DE19548129A1

DE19548129A1 - Stereo camera system with electronic imaging device

Info

Publication number: DE19548129A1
Application number: DE19548129A
Authority: DE
Inventors: Hans Thilo Richter
Original assignee: Individual
Current assignee: RICHTER, HANS THILO, 79664 WEHR, DE
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1997-06-26

Abstract

The camera system has a pair of objectives (1,2) with their optical axes (3,4) spaced horizontally by the required stereo base (B), and their images received by respective electronic image sensors (5,6). The signals provided by the image sensors are fed to a multiplexer (7), coupled at its signal output (9) to a digital or analogue image recording device, such as a video recorder (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Stereo-Kamerasystem mit elektronischer Bildauf nahmevorrichtung und zwei Objektiven, deren optische Achsen in einem Abstand mit dem Betrag der Stereobasis horizontal nebeneinander verlaufen. In der Vergangenheit wurde eine Vielzahl von Stereo-Kamerasystemen vorgeschlagen. Beispielsweise hat der Anmelder in der noch nicht ver öffentlichten deutschen Patentanmeldung 195 37 220 ein Kamerasystem mit elektronischer Bildaufnahmevorrichtung vorgeschlagen, bei dem die beiden Stereobilder über ein Vorsatzgerät auf einen einzigen Bildaufnahmesensor geleitet wurden.The invention relates to a stereo camera system with electronic image device and two lenses whose optical axes in one Distance horizontally next to each other with the amount of the stereo base. A variety of stereo camera systems have been used in the past suggested. For example, the applicant has not yet ver German patent application 195 37 220 with a camera system proposed electronic imaging device in which the two Stereo images on a single device on a single image sensor were directed.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stereo-Kamerasystem zu schaffen, wel ches mit weitgehend bekannten technischen Mitteln in der Lage ist, hoch wertige Stereoaufnahmen zu erzeugen.The object of the invention is to provide a stereo camera system, wel ches is able to high with largely known technical means to produce high quality stereo recordings.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem Objektiv ein Bildaufnahmesensor zugeordnet ist, auf dem durch das jeweilige Objek tiv eine Abbildung erzeugt wird, und daß die Signale beider Bildaufnahme sensoren den Signaleingängen eines Multiplexers zugeführt werden, dessen Signalausgang mit einer analogen oder digitalen Bildaufnahmevorrichtung, insbesondere einem Video-Recorder, verbunden ist.This object is achieved in that each lens an image pickup sensor is assigned, on which by the respective object tiv an image is generated, and that the signals of both image acquisition sensors are fed to the signal inputs of a multiplexer, the Signal output with an analog or digital image recording device, especially a video recorder.

Mit anderen Worten besteht die vorliegende Erfindung im wesentlichen daraus, zwei herkömmliche Video-Kameras im Abstand der Stereobasis B nebeneinander anzuordnen und die durch diese Video-Kameras aufgenomme nen Bilder zu einem einzigen Bild zusammenzufassen. Diese Aufgabe wird durch den Multiplexer übernommen. In der Video-Technik wird als Multi plexer ein elektronisches Gerät bezeichnet, welches in der Lage ist, mehre re Video-Signale zu einem einzigen Video-Signal zusammenzufassen, das heißt, mehrere Video-Bilder zu einem einzigen Video-Bild zusammenzufü gen. Handelsübliche Multiplexer können bis zu 16 Bilder in ein Gesamtbild in Form einer 4 × 4-Matrix zusammenfassen. Bei kleineren Bildzahlen kann die Lage der Einzelbilder neben- oder untereinander variert werden.In other words, the present invention essentially exists from it, two conventional video cameras at a distance from the stereo base B to be arranged side by side and recorded by these video cameras combine pictures into a single picture. This task will taken over by the multiplexer. In video technology it is called Multi plexer refers to an electronic device that is capable of multiple re combine video signals into a single video signal that means to combine several video images into a single video image Commercially available multiplexers can have up to 16 pictures in one overall picture summarize in the form of a 4 × 4 matrix. With smaller numbers of pictures can the position of the individual images can be varied next to or below each other.

Der Multiplexer kann sowohl analoge Bildsignale als auch digitale Bildsi gnale verarbeiten. Auch das Ausgangssignal sowie die Bildaufnahmevor richtung können für analoge oder digitale Signale vorgesehen sein. Vor zugsweise wird insbesondere aus Kostengründen eine analoge Bildsignalver arbeitung und -aufzeichnung gewählt. Zur Bildaufzeichnung eignet sich insbesondere ein Video-Recorder.The multiplexer can handle both analog image signals and digital image signals Process gnale. Also the output signal and the image acquisition direction can be provided for analog or digital signals. Before an analog image signal ver work and recording selected. Suitable for image recording especially a video recorder.

Die Stereobasis zwischen den Objektiven ist für einen großen Entfernungs bereich der aufzunehmenden Abbildung gleich dem durchschnittlichen menschlichen Augenabstand (6,5 cm) zu wählen. Bei Makroaufnahmen mit sehr geringem Abstand zwischen Objekt und Objektiv ist eine kleinere Stereobasis vorteilhaft. Bei Landschaftsaufnahmen mit großem Abstand kann die Stereobasis vergrößert werden.The stereo base between the lenses is for a long distance range of the image to be recorded is equal to the average human eye relief (6.5 cm) to choose. When taking macro pictures with very small distance between object and lens is a smaller one Stereo base advantageous. For landscape pictures with a large distance the stereo base can be enlarged.

Das erfindungsgemäße Stereo-Kamerasystem kann mit herkömmlichen handelsüblichen Video-Kameras realisiert werden. Heutzutage sind Video- Kameras einschließlich der Bildaufnahmevorrichtung (Video-Recorder) im Handel erhältlich, deren Kameragehäuse eine Breite von weniger als 6 cm aufweist. Derartige Kameras können zur Bildung des erfindungsgemäßen Stereo-Kamerasystems miteinander verbunden werden. Beispielsweise kann auf einem Kameragehäuse ein Kupplungselement mit einer parallel zur optischen Achse verlaufenden Schwalbenschwanzschiene angebracht, z. B. angeklebt werden. Auf dem anderen Kameragehäuse kann ein komplementä res Kupplungselement mit Schwalbenschwanznut befestigt werden, so daß die Kameras durch einfaches Ineinanderschieben der Kupplungselemente miteinander verbindbar sind. Selbstverständlich ist jede andere arretierbare und lösbare Kupplungsvorrichtung, beispielsweise eine Rast-, Bajonett- oder auch Schraubverbindung, zur lösbaren Befestigung des einen Kameragehäu ses am anderen verwendbar. The stereo camera system according to the invention can with conventional commercially available video cameras can be realized. Nowadays, video Cameras including the image recording device (video recorder) in the Commercially available whose camera body is less than 6 cm wide having. Such cameras can be used to form the invention Stereo camera system can be connected. For example on a camera housing a coupling element with a parallel to optical axis extending dovetail rail attached, for. B. be glued. On the other camera body can be a complementary res coupling element with dovetail groove, so that the cameras by simply pushing the coupling elements together are interconnectable. Of course, any other is lockable and releasable coupling device, for example a locking, bayonet or also screw connection, for detachable fastening of one camera housing ses usable on the other.

Bei einer Kamera, die direkt vom Hersteller als Stereo-Kamera konzipiert wird, sind selbstverständlich beide Objektive und Bildaufnahmesensoren in einem gemeinsamen Kameragehäuse integriert. Dieses Kameragehäuse kann ebenfalls den Multiplexer und/oder die Bildaufnahmevorrichtung (Video- Recorder) enthalten.For a camera designed directly by the manufacturer as a stereo camera of course, both lenses and imaging sensors are in integrated into a common camera housing. This camera body can also the multiplexer and / or the image recording device (video Recorder) included.

Zum optimalen Betrieb des erfindungsgemäßen Stereo-Kamerasystems über einen großen Entfernungsbereich ist es sinnvoll, eine Verstellvorrichtung für die Stereobasis zwischen den optischen Achsen der Objektive vorzuse hen. Hierfür kann bei der Stereo-Kamera mit einem Gehäuse zumindest eines der beiden Objektive mit Bildaufnahmevorrichtung seitlich verschieb bar angeordnet sein. Über einen Servomotor kann die Stereobasis in Ab hängigkeit des Abstandes des aufzunehmenden Objektes eingestellt werden. Verfügt die Kamera über ein Entfernungsmeßgerät (Infrarot-Meßgerät) zur automatischen Fokussierung, so kann die Stereobasis-Verstellung automa tisch in Abhängigkeit von dem gemessenen Entfernungswert erfolgen.For optimal operation of the stereo camera system according to the invention a large range, it makes sense to use an adjustment device for the stereo base between the optical axes of the lenses hen. For this, at least with the stereo camera with a housing move one of the two lenses with the image recording device to the side be arranged in bar. The stereo base in Ab depending on the distance of the object to be recorded. Does the camera have a distance measuring device (infrared measuring device) for automatic focusing, so the stereo base adjustment can automa table depending on the measured distance value.

Bei der Verbindung zweier handelsüblicher Video-Kameras zu einem Ste reo-Kamerasystem muß die Kupplungsvorrichtung mit der Verstellvorrich tung versehen sein. Da hier nicht nur die kleinen Massen der Linsenoptik und des Bildaufnahmesensors, sondern die Kameragehäuse selbst zueinander verstellt werden, ist dieses Verstellsystem recht robust, beispielsweise als in Richtung der Stereobasis verlaufende, durch Schrauben arretierbare Linearführung auszubilden.When connecting two commercially available video cameras to a Ste reo camera system must have the coupling device with the adjustment device be provided. Not only the small masses of the lens optics here and the image sensor, but the camera housing itself to each other are adjusted, this adjustment system is quite robust, for example as in the direction of the stereo base, lockable by screws Train linear guide.

Übliche Video-Kameras sind mit einem Okular ausgerüstet, bei dem ein LCD-Kleinbildschirm die aufgenommene Abbildung darstellt. Zur Kontrolle der aufgenommenen Abbildung bzw. der Fokussierung der Stereo-Kamera ist ein einziges Okular ausreichend. Soll der Benutzer des Stereo-Kamera systems jedoch bei der Aufnahme den vollständigen Stereo-Effekt wahr nehmen können, so muß jedem Objektiv ein Okular zugeordnet sein. Die Okulare müssen einen Abstand zueinander aufweisen, der dem Abstand zwischen den menschlichen Augen entspricht. Da dieser von Benutzer zu Benutzer variiert, sollte der Abstand zwischen den beiden Okularen ver stellbar sein.Usual video cameras are equipped with an eyepiece, in which a LCD small screen shows the picture taken. For control the recorded image or the focus of the stereo camera a single eyepiece is sufficient. Should the user of the stereo camera systems, however, the full stereo effect is true when recording can take, so each lens must be assigned an eyepiece. The Eyepieces must have a distance from each other that is the distance between human eyes. Since this from user too User varies, should the distance between the two eyepieces ver be adjustable.

Die Fokussiervorrichtungen und/oder Zoomvorrichtungen der beiden Objek tive des Stereo-Kamerasystems sollten zueinander synchronisiert sein, damit beide Objektive eine möglichst scharfe Abbildung des gleichen Bildaus schnitts auf die zugeordneten Bildaufnahmesensoren werfen.The focusing devices and / or zoom devices of the two objects tives of the stereo camera system should be synchronized with each other so that Both lenses reproduce the same image as sharply as possible throw at the assigned image acquisition sensors.

Zur Betrachtung der aufgenommenen Stereo-Bilder eignen sich insbesondere Prismenbrillen, wie sie beispielsweise aus den deutschen Gebrauchsmustern 82 31 759, 83 20 961 und 83 29 309 hervorgehen. Die Einzelabbildungen der durch diese Prismenbrillen betrachteten Stereo-Bildpaare müssen unter einander liegen. Hierfür ist der Multiplexer mit einer Signalverarbeitungs schaltung zu versehen, die die eingehenden Bildsignale der beiden Einzel abbildungen in ein ausgehendes Bildsignal zusammenfügt, mit dem die Einzelabbildungen untereinander auf dem Bildschirm angeordnet werden.The following are particularly suitable for viewing the recorded stereo images Prismatic glasses, such as those found in German utility models 82 31 759, 83 20 961 and 83 29 309 emerge. The single pictures of the stereo image pairs viewed through these prism glasses must be below lie to each other. The multiplexer is for this with a signal processing circuit to provide the incoming image signals of the two individual merges images into an outgoing image signal with which the Individual images can be arranged one below the other on the screen.

Es sind aber auch andere Vorrichtungen zur Wiedergabe des mit dem erfindungsgemäßen Stereo-Kamerasystem erzeugten Stereo-Bildpaares geeignet. Beispielsweise offenbart Anspruch 11 ein Verfahren zur Auf nahme und Wiedergabe eines Stereo-Bildes, bei dem das erfindungsgemäße Stereo-Kamerasystem verwendet wird. Die mit diesem Stereo-Kamerasystem aufgenommenen Einzelabbildungen werden getrennt den Augen des Betrach ters zugeführt, indem sie auf den zwei Kleinbildschirmen einer Betrach tungsbrille abgebildet werden. Derartige Betrachtungsbrillen sind beispiels weise zur Erzeugung von Virtual-Reality-Bildern mittels Computern be kannt.But there are also other devices for reproducing the with Stereo camera system according to the invention generated stereo image pair suitable. For example, claim 11 discloses a method of opening took and playback of a stereo image in which the invention Stereo camera system is used. The one with this stereo camera system individual images recorded are separated from the eyes of the beholder ters fed by looking at the two small screens glasses are shown. Such glasses are for example as to the creation of virtual reality images using computers knows.

Natürlich eignen sich auch alle anderen bekannten Projektionsvorrichtungen für Stereo-Bilder. Of course, all other known projection devices are also suitable for stereo images.

Das Funktionsschema des erfindungsgemäßen Stereo-Kamerasystems ist in der einzigen Zeichnung (Fig. 1) dargestellt.The functional diagram of the stereo camera system according to the invention is shown in the single drawing ( FIG. 1).

Horizontal nebeneinanderliegend sind zwei Objektive 1, 2 angeordnet, die hier schematisch durch Linsenanordnungen dargestellt sind. Die optischen Achsen 3, 4 der Objektive 1, 2 verlaufen in einer horizontalen Ebene und parallel zueinander. Zur optischen Achse 3, 4 des jeweiligen Objektivs 1, 2 ausgerichtet sind zwei Bildaufnahmesensoren 5, 6 angeordnet. Als Bildauf nahmesensor 5, 6 eignen sich herkömmliche Video-Aufnahmesensoren und insbesondere CCD-Bildaufnahmesensoren.Two lenses 1 , 2 are arranged horizontally next to one another, which are represented here schematically by lens arrangements. The optical axes 3 , 4 of the objectives 1 , 2 run in a horizontal plane and parallel to one another. Two image recording sensors 5 , 6 are arranged aligned with the optical axis 3 , 4 of the respective objective 1 , 2 . Conventional video recording sensors and in particular CCD image recording sensors are suitable as image recording sensors 5 , 6 .

Über Signalleitungen sind die Bildaufnahmesensoren 5, 6 mit den Signal eingängen 8 eines Multiplexers 7 verbunden. Der Signalausgang 9 des Multiplexers 7, auf dem die zu einem einzigen Bildsignal zusammengefaß ten Bildsignale der beiden Bildaufnahmesensoren 5, 6 ausgegeben werden, ist mit einem Video-Recorder 10 verbunden, der die durch die Objektive 1, 2 aufgenommenen Bilder auf einem Video-Band abspeichert. Die Ab speicherung kann sowohl in analoger als auch in digitaler Form erfolgen. Wie oben erwähnt, eignen sich auch andere Bildaufnahmevorrichtungen, beispielsweise Diskettenlaufwerke oder Aufnahmegeräte für beschreibbare CDs (WORM-Laufwerke) für die Bildaufnahme.The image recording sensors 5 , 6 are connected to the signal inputs 8 of a multiplexer 7 via signal lines. The signal output 9 of the multiplexer 7 , on which the combined to a single image signal th image signals of the two image sensors 5 , 6 are output, is connected to a video recorder 10 , which the images recorded by the lenses 1 , 2 on a video tape saves. The storage can take place in both analog and digital form. As mentioned above, other image recording devices are also suitable, for example floppy disk drives or recording devices for recordable CDs (WORM drives) for image recording.

BezugszeichenlisteReference list

1 Objektiv
2 Objektiv
3 optische Achse
4 optische Achse
5 Bildaufnahmesensor
6 Bildaufnahmesensor
7 Multiplexer
8 Signaleingang
9 Signalausgang
10 Video-Recorder
B Stereobasis 1 lens
2 lens
3 optical axis
4 optical axis
5 image sensor
6 image sensor
7 multiplexers
8 signal input
9 signal output
10 video recorders
B stereo base

Claims

1. Stereo camera system with electronic image recording device and two lenses ( 1 , 2 ), whose optical axes ( 3 , 4 ) run horizontally next to one another at a distance with the amount of the stereo base (B), as characterized in that each lens ( 1 , 2 ) an image pickup sensor ( 5 , 6 ) is assigned, on which an image is generated from the respective lens ( 1 , 2 ), and that the signals of both image pickup sensors ( 5 , 6 ) are connected to the signal inputs ( 8 ) of a multiplexer ( 7 ) are supplied, the signal output ( 9 ) with an analog or digital image recording device, in particular a video recorder ( 10 ), is connected.

2. Stereo camera system according to claim 1, characterized in that in each case a lens ( 1 , 2 ) and an image pick-up sensor ( 5 , 6 ) are recorded in a camera housing, which is provided with a coupling device for fastening a second camera housing.

3. Stereo camera system according to claim 1, characterized in that the two lenses ( 1 , 2 ) and image recording sensors ( 5 , 6 ) are enclosed together by a common camera housing.

4. Stereo camera system according to claim 3, characterized in that the multiplexer ( 7 ) is also accommodated in the camera housing.

5. Stereo camera system according to claim 3 or 4, characterized in that the image recording device ( 10 ) is also recorded in the camera housing.

6. Stereo camera system according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises an adjusting device with which the distance between the optical axes ( 3 , 4 ) of the lenses ( 1 , 2 ) and thereby the stereo base (B) adjustable is.

7. Stereo camera system according to at least one of the preceding claims, characterized in that each lens ( 1 , 2 ) is assigned an eyepiece.

8. Stereo camera system according to claim 7, characterized in that the distance between the two eyepieces is adjustable.

9. Stereo camera system according to at least one of the preceding claims, characterized in that each lens ( 1 , 2 ) is provided with a focusing device and / or a zoom device, the focusing devices and / or zoom devices of the two lenses ( 1 , 2 ) are synchronized with each other.

10. Stereo camera system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the multiplexer ( 7 ) is provided with a signal processing circuit which combines the image signals of the individual images recorded by the two lenses ( 1 , 2 ) to form a signal which is a Overall picture represents, in which the two individual images are arranged one below the other.

11. A method for recording and playing back a stereo image, characterized in that a stereo camera system according to at least one of the preceding claims is used for recording and that glasses with two eyes associated with the viewer's eyes are used for playback, each of the screens one of the two individual images taken by the lenses ( 1 , 2 ) is guided.