DE4219851A1 - Stereokamera - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stereokamera und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf eine Stereokamera für die Lieferung von stereoskopischen Fernsehbildern.

Erfindungsgemäß ist eine Stereokamera vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch eine einzelne Objektivlinse, eine lichtempfindliche Abbildungsvorrichtung, eine einzelne Bild-Fokussierungslinse zum Fokussieren der Bilder auf die lichtempfindliche Vorrichtung, und durch ein Zwillingsprisma zwischen der Objektivlinse und der Bild-Fo­ kussierungslinse, so daß zwei Bilder erzeugt werden.

Durch Verwendung einer einzelnen Fokussierungslinse anstatt zwei nebeneinander angeordneter Objektivlinsen kann eine kompaktere Stereokamera geschaffen werden, so daß beispielsweise eine Inspektion in engen Räumen ermöglicht wird. Es versteht sich, daß die Objektivlinse und die Bild-Fokussierungslinse beide Kompaktlinsen sein können, d. h. jede kann eine Vielzahl von Linsen mit einer gemeinsamen optischen Achse aufweisen.

Vorzugsweise ist eine Prallplatte vorgesehen, die sich zwischen der lichtempfindlichen Vorrichtung und der Bild-Fokussierungslinse in einer Ebene parallel zur optischen Achse der Bild-Fokussierungslinse erstreckt, d. h. in einer Ebene, in der der Scheitel des Zwillingsprismas liegt. Dies verhindert jede Überlappung der beiden Bilder. Die Prallplatte ist zweckmäßig T-förmig ausgebildet, wobei der Querbalken des T in der Nähe der Bild-Fokussierungslinse und senkrecht zu deren optischer Achse verläuft.

Vorzugsweise ist die Objektivlinse eine Kollektivlinse, so daß Licht von einem Punkt auf einem Objekt als paralleler Strahl auf das Zwillingsprisma fällt. Folglich ist der Abstand zwischen der Objektivlinse und dem Zwillingsprisma nicht kritisch. Die Kamera wird fokussiert, indem die Objektivlinse auf das Objekt zu oder von diesem weg bewegt wird, und keine Bewegung der anderen Komponenten ist notwendig. Alternativ kann die Objektivlinse auch eine Art Teleskop sein, das zwei konvergierende Linsen aufweist, die im Abstand voneinander sowie so angeordnet sind, daß sie ein Zwischenbild zwischen ihnen bilden und daß sie sicherstellen, daß Licht von einem Punkt auf dem Objekt auf das Zwillingsprisma als ein paralleler Strahl einfällt.

Die Bild-Fokussierungslinse ist vorzugsweise so gestaltet, daß für eine Eintrittspupille an der Stelle des Zwillingsprismas die entsprechende Ausgangspupille, die virtuell ist, so dicht wie möglich am Querbalken der Prallplatte liegt, um auf diese Weise den Lichtverlust infolge der Prallplatte auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Bei der unten beschriebenen Ausführungsform der Erfindung würde die Ausgangspupille nur etwa 120 mm vom Querbalken (auf der vom Sensor abgelegenen Seite des Querbalkens) entfernt sein; im Gegensatz zu einer herkömmlichen Linse, bei der die Ausgangspupille etwa 200 mm vom Querbalken entfernt sein würde.

Die lichtempfindliche Bildvorrichtung kann ein fotografischer Film sein oder könnte auch ein elektronischer Bildsensor sein. Die beiden Bilder können Seite an Seite erzeugt werden und können auf einer gemeinsamen Bildvorrichtung gebildet werden, oder mittels Spiegel können die beiden Bilder auf zwei separaten Bildvorrichtungen hergestellt werden.

Die optischen Komponenten der Kamera können auch umgekehrt verwendet werden, um ein Paar von Stereobildern wieder zu vereinigen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Stereokamera und

Fig. 2 einen größeren Schnitt durch eine Einzelheit der Kamera nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Schnitt entlang der optischen Achse einer Stereokamera 10 dargestellt. Lichtstrahlen 12 von einem Objekt 13 werden durch eine Kollektivlinse 14 so gesammelt, daß sie als parallele Strahlen auf ein Zwillingsprisma 16 einfallen. Das Zwillingsprisma 16 spaltet das Licht in zwei parallele Strahlen 17, 18, die divergieren. Die Strahlen 17 und 18 werden durch eine Abbildungslinse 20 fokussiert, um zwei nebeneinander angeordnete Bilder 21, 22 oberhalb bzw. unterhalb der optischen Achse der Kamera 10 zu bilden. Die Prallplatte 24 erstreckt sich entlang der optischen Achse von nahe der hinteren Fläche der Linse 20 bis nahe an die Ebene, in welcher die Bilder 21, 22 liegen; es handelt sich dabei um eine flache Platte in der Ebene senkrecht zur Figur (d. h. die Ebene, in der der Scheitel des Zwillingsprismas 16 liegt, d. h. die Ebene, welche die beiden Teile des Zwillingsprismas 16 trennt); sie ist T-förmig ausgebildet, wobei ein Querbalken 25 nahe der hinteren Fläche der Linse 20 und senkrecht zur optischen Achse der Kamera 10 verläuft. Die Prallplatte 24 mit ihrem Querbalken 25 minimiert jegliche Überlappung der beiden Bilder 21 und 22.

Bei einer Abänderungsform der oben beschriebenen Anordnung, in gestrichelten Linien dargestellt, werden Spiegel 30 verwendet, so daß die beiden Bilder 21 und 22 gut voneinander entfernt gebildet werden. Diese Abänderungsform ist dort vorteilhaft, wo die Bilder 21 und 22 auf zwei separaten elektronischen Bildsensoren gebildet werden sollen, da dadurch mehr Platz für jeden Sensor vorgesehen ist.

In Fig. 2 ist die Stereokamera 10 mehr im einzelnen dargestellt. Die Kollektivlinse 14 ist eine Verbundlinse mit vier im Abstand voneinander angeordneten Teillinsen 31, 32, 33, 34, die in einem rohrförmigen Metallhalter 35 sitzen. Das Zwillingsprisma und die Abbildungslinse 20 werden ebenfalls in einem entsprechenden rohrförmigen Metallhalter 36 gehalten. Das Zwillingsprisma 16 ist eine Doppelkonstruktion, um den chromatischen Fehler auf ein Mindestmaß herabzusetzen, und besteht aus einem ersten Zwillingsprisma 37, das auf der einen Seite flach ist und auf der anderen Seite zwei um 7,9 Grad zur flachen Fläche geneigte Flächen bildet, und aus zwei dünnen Prismen 38 mit einem Scheitelwinkel von 15,6 Grad, die an den geneigten Flächen des ersten Zwillingsprismas 37 befestigt sind, wobei deren Scheitel zusammenfallen (und die optische Achse 39 schneiden). Das erste Zwillingsprisma 37 besteht aus F2-Glas und die Prismen 38 bestehen aus BK7-Glas, wobei dieses Schottglas-Typ­ nummern sind. Die Abbildungslinse 20 ist ebenfalls von Verbundform, wobei sie eine dicke Doppel-Meniskuslinse (Linsen 40 und 41) und vier andere, im Abstand voneinander angeordnete Einzellinsen 42, 43, 44 und 45 aufweist. Der Querbalken 25 ist in diesem Falle 8,5 mm hoch und liegt an der hinteren Fläche 45 an.

Die Charakteristiken der Linsen sind in der Tabelle aufgelistet, welche die Radien der aufeinanderfolgenden Flächen, den Abstand entlang der Achse 39 zwischen der einen Fläche und der nächsten, die freien Durchmesser und die Glastypen angeben. Die Linsen der Kollektivlinse 14 sind in Tabelle 1 und diejenigen der Abbildungslinse 20 in Tabelle 2 angegeben. Es versteht sich, daß der Gesamtdurchmesser der Kollektivlinse 14, einschließlich des Halters 35, nicht mehr als etwa 45 Millimeter zu sein braucht, während derjenige der Abbildungslinse 20 nicht mehr als etwa 55 mm zu sein braucht.

Wie bereits vorher erwähnt, können die optischen Komponenten der Kamera, d. h. die Kollektivlinse 14, das Zwillingsprisma 16 und die Abbildungslinse 20 auch umgekehrt verwendet werden, um ein Paar von stereoskopischen Bildern zu rekombinieren. In diesem Falle würden die stereoskopischen Bilder an der Stelle der Bilder 21 und 22 nach Fig. 1 angeordnet sein.

Tabelle 1

Tabelle 2

Claims (9)

1. Stereokamera, gekennzeichnet durch eine einzelne Objektivlinse (14), eine lichtempfindliche Bildvorrichtung, eine einzelne Bild-Fokussierungslinse (20) zum Fokussieren von Bildern (21, 22) auf die lichtempfindliche Vorrichtung und ein Zwillingsprisma (16) zwischen der Objektivlinse (14) und der Bild-Fokussierungslinse (20), so daß zwei Bilder (21, 22) erzeugt werden.

2. Stereokamera nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Prallplatte (24), die sich zwischen der lichtempfindlichen Vorrichtung und der Bild-Fo­ kussierungslinse (20) erstreckt, um Licht daran zu hindern, die Ebene parallel zur optischen Achse der Bild-Fokussierungslinse (20) zu kreuzen, in welcher der Scheitel des Zwillingsprismas (16) liegt.

3. Stereokamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte ein Element (25) in der Nähe der Bild-Fo­ kussierungslinse (20) aufweist, welches aus der Bild-Fo­ kussierungslinse austretendes Licht in einem Bereich auf jeder Seite dieser Ebene sperrt.

4. Stereokamera nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (24) T-förmig ausgebildet ist, wobei der Querbalken des T in der Nähe der Bild-Fokussierungslinse (20) und senkrecht zu deren optischer Achse angeordnet ist.

5. Stereokamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektivlinse (14) eine Kollektivlinse ist.

6. Stereokamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Objektivlinse (14) als auch die Bild-Fokussierungslinse (20) Verbundlinsen sind.

7. Optisches Instrument zur Rekombinierung eines Paares von stereoskopischen Bildern, gekennzeichnet durch eine einzelne konvergierende Objektivlinse (20) zum Empfangen von Licht aus den beiden stereoskopischen Bildern (21, 22), wobei die beiden Bilder (21, 22) den gleichen optischen Abstand von der Objektivlinse haben, und wobei Licht aus den beiden Bildern (21, 22) durch entsprechende, sich nicht überlappende Segmente der Objektivlinse (20) empfangen wird, sowie durch eine einzelne Fokussierungslinse (14) und ein Zwillingsprisma (16) zwischen der Objektivlinse (20) und der Fokussierungslinse (14), wobei die Anordnung so getroffen ist, daß durch die genannten Segmente empfangenes Licht durch die jeweiligen Prismen des Zwillingsprismas (16) hindurchgelangt, so daß die Fokussierungslinse (14) ein Einzelbild erzeugt.

8. Optisches Instrument nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Prallplatte (24), die so angeordnet ist, daß Licht vom einen Bild (24) daran gehindert wird, durch das Segment der Objektivlinse (20) entsprechend dem anderen Bild (22) empfangen zu werden.

9. Optisches Instrument nach Anspruch 7 oder 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (25), die verhindert, daß Licht von jedem Bild (21 bzw. 22) durch einen Bereich der Objektivlinse (20) empfangen wird, der zwischen den genannten Segmenten liegt.