WO2001098816A1

WO2001098816A1 - Verfahren und anordnung zur aufnahme von mehreren ansichten einer szene oder eines gegenstandes

Info

Publication number: WO2001098816A1
Application number: PCT/EP2001/006930
Authority: WO
Inventors: Armin Grasnick; Sven-Martin Scherzberg-Naujokat
Original assignee: 4D-Vision Gmbh
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2001-12-27
Also published as: AU6754301A; DE10030196A1; DE10030196C2

Abstract

Eine Anordnung zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes für die 3D-Darstellung umfasst eine Prismenplatte (1) mit einer Vielzahl von Teilprismen (Pij) unterschiedlicher Ablenkwinkel, wobei für jede Ansicht mehrere Teilprismen (Pij) mit gleichem Ablenkwinkel vorgesehen sind. Dadurch werden Ansichten unterschiedlicher Betrachtungsrichtung auf eine gemeinsame Abbildungsfläche (3) abgebildet. Weiterhin umfasst die Anordnung eine die Abbildungsfläche (3) aufweisende Einrichtung zum Aufzeichnen des durch die Teilprismen (Pij) hindurchtretenden Lichtes sowie eine ansteuerbare Blendeneinrichtung (4), mit der der Lichteinfall durch die Teilprismen (Pij) selektiv ein- und ausgeschaltet werden kann. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise bei guter Ausnutzung der Abbildungsfläche (3). Zudem reicht lediglich ein Objektiv (5) zur Erzeugung aller Abbildungen aus.

Description

Titel

Verfahren und Anordnung zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes sowie auf ein entsprechendes Verfahren hierzu.

Stand der Technik

Derartige Anordnungen und Verfahren eignen sich insbesondere zur Gewinnung von Ausgangsinformationen für eine dreidimensionale Bilddarstellung, bei der mehrere Ansichten gleichzeitig oder in schneller Aufeinanderfolge visualisiert werden. Weiterhin können die Ansichten auch dazu verwendet werden, Weitwinkel- oder Panoramabilder zu generieren.

Zur Erzeugung eines dreidimensionalen Raumeindruckes werden von der darzustellenden Szene bzw. dem Gegenstand wenigstens zwei Ansichten benötigt, um die natürliche Betrachtungsparallaxe nachzubilden. Verfahren, bei denen zwei solcher Ansichten zur Darstellung verwendet werden, sind dem Fachmann allgemein bekannt. Sie bedürfen hier daher keiner weitergehenden Erläuterung. Zur Aufnahme der jeweils erforderlichen Ansichten existiert ebenfalls bereits eine Vielzahl von Verfahren. In den meisten Fällen werden die Ansichten von verschiedenen Betrach- tungspunkten aus aufgenommen, die beispielsweise in Augenabstand oder auch in einem größeren Abstand voneinander liegen. Bei statischen Bildern oder Gegenständen ist es prinzipiell möglich, für die Aufnahme eine einzige Einrichtung zu verwenden, die hintereinander an die verschiedenen Betrachtungspunkte gebracht und dort zur Auslösung der Aufnahme der jeweiligen Ansicht betätigt wird. Allerdings ist hierbei der Positionier- und Justieraufwand sehr hoch, so daß sich mit dieser Vorgehensweise dynamische Vorgänge kaum erfassen lassen bzw. einen erheblichen apparativen Aufwand für den Positionswechsel bedingen.

In den meisten Fällen wird daher für jede Ansicht eine gesonderte Aufnahmevorrich- tung vorgesehen, wobei die Aufnahmevorrichtungen zur Verminderung des Justieraufwandes auch zu einer gemeinsamen Baueinheit verbunden werden können. Herkömmliche Anordnungen dieser Bauart besitzen zur gleichzeitigen Aufnahme von zwei Ansichten in der Regel zwei weitestgehend getrennte, eigenständige optische Systeme, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Werden eine grö- ßere Anzahl von Ansichten der Szene bzw. des Gegenstandes benötigt, so ergibt sich, abgesehen von dem erheblichen apparativen Aufwand, eine große und schwergewichtige Konstruktion, die folglich wenig handlich ist.

In diesem Zusammenhang ist aus der EP 0 71 0 039 A2 eine Anordnung bekannt, mit der zwei Ansichten einer Szene bzw. eines Gegenstandes aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen aufgenommen werden können. Für jede Ansicht ist dabei ein eigenes optisches System mit einem Objektiv und einer diesem Objektiv zugeordneten Abbildungsfläche an einer Aufzeichnungseinrichtung vorgesehen. Dabei grenzen die beiden Abbildungsflächen aneinander, so daß die Gesamtabbildungs- fläche in Hinblick auf die Anzahl der Bildkanäle verhältnismäßig groß ist. Zur Erzeugung größerer Beobachtungsparallaxen sind in beiden optischen Systemen großvo- lumige Prismen zur Strahlumlenkung vorgesehen.

In einem weiteren Fall ist in der EP 0 701 039 A2 eine Anordnung für die Weitwin- kelfotographie beschrieben, bei der drei optische Systeme nebeneinanderliegend angeordnet sind. Jedes der optischen Systeme deckt dabei einen Winkelbereich von 90° ab, wobei die drei Winkelbereiche unmittelbar aneinander anschließen, so daß nach Zusammensetzen der Winkelbereiche ein Gesamtwinkelbereich von 270° abgedeckt ist. Auch hier ist für jedes optische System eine separate Abbildungsfläche, ein separates Objektiv und jeweils ein großvolumiges Prisma erforderlich. Wird bei den vorgenannten Anordnungen eine hohe Bildauflösung angestrebt, so ergibt sich wiederum eine räumlich sehr ausgedehnte und damit unhandliche Konstruktion.

Beschreibung der Erfindung

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einer kompakten Bauweise eine schnelle und unkomplizierte Aufnahme mehrerer Ansichten erlaubt. Weiterhin liegt der Er- findung die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Verfahren anzugeben.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Anordnung zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes, umfassend: eine Prismenplatte, die zum Abbilden von Ansichten unterschiedlicher Betrachtungsrichtungen auf eine gemein- same Abbildungsfläche dient und die zu diesem Zweck mit einer Vielzahl von Teilprismen unterschiedlicher Ablenkwinkel ausgestattet ist, wobei zur Abbildung jeweils einundderselben Ansicht mehrere Teilprismen mit untereinander gleichem Ablenkwinkel vorgesehen sind; ein in den Strahlengang zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand und der Abbildungsfläche eingeordnetes Objektiv; eine die Abbil- dungsfläche aufweisende Einrichtung zum Aufzeichnen des durch die Teilprismen hindurchtretenden Lichtes; eine in dem Strahlengang zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand und der Abbildungsfläche angeordnete, ansteuerbare Blendeneinrichtung mit einer Vielzahl von Blendenöffnungen, die je nach Ansteuerung den Lichteinfall auf die Abbildungsfläche durch ausgewählte Teilprismen hindurch ein- und ausschalten und eine mit einer Ansteuereinrichtung und der Blendeneinrichtung gekoppelte Stelleinrichtung.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich eine Vielzahl von Ansichten, insbesondere mehr als zwei Perspektivansichten derselben Szene bzw. desselben Gegenstandes aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen von einem zum Zeitpunkt der Aufnahme der einzelnen Ansichten im wesentlichen unveränderten Betrachtungsposition aus aufnehmen. Durch die Verwendung einer Prismenplatte mit einer Vielzahl von Teilprismen ergibt sich eine flache Bauweise mit fester Zuordnung der Teilprismen zueinander, so daß Montage- und Justageprobleme vermieden werden. Zudem steht für sämtliche Ansichten jeweils die gesamte Abbildungsfläche zur Verfügung, die damit in Verhältnis zu der Anzahl der Bildkanäle klein bleibt. Überdies kann für sämtliche Ansichten das gleiche Objektiv verwendet werden. Insgesamt ergibt sich dadurch eine besonders kompakte Anordnung, die sich schnell und ein- fach handhaben läßt. Insbesondere lassen sich aufgrund der Aufteilung der Prismenplatte in eine Vielzahl von Teilprismen mit unterschiedlichen Ablenkwinkeln ohne größeren Aufwand eine Vielzahl von Ansichten aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen aufnehmen. Je nach Ausbildung der wirksamen Winkelflächen der Teilprismen können damit mehrere einander überlappende oder auch aneinander anschließende Bildausschnitte aufgenommen werden. Trotzdem bleibt der Aufbau der Anordnung sehr einfach.

Diese verschiedenen Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes können sequentiell in zeitlich schneller Aufeinanderfolge aufgenommen werden, indem bei- spielsweise in einem ersten Zeitintervall lediglich Licht durch Teilprismen mit gleichem Ablenkwinkel auf die Abbildungsfläche fällt und das entsprechende Bild auf einem Speichermedium aufgezeichnet wird. Diese Vorgehensweise wird für alle Ablenkwinkelkategorien aufeinanderfolgend durchgeführt. Zur Abbildung von dynamischen Prozessen wird die vorstehende Vorgehensweise vielfach wiederholt, so daß die aufgezeichneten Bilder sich dann als Video- oder Filmsequenz abspielen lassen.

Anstelle einer sequentiellen Aufnahme der einzelnen Ansichten ist es auch möglich, je Zeittakt mehrere ausgewählte Ansichten gleichzeitig aufzunehmen, wobei dann die erhaltenen Bilddaten gegebenenfalls elektronisch nachbearbeitet werden, sofern nicht der Wiedergabemodus an den Aufnahmemodus angepaßt wird. Auch hier wird dies vorzugsweise so lange wiederholt, bis von jeder Ansicht eine Aufnahme aufgenommen wurde. Zur Abbildung von dynamischen Prozessen kann hier wiederum, wie vorstehend bereits erläutert, der Zyklus ausreichend oft wiederholt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung umfaßt die Blendeneinrichtung eine starre Blendenplatte, die mit rasterartig angeordneten Blendenöffnungen versehen ist. Dabei ist das Raster der Blendenöffnungen dem Raster der ebenfalls regelmäßig angeordneten Teilprismen proportional. Zum Ein- bzw. Ausschalten, d.h. zu Ermöglichung des Einfalls von Licht durch bestimmte Teilprismen auf die Abbil- dungsfläche bzw. zum gezielten Absperren des Lichteinfalls umfaßt die Blendeneinrichtung weiterhin eine Stelleinrichtung für eine stufenweise Relatiwerschiebung der Blendeneinrichtung gegen die Prismenplatte, so daß diese von Rasterstufe zu Rasterstufe gegeneinander versetzt werden können. Als Stelleinrichtung kann beispielsweise ein Piezosteller verwendet werden, der entweder auf die Blendeneinrichtung oder auch auf die Prismenplatte einwirkt. Bei einem taktweisen Verschieben können so die ausgewählten Teilprismen gezielt angesteuert werden, wobei sich gerade bei Verwendung eines Piezostellers sehr kurze Zeittakte verwirklichen lassen, die insbesondere für die Abbildung von dynamischen Vorgängen vorteilhaft sind.

In einer alternativen Ausführungsform umfaßt die Blendeneinrichtung ein LC-Display bzw. LC-Panel und eine Ansteuereinrichtung zur Transparent/Intransparentschal- tung der Bildelemente des LC-Displays bzw. LC-Panels. Dabei werden mit der Transparentschaltung den ausgewählten Teilprismen zugeordnete Blendenöffnungen in Form der Bildelemente des LC-Displays gebildet.

Im Unterschied zu der weiter oben erläuterten Blendenplatte ergibt sich hier eine weitestgehend freie Gestaltbarkeit der Öffnungsstruktur der Blendeneinrichtung, da sich die Bildelemente quasi je nach Bedarf aus einem intransparenten Zustand in einen transparenten Zustand und umgekehrt umschalten lassen. Die Blendeneinrichtung kann damit durch eine Umprogrammierung der Ansteuereinrichtung unter- schiedlichen Gegebenheiten einer Aufnahmesituation, beispielsweise hinsichtlich der Reihenfolge der aufzunehmenden Ansichten, oder auch unterschiedlichen Prismenplatten angepaßt werden. Überdies kann die Rasterstruktur der Teilprismen der Prismenplatte freier gewählt werden, als bei der Verwendung einer starren Blendenplatte.

Zur Verminderung des Ansteuerungsaufwandes ist es in diesem Zusammenhang weiterhin vorteilhaft, wenn die Bildelemente bzw. Blendenöffnungen, die Teilprismen mit gleichem Ablenkwinkel zugeordnet sind, gemeinsam ansteuerbar sind.

Unabhängig davon, ob die Blendenöffnungen der Blendeneinrichtung mittels eines LC-Displays oder einer starren Blendenplatte realisiert werden, ist die Blendeneinrichtung bevorzugt derart ansteuerbar, daß ausschließlich Licht durch Teilprismen mit gleichem Ablenkwinkel auf die Abbildungsfläche fällt. Damit ergibt sich eine besonders einfache und eindeutige Zuordnung der in einem Zeitintervall auf der Abbildungsfläche erfaßten Bildinformationen zu einer bestimmten Ansicht. Die erhaltenen Bilder lassen sich dann in vielfältiger Weise weiterverarbeiten. ln bestimmten Anwendungsfällen besteht jedoch unter Umständen ein Interesse daran, das Licht sämtlicher Ansichten zumindest für einen Zeittakt gemeinsam zu erfassen. Dies läßt sich bei der Verwendung einer Blendeneinrichtung mit einem LC- Display besonders einfach verwirklichen, indem dieses insgesamt transparent ge- schaltet wird.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Teilprismen als längliche Streifen und die Blendenöffnungen als diesen Streifen im wesentlichen proportionale Schlitze ausgebildet. Die Streifen verlaufen dabei parallel zueinander und weisen bevorzugt alle die gleiche Breite auf. Eine derartige Prismenplatte läßt sich auf verhältnismäßig einfache Weise herstellen. Bevorzugt ist diese Prismenplatte als eine Fresnel-Multiprismenplatte ausgebildet, die eine besonders geringe Dicke besitzt und damit für eine kompakte Bauweise der gesamten Anordnung günstig ist.

In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, das Objektiv als flächige Linse, vorzugsweise als Fresnellinse, auszubilden. Bevorzugt wird das Objektiv zwischen der Prismenplatte und der Abbildungsfläche der Aufzeichnungseinrichtung angeordnet. Aufgrund des schichtweisen Aufbaus kann die Anordnung dann sehr dünn gehalten werden.

Alternativ sind in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Prismenplatte und/oder das Objektiv als holographische Elemente ausgebildet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig.l eine Anordnung zur Aufnahme mehrerer Ansichten einer Szene bzw. eines Gegenstandes mit einer Fresnel-Multiprismenplatte und einer Blendeneinrichtung, die ein ansteuerbares LC-Display umfaßt, Fig.2 eine Darstellung zur Veranschaulichung unterschiedlicher Schaltzustände des LC-Displays aus Fig.l , Fig.3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Aufnahme mehrerer Ansichten einer Szene bzw. eines Gegenstandes, mit einer Fresnel-

Multiprismenplatte und einer Blendeneinrichtung, welche eine starre Blen- denplatte umfaßt, wobei die Fresnel-Multiprismenplatte und die Blendenplatte relativ zueinander verschiebbar sind,

Fig.4 eine räumliche Ansicht der Fresnel-Multiprismenplatte aus den Figuren 1 und 3 mit einer Vielzahl von Teilprismen in insgesamt fünf Ablenkwinkelkatego- rien,

Fig.5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Fresnel-Multiprismenplatte entsprechend Fig.4, jedoch mit insgesamt vier Ablenkwinkelkategorien, und in

Fig.6 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der erzielten Aufnahmewinkel der einzelnen Ansichten, bei der in Fig.4 darstellten Multiprismen- platte.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Ein erstes Ausführungsbeispiel nach Fig.l zeigt eine Anordnung zur Aufnahme von mehreren Perspektivansichten einer Szene bzw. eines Gegenstandes aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen. Das von der Szene bzw. dem Gegenstand abgestrahlte Licht wird über eine Prismenplatte 1 auf eine Aufzeichnungseinrichtung 2 bzw. eine an dieser vorgesehene Abbildungsfläche 3 gelenkt. In dem Strahlengang zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand einerseits und der Abbildungsfläche 3 andererseits ist weiterhin eine ansteuerbare Blendeneinrichtung 4 sowie ein Objektiv 5 angeordnet. Durch eine gezielte Ansteuerung der Blendeneinrichtung 4 über eine dieser zugeordnete Ansteuereinrichtung 6 kann der Lichteinfall auf die Abbildungsfläche 3 der Aufzeichnungseinrichtung 2 selektiv eingestellt werden, wie dies in Fig.l durch die hellen, lichtdurchlässigen Abschnitte und die dunklen, lichtun- durchlässigen Abschnitte, die jeweils sinngemäß Blendenöffnungen verkörpern, veranschaulicht wird.

Zur Erzeugung von Perspektivansichten aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen weist die Prismenplatte 1 eine Vielzahl von Teilprismen mit unterschiedlichen Ablenkwinkeln auf. Dabei sind für jede Ansicht mehrere Teilprismen mit gleichem Ablenkwinkel vorgesehen. Die in Fig.l im Schnitt und in Fig.4 in räumlicher Ansicht dargestellte Prismenplatte 1 besitzt auf ihrer der Abbildungsfläche 3 zugewandten Seite eine Vielzahl von streifenförmigen Flächen mit unterschiedlicher Neigung. Diese streifenförmigen Flächen sind dabei derart parallel nebeneinander angeordnet, daß sich eine stufenförmige Struktur in der Art einer Fresnellinse ergibt, so daß die Prismenplatte 1 im folgenden auch als Fresnel-Multiprismenplatte bezeichnet wird. Jede der geneigten Flächen bildet zusammen mit der durchgängig glattflächigen Rückseite 7 der Blendeneinrichtung 4 ein Teilprisma. Die Teilprismen sind generell mit P_u bezeichnet, wobei der erste Index i eine Gruppe von räumlich eng beieinanderliegenden Teilprismen kennzeichnet und der zweite Index j für die Ablenkwinkelkategorie steht, in der sämtliche Teilprismen P den gleichen Ablenkwinkel besitzen.

Wie den Fig.l , 4 und 6 weiter zu entnehmen ist, besitzt die Prismenplatte 1 des Ausführungsbeispiels insgesamt fünf Ablenkwinkelkategorien, wobei die diesen zugehörigen Teilprismen P in regelmäßiger Abfolge parallel zueinander angeordnet sind, so daß sich Teilprismengruppen mit fünf unterschiedlich geneigten Streifen wiederholen. Eine solche Gruppe ist in Fig. 6 mit den zugehörigen Winkeln beispielhaft dargestellt, wobei α den Neigungswinkel der geneigten Fläche des jeweiligen Teilprismas P zu der Haupterstreckungsebene der Prismenplatte 1 darstellt.

Mit ε ist hingegen der Austrittswinkel bzw. die Ablenkrichtung des jeweiligen Teilprismas bezeichnet, ε repräsentiert den Austrittswinkel zu der Lotrechten der glatten Rückseite 7, der sich für die betreffende geneigte Fläche ergibt, wenn auf die geneigten Flächen der Teilprismen P Parallelstrahlen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene der Prismenplatte 1 auftreffenden. Für das Ausführungsbeispiel sind folgende Winkel vorgegeben:

u

1 1 1 22° 6^° 2 1 2 1 2^° 1 1 ,3^° 3 1 3 0^° 0 4 1 4 -1 2° -6^° 5 1 5 -22° -1 1 ,3^°

wobei für die Teilprismen eine Brechzahl von 1 ,5 zugrundegelegt wurde.

Das durch die Teilprismen P einfallende Licht trifft vor dem Erreichen der Abbildungsfläche 3 zunächst auf die Blendeneinrichtung 4, die in dem ersten Ausführungsbeispiel als dynamische Blende in Form eines LC-Displays bzw. Shutters ausgebildet ist. Über die bereits erwähnte Ansteuereinrichtung 6 können die einzelnen Bildelemente des LC-Displays einzeln oder auch gruppenweise angesteuert werden, um Bereiche des LC-Displays zwischen einem lichtundurchlässigen Dunkelzustand und einem lichtdurchlässigen Hellzustand hin- und herzuschalten. Durch eine entsprechende Transparentsteuerung von Bildelementen des LC-Displays lassen sich mit diesem Verfahren schlitzförmige Blendenöffnungen B verwirklichen, die den ausgewählten einzelnen Teilprismen P zugeordnet sind.

Die Zuordnung erfolgt dabei derart, daß im transparenten Zustand einer Blendenöffnung B. lediglich Licht, das durch das zugehörige Teilprisma P hindurchtritt, auf die Abbildungsfläche 3 gelangen kann. Ist diese Blendenöffnung B hingegen in ihren lichtundurchlässigen Zustand geschaltet, so wird das gesamte Licht, das durch das entsprechende Teilprisma P hindurchtritt, abgeblockt.

Werden, wie in Fig.l dargestellt, von dem LC-Display ausschließlich Blendenöffnungen B^ mit gleichem zweiten Index j transparent (hell) geschaltet, hingegen alle anderen Blendenöffnungen weiterhin intransparent (dunkel bzw. opak) gehalten, so trifft lediglich Licht einer ausgewählten Betrachtungsrichtung und damit genau einer Ansicht auf die Abbildungsfläche 3. In Abhängigkeit von der Ansteuerung des LC- Displays können so die verschiedenen Perspektivansichten einzeln hintereinander aufgenommen werden, wie dies durch die unterschiedlichen Schaltzustände des LC- Displays für aufeinanderfolgende Zeitintervalle Δt_] bis Δt₅ in den Figuren 1 und 2 angedeutet ist.

Es ist jedoch auch möglich, durch eine Änderung der Ansteuerung des LC-Displays innerhalb eines Zeitintervalls gleichzeitig unterschiedlichen Ablenkwinkelkategorien zugeordnete Blendenöffnungen zu öffnen, wobei hier vorzugsweise solche gewählt werden, die nicht unmittelbar aneinander angrenzen. Dadurch bleiben in der Offen- Stellung die transparenten Bereiche des Displays von intransparenten Bereichen umgeben. Bei Bedarf ist es weiterhin möglich, sämtliche Blendenöffnungen B transparent oder intransparent zu schalten.

Überdies erlaubt die Verwendung des LC-Displays eine einfache und schnelle Anpassung der Blendeneinrichtung 3 an unterschiedliche Prismenplatten 1 . Ein Alternativbeispiel für eine solche Prismenplatte, die anstelle der oben beschriebenen verwendet werden kann, ist in Fig.5 dargestellt. Diese Prismenplatte 1 ^' unterscheidet sich von der bereits erläuterten Prismenplatte 1 lediglich durch die geringere Anzahl der Ablenkwinkelkategorien und die Ablenkwinkel in den einzelnen Kategorien. Sie ist in Fig.5 als eine Fresnel-Multiprismenplatte 1 ^' mit vier Ablenkwinkelka- tegorien ausgebildet, wobei die Teilprismen auch dort in sich wiederholender, regelmäßiger Folge angeordnet sind. Dabei werden wiederum Gruppen i gebildet, die von jeder Ablenkwinkelkategorie genau ein Teilprisma enthalten. Jedoch lassen sich auch weitere Prismenplatten mit einer größeren oder kleinen Anzahl von Ablenkwinkelkategorien einsetzen, wobei die Anzahl der wiederkehrenden Gruppen nicht auf die Anzahl von hier drei Gruppen beschränkt ist.

Im Zusammenhang mit der Verwendung eines LC-Displays in der Blendeneinrichtung 4 ist es weiterhin möglich, Prismenplatten 1 zu verwenden, bei denen die Teilprismen P.. nicht lediglich streifenförmig, sondern gitterartig angeordnet sind, bei- spielsweise indem die hier dargestellten Prismenplatten 1 bzw. V in mehrere Blöcke quer zu der Haupterstreckungsrichtung der Streifen unterteilt und diese Blöcke dann im Raster der Streifen versetzt zueinander angeordnet werden. Die in die Haupterstreckungsebene der Prismenplatten 1 bzw. 1 ' projiizierte Breite der Streifen ist folglich für alle Teilprismen P_] gleich.

Zur Abbildung der verschiedenen Perspektivansichten weist die Anordnung weiterhin ein Objektiv 5 auf, wobei im Unterschied zu herkömmlichen Anordnungen lediglich ein einziges Objektiv 5 benötigt wird. Prinzipiell ist es möglich, ein zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand und der Prismenplatte 1 angeordnetes Objektiv zu verwenden, das dann in herkömmlicher Art und Weise mit entsprechend großem Durchmesser ausgebildet wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Objektiv 5 jedoch als flächenhafte Linse in Form einer Fresnel-Linse ausgebildet. Hierdurch ergibt sich in Zusammenwirkung mit der Prismenplatte 1 und dem LC- Display eine besonders flache Bauweise. Wie Fig.l zu entnehmen ist, sitzt das als flächenhafte Linse ausgebildete Objektiv 5 zwischen der Blendeneinrichtung 4 und der Abbildungsfläche 3 der Aufzeichnungseinrichtung 2. Es ist jedoch auch möglich, dieses Objektiv 5 zwischen dem LC-Display und der Prismenplatte oder auch unmittelbar vor der Prismenplatte 1 auf der Seite der glatten Rückseite 7 anzuordnen.

Die Aufzeichnungseinrichtung 2 ist hier ein CCD-Array, so daß die erhaltenen Bildinformationen sofort als weiterverwendbare Daten verfügbar sind. Es ist jedoch auch möglich, anstelle des CCD-Arrays einen Film zu verwenden, auf den die einzelnen Ansichten aufbelichtet werden. Im Falle der Verwendung eines CCD-Arrays sind weitere, in den Figuren nicht gezeigte Einrichtungen vorhanden, welche eine Ansteue- rung, Auswertung und Speicherung der mittels des CCD-Arrays erhaltenen Bildinformationen ermöglichen. So kann insbesondere ein Farbfilterarray für die Farben Rot, Grün und Blau vorgesehen sein, welches dafür sorgt, daß jedes Element des CCD-Arrays Bildinformationen ausschließlich eines bestimmten Spektralbereiches aufzeichnet.

Anstelle einer Blendeneinrichtung 4 mit einem LC-Display als Shutter kann auch, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel anhand von Fig.3 dargestellt, eine Blendeneinrichtung 4 mit einer festen Blendenplatte 8 verwendet werden. Diese Blendenplatte 8 weist eine Vielzahl von rasterartig angeordneten Blendenöffnungen 9 auf, deren Außenkontur jeweils im wesentlichen der Form der Teilprismen P der Prismenplatte 1 proportional ist. Das Anordnungsmuster der Blendenöffnungen 9 entspricht dabei dem Anordnungsmuster der Teilprismen P gleicher Ablenkwinkelkategorie an der Prismenplatte 1 . Dies hat zur Folge, daß bei einer Ausrichtung des Rasters der Blendenplatte 8 zu dem Raster der Prismenplatte 1 lediglich Licht, das durch Teilprismen P der gleichen Ablenkwinkelkategorie hindurchtritt, die Abbildungsfläche 3 der Aufzeichnungseinrichtung 2 erreicht.

Durch eine Parallelverschiebung der Prismenplatte 1 und der Blendeplatte 8 entsprechend den Rastereinheiten können so mehrere Ansichten sequentiell hintereinander aufgenommen werden. Zur Erzielung der Relatiwerschiebung zwischen der Prismenplatte 1 und der Blendenplatte 8 ist eine Stelleinrichtung in Form eines Pie- zostellers 1 0 vorgesehen, mit dem sich sehr geringe Wege mit hoher Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit zustellen lassen. Bei dem in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Prismenplatte 1 durch den Piezosteller 1 0 bewegt. Es ist jedoch genauso gut möglich, statt dessen die Blendenplatte 8 zu verschieben.

In zeichnerisch nicht dargestellten Varianten der oben erläuterten Ausführungsbeispiele werden die Fresnel-Multiprismenplatten 1 bzw. 1 ^'durch holographische Elemente ersetzt. Weiterhin ist es möglich, auch das Objektiv 5 als holographisches Element auszuführen.

Mit den hier beschriebenen Anordnungen lassen sich zur 3 D-Darstellung benötigte Perspektivansichten auch in größerer Anzahl je 3D-Bildsatz schnell und mit geringem apparativen Aufwand erzeugen. Die dazu verwendbare Anordnung bleibt in ihrem Aufbau kompakt, so daß sich diese insbesondere auch für eine einfach handhabbare 3 D-Photokamera eignet. Bei entsprechender stärker Neigung der Teilpris- men P_t lassen sich auch Weitwinkelaufnahmen mit geringer Verzerrung erzeugen. Weitere Anwendungsbereiche für derartige Anordnungen bzw. entsprechende Verfahren ergeben sich bei der Gebäude- und Luftraumüberwachung, bei medizini- schen Aufnahmen, Spielfilmaufnahmen oder auch bei Aufnahmen bei Fußballspielen zur exakten dreidimensionalen Darstellung und zur Auswertung von Spielsituationen.

Claims

Patentansprüche

1 . Anordnung zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes, umfassend eine Prismenplatte (1 ), die zum Abbilden von Ansichten unterschiedlicher Betrachtungsrichtungen auf eine gemeinsame Abbildungsfläche (3) dient und die zu diesem Zweck mit einer Vielzahl von Teilprismen (P ) unterschiedlicher Ab- lenkwinkel ausgestattet ist, wobei zur Abbildung jeweils einundderselben Ansicht mehrere Teilprismen (P_u) mit untereinander gleichem Ablenkwinkel vorgesehen sind, ein in den Strahlengang zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand und der Abbildungsfläche (3) eingeordnetes Objektiv (5), - eine die Abbildungsfläche (3) aufweisende Einrichtung (2) zum Aufzeichnen des durch die Teilprismen (P ) hindurchtretenden Lichtes, eine in dem Strahlengang zwischen der Szene bzw. dem Gegenstand und der Abbildungsfläche (3) angeordnete ansteuerbare Blendeneinrichtung (4) mit einer Vielzahl von Blendenöffnungen (B ; 9), die je nach Ansteuerung den Licht- einfall auf die Abbildungsfläche (3) durch ausgewählte Teilprismen (P ) hindurch ein- und ausschalten und eine mit einer Ansteuereinrichtung und der Blendeneinrichtung (4) gekoppelte Stelleinrichtung (1 0).

2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Blendeneinrichtung (4) eine starre Blendenplatte (8) umfaßt, die mit rasterartig angeordneten Blendenöffnungen (9) versehen ist, wobei das Raster der Blendenöffnungen (9) mit der Anordnung der Teilprismen (P^ derart korrespondiert, daß mittels der Stelleinrichtung (10) eine Relativverschiebung der Blendeneinrich- tung (4) gegen die Prismenplatte (1 ) um eine oder mehrere Rasterstufen erfolgt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Blendeneinrichtung (4) ein LC-Display und eine Ansteuereinrichtung (6) zur Transpa- rent/lntransparentschaltung der Bildelemente des LC-Displays umfaßt, wobei durch die Transparent/Intransparentschaltung der Bildelemente Blendenöffnungen (B ) gebildet und diese dabei den Teilprismen (P_u) zugeordnet werden.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnungen (B ), die Teilprismen (P ) mit gleichen Ablenkwinkeln zugeordnet sind, gemeinsam ansteuerbar sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendeneinrichtung (4) derart ansteuerbar ist, daß ausschließlich Licht durch Teilprismen (P mit gleichem Ablenkwinkel auf die Abbildungsfläche (3) fällt.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilprismen (P ) als längliche Streifen und die Blendenöffnungen (P, ,9) als diesen Streifen im wesentlichen proportionale Schlitze ausgebildet sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismenplatte (1 ) als Fresnel-Multiprismenplatte ausgebildet ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (5) als flächige Linse, vorzugsweise als Fresnellinse ausgebildet ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (5) zwischen der Prismenplatte (1 ) und der Abbildungsfläche (3) der Aufzeichnungseinrichtung (2) angeordnet ist.

1 0. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismenplatte (1 ) und/oder das Objektiv (5) als holographische Elemente ausgebildet sind.

1 1 . Verfahren zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes unter Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendeneinrichtung (4) derart angesteuert wird, daß in einem ersten Zeitintervall (Δt_m) lediglich Licht durch Teilprismen (P ) mit gleichem Ablenkwinkel auf die Abbildungsfläche (3) fällt und das entsprechende Bild auf einem Speichermedium aufgezeichnet wird, und daß diese Vorgehensweise für alle Ablenkwinkelkategorien in weiteren Zeitintervallen (Δt ) aufeinanderfolgend durchgeführt wird.

2. Verfahren zur Aufnahme von mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes unter Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 1 0, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenrichtung (4) derart angesteuert wird, daß in einem ersten Zeitintervall lediglich Licht durch Teilprismen (P^ ausgewählter Ablenkwinkelkategorien, vorzugsweise solcher, deren Teilprismen (P^) an der Prismenplatte (1 ) nicht unmittelbar aneinander angrenzen, auf die Abbildungsfläche (3) fällt und das entsprechende Bild auf einem Speichermedium aufgezeichnet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 oder 1 2 unter Verwendung einer Blendeneinrichtung (4) mit einem ansteuerbaren LC-Display, bei dem in einem Zeitintervall das gesamte LC-Display transparent geschaltet wird.