvorrichtung für dreidimensionale Bilder mit einem Fotodetektor (1) mit einem Array von Fotodetektorelementen (E), einem Array (4) von Linsen zum Abbilden von Licht von einem Objekt auf den Fotodetektor (1), einem räumlichen, optischen Modulator (3), der eine Verschlussanordnung bildet, und einer Steuerschaltung (CC) für den Modulator (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (3) über ein Array von Gruppen von Verschlusselementen (a, b, c) verfügt; jede der Linsen des Arrays (4) so angeordnet ist, dass sie Licht auf mindestens ein zugeordnetes Fotodetektorelement (E) lenkt; jede Gruppe von Verschlusselementen (a, b, c) in einem Lichtpfad durch eine jeweilige Linse zu mindestens einem zugeordneten Fotodetektorelement (E) angeordnet ist und über mehrere Verschlusselemente (a, b, c) verfügt, wobei die Verschlusselemente (a, b, c) jeder Gruppe unabhängig voneinander geöffnet werden können, um es zu ermöglichen, dass Licht in mehreren diskreten Winkelbändern, die verschiedenen Parallaxeansichten des Objekts genügen, das mindestens eine zugehörige Fotodetektorelement (E) beleuchtet; und die Steuerschaltung (CC) so ausgebildet ist, dass sie jeweils ein Verschlusselement (a, b, c) mit einem sich zyklisch wiederholenden Muster öffnet, um ein winkelmäßiges Demultiplexen auszuführen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (3) zwischen dem Linsenarray (4) und dem Fotodetektor (1) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusselemente (a, b, c) in einer einzelnen Reihe angeordnet sind, um für eine eindimensionale Parallaxeansicht zu sorgen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusselemente (a, b, c) in einem zweidimensionalen Array angeordnet sind, um für eine zweidimensionale Parallaxeansicht zu sorgen.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (3) eine Flüssigkristallvorrichtung ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (3) und der Fotodetektor (1) als Teil einer integrierten elektrooptischen Vorrichtung auf einem Substrat ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (CC) Teil der integrierten Vorrichtung ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein optisches Bilderzeugungssystem (6), das zwischen dem Objekt und dem Linsenarray (4) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine weitere Verschlussanordnung (5), die an einer Apertur des optischen Bilderzeugungssystems (6) oder deren Nähe angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Verschlussanordnung (5) über eine Flüssigkristallvorrichtung verfügt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Verschlusselemente (a, b, c) des Modulators (3) über ein in einer ersten Richtung angeordnetes Array verfügen und die weitere Verschlussanordnung (5) ein Array von Verschlüssen bildet, die in einer zweiten Richtung rechtwinklig zur ersten Richtung angeordnet sind.
12. Mikroskop, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche und eine Schaltung (PCM) zum Verarbeiten einer Abfolge von Signalen von den Fotodetektoren (1) aufweist, um ein dreidimensionales Bild zu speichern.
13. Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche und eine Schaltung (PCM) zum Verarbeiten einer Abfolge von Signalen von den Fotodetektoren (1) aufweist, um ein dreidimensionales Bild zu speichern.
14. Kamera, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Vorrichtungen, von denen jede eine solche ist, wie sie in einem der Ansprüche 1 bis 11 beansprucht ist, und eine Schaltung zum Verarbeiten einer Abfolge von Signalen von den Fotodetektoren (1) aufweist, um ein dreidimensionales Bild zu speichern.
DE69429054T 1993-09-23 1994-09-21 Dreidimensionales Abbildungsgerät, Kamera und Mikroskop Expired - Fee Related DE69429054T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9319619A GB2282505A (en) 1993-09-23 1993-09-23 Three dimensional imaging apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69429054D1 DE69429054D1 (de) 2001-12-20
DE69429054T2 true DE69429054T2 (de) 2002-06-20

Family

ID=10742390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69429054T Expired - Fee Related DE69429054T2 (de) 1993-09-23 1994-09-21 Dreidimensionales Abbildungsgerät, Kamera und Mikroskop

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5616912A (de)
EP (1) EP0645659B1 (de)
JP (1) JP3184409B2 (de)
DE (1) DE69429054T2 (de)
GB (1) GB2282505A (de)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2123077C (en) * 1994-04-14 2001-09-04 Anthony B. Greening Single lens stereoscopic imaging system
DE19500315C1 (de) * 1995-01-07 1995-10-26 Siegbert Prof Dr Ing Hentschke Personenadaptiver autostereoskoper Shutter-Bildschirm (PAAS)
JP3753201B2 (ja) 1996-07-22 2006-03-08 富士写真フイルム株式会社 視差画像入力装置
US6522325B1 (en) 1998-04-02 2003-02-18 Kewazinga Corp. Navigable telepresence method and system utilizing an array of cameras
AU761950B2 (en) 1998-04-02 2003-06-12 Kewazinga Corp. A navigable telepresence method and system utilizing an array of cameras
US6734838B1 (en) * 1998-05-18 2004-05-11 Dimension Technologies Inc. Enhanced resolution for image generation
EP1116169B1 (de) * 1998-09-24 2003-07-30 QinetiQ Limited Verbesserungen in bezug auf mustererkennung
AUPP820499A0 (en) * 1999-01-18 1999-02-11 Trutan Pty Ltd Optical grid for three dimensional imagery
DE10030196C2 (de) * 2000-06-22 2002-05-08 4D Vision Gmbh Anordnung und Verfahren zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes
WO2002098145A1 (en) * 2001-05-29 2002-12-05 University Of Cincinnati 3d display using micromirrors array
US7388714B2 (en) * 2002-09-18 2008-06-17 Dmetrix, Inc. Independent focus compensation for a multi-axis imaging system
JP2004191893A (ja) 2002-12-13 2004-07-08 Canon Inc 撮像装置
US7405761B2 (en) * 2003-10-01 2008-07-29 Tessera North America, Inc. Thin camera having sub-pixel resolution
US7830561B2 (en) * 2005-03-16 2010-11-09 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Lensless imaging with controllable apertures
US7651282B2 (en) * 2005-05-04 2010-01-26 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Devices and methods for electronically controlling imaging
EP1941314A4 (de) * 2005-10-07 2010-04-14 Univ Leland Stanford Junior Anordnungen und ansätze für die mikroskopie
JP4719106B2 (ja) * 2006-08-31 2011-07-06 日本放送協会 撮像装置
US7359120B1 (en) * 2006-11-10 2008-04-15 Genie Lens Technologies, Llc Manufacture of display devices with ultrathin lens arrays for viewing interlaced images
US7792423B2 (en) * 2007-02-06 2010-09-07 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. 4D light field cameras
US7480100B1 (en) 2007-10-15 2009-01-20 Genie Lens Technologies, Llc Lenticular devices using sets of lenses to display paired sets of interlaces of images
KR20090084527A (ko) * 2008-02-01 2009-08-05 삼성전자주식회사 이미지 센서 모듈, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 카메라모듈 및 카메라 모듈을 포함하는 전자 제품
EP2226653B1 (de) * 2009-03-02 2012-10-03 Sick Ag Optoelektronischer Sensor
EP2296031A1 (de) * 2009-09-11 2011-03-16 Astrium Limited Erkennung von elektromagnetischer Strahlung
US8665361B1 (en) 2010-05-21 2014-03-04 Southern Methodist University Enhancing imaging performance through the use of active illumination
JP5127901B2 (ja) * 2010-09-17 2013-01-23 株式会社東芝 セル基板の検査システム及び検査方法
FR2969819A1 (fr) 2010-12-22 2012-06-29 St Microelectronics Grenoble 2 Capteur d'image tridimensionnel
FR2969822A1 (fr) * 2010-12-24 2012-06-29 St Microelectronics Grenoble 2 Capteur d'image tridimensionnel
US8823822B1 (en) 2011-02-11 2014-09-02 Southern Methodist University Determining phase transfer function
US9131223B1 (en) 2011-07-07 2015-09-08 Southern Methodist University Enhancing imaging performance through the use of active illumination
US9030594B1 (en) 2012-04-19 2015-05-12 Southern Methodist University Applying phase transfer function
US9036080B2 (en) * 2012-09-04 2015-05-19 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus and method for acquiring information about light-field data
CN102865932B (zh) * 2012-09-27 2014-04-02 长春理工大学 由球面布置微透镜阵列及球面探测器构成的哈特曼传感器
US10151859B2 (en) 2013-09-23 2018-12-11 Lg Innotek Co., Ltd. Camera module and manufacturing method for same
KR102202196B1 (ko) * 2013-09-23 2021-01-13 엘지이노텍 주식회사 카메라 모듈
KR102312273B1 (ko) * 2014-11-13 2021-10-12 삼성전자주식회사 거리영상 측정용 카메라 및 그 동작방법
CN111830727B (zh) * 2020-08-30 2023-08-01 成都航空职业技术学院 基于复合矩形多针孔阵列的3d显示装置及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3932699A (en) * 1973-11-26 1976-01-13 Tripp Maurice R Three-dimensional television
JPS5672575A (en) * 1979-11-19 1981-06-16 Toshiba Corp Picture input unit
US4367486A (en) * 1980-03-18 1983-01-04 Jesse B. Eichenlaub Three dimensional imaging system
JPS61135280A (ja) * 1984-12-06 1986-06-23 Toshiba Corp 三次元撮像素子
US4682235A (en) * 1985-10-18 1987-07-21 Ford Aerospace & Communications Corporation Ortho-linear imaging device
JPH07111506B2 (ja) * 1986-05-09 1995-11-29 浜松ホトニクス株式会社 立体視テレビジヨン顕微鏡
JPS6344624A (ja) * 1986-08-12 1988-02-25 Fuji Photo Film Co Ltd 液晶デバイス
US4798448A (en) * 1988-02-16 1989-01-17 General Electric Company High efficiency illumination system for display devices
JPH01254092A (ja) * 1988-04-01 1989-10-11 Tomohiko Hattori 空間時分割式立体撮影及び立体再生装置
US5448395A (en) * 1993-08-03 1995-09-05 Northrop Grumman Corporation Non-mechanical step scanner for electro-optical sensors
GB2284902A (en) * 1993-09-23 1995-06-21 Sharp Kk Integrated electro-optical liquid crystal device and methods of using such a device.

Also Published As

Publication number Publication date
DE69429054D1 (de) 2001-12-20
EP0645659A2 (de) 1995-03-29
GB9319619D0 (en) 1993-11-10
GB2282505A (en) 1995-04-05
JP3184409B2 (ja) 2001-07-09
US5616912A (en) 1997-04-01
EP0645659A3 (de) 1995-12-27
EP0645659B1 (de) 2001-11-14
JPH07168125A (ja) 1995-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69429054T2 (de) Dreidimensionales Abbildungsgerät, Kamera und Mikroskop
DE69704554T2 (de) Konfokales mikroskop
DE102011114500B4 (de) Mikroskopvorrichtung
DE3432392C2 (de)
DE3824968A1 (de) Polarisationsbild-Detektorsystem
DE102013226789B4 (de) Mehrkanaloptik-Bildaufnahmevorrichtung und Mehrkanaloptik-Bildaufnahmeverfahren
DE102017206442B4 (de) Vorrichtung zur Abbildung von Teilgesichtsfeldern, Multiaperturabbildungsvorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen derselben
DE69229846T2 (de) Optisches Zeichenerkennungsgerät mit Koordinatenumwandlungsfunktion
DE1905945A1 (de) Brennebenen-Verschlussanordnung
DE3686358T2 (de) Optischer tiefpassfilter fuer eine festkoerper-farbkamera.
DE69718009T2 (de) System zur optischen detektion
DE3414713A1 (de) Okular- und photographiervorrichtung fuer ein faserskop
WO1990007691A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur beobachtung von moiremustern von zu untersuchenden oberflächen unter anwendung des moireverfahrens mit phasenshiften
DE69426586T2 (de) Integrierte elektrooptische Flüssigkristallvorrichtung und Verfahren zu seiner Verwendung
DE68927778T2 (de) Elektronisch variables MUEF-Filter für Abbildungsanordnungen
DE102006058057B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur optischen Erfassung einer Struktur
DE3645184C2 (de)
DE69213339T2 (de) Bildanzeigevorrichtung mit Flüssigkristallfernsehprojektor und einer Matrix konischer optischer Elemente darin
EP3147700B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur vergrösserung des sichtfelds einer kamera sowie damit ausgestattete kamera
DE112006003559B4 (de) Bildgebungsvorrichtung
DE102009001202B3 (de) Kamerasystem mit Augenfinder-Modulen
WO2012084531A1 (de) Kamera mit einem farbbildsensor sowie aufnahmeverfahren mit einer solchen kamera
EP1761071A1 (de) Verfahren zur Aufnahme eines Bildes und Digitalkamera
DE112017002345T5 (de) Anzeigesteuereinrichtung und Bildgebungseinrichtung
EP1860492A1 (de) Verfahren zur Raumfilterung und Bildaufnahmegerät

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee