DE19905452A1

DE19905452A1 - Digital stereo-camera with two mutually horizontally displaced units for forming image pair of object has additional camera unit connected via electrical signaling line for formation of second image using own surface sensor

Info

Publication number: DE19905452A1
Application number: DE19905452A
Authority: DE
Inventors: Dieter Luebeck
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2000-08-17
Anticipated expiration: 2019-02-10
Also published as: DE19905452C2

Abstract

An A-D converter (22) is connected to a digital interface and a memory device with a storage medium (23) for storing the digital picture data of stereo-picture pairs and one with the main camera pad mechanically connected additional camera unit (12) with an objective (14). The additional camera unit may be connected over an electrical signaling line connection (21) for electrical formation of the second image using own surface sensor (19).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Stereokamera mit zwei horizontal nebeneinander um eine Basislänge versetzt an geordneten Objektiven zur Bildung eines Bildpaares eines Ob jekts, einer zwei Einzelverschlüsse enthaltenden Verschluß einrichtung und einer elektronischen Bildsensoreinrichtung, welche die beiden über die beiden Objektive und Einzel verschlüsse der Verschlußeinrichtung synchron erfaßten Bilder aufnimmt und die elektrischen Bildsignale an einen Ana log/Digital-Wandler zur weiteren elektrischen Verarbeitung ausgibt.The invention relates to a digital stereo camera two horizontally next to each other offset by a base length ordered lenses to form a pair of images of an ob project, a closure containing two individual closures device and an electronic image sensor device, which the two over the two lenses and single closures of the shutter device images acquired synchronously records and the electrical image signals to an Ana log / digital converter for further electrical processing issues.

Um ein abgebildetes Objekt stereographisch betrachten zu kön nen, wird immer ein horizontal nebeneinander liegendes Bild paar dieses Objekts benötigt. Die Blickrichtung auf die bei den Bilder sollte bei der Aufnahme mit Ausnahme von Nahauf nahmen möglichst parallel sein. Zur Aufnahme von Stereobil dern benutzt man Spezialkameras mit zwei gewöhnlich im Augen abstand voneinander angebrachten Objektiven mit synchron lau fenden Verschlüssen oder normale einäugige Kameras mit Spie gel- oder Prismenvorsätzen, die die beiden Halbbilder auf nehmen, durch ein Objektiv leiten und auf dem Film wiederum zwei nebeneinander liegende Halbbilder erzeugen. Bekannt sind derartige Stereokameras beispielsweise aus Brockhaus "Naturwissenschaft und Technik", Band 5 (So-Z), 1989, Mann heim, Seiten 49 und 50 und aus "Meyers Lexikon der Technik", 1972, Seite 2439.To be able to view a depicted object stereographically is always a horizontally adjacent image couple of this object needed. The direction of view of the at the pictures should be taken at close up except for close up took as parallel as possible. To accommodate Stereobil you usually use special cameras with two in your eyes distance from each other attached lenses with synchronously lau fasteners or normal one-eyed cameras with spikes gel or prismatic attachments, the two fields on take, pass through a lens and turn on the film create two adjacent fields. Are known such stereo cameras from Brockhaus, for example "Science and Technology", Volume 5 (So-Z), 1989, man Heim, pages 49 and 50 and from "Meyers Lexicon of Technology", 1972, page 2439.

Moderne Stereokameras setzen die beiden Bilder jeweils in elektrische Signale um, die sich dann digitalisieren, spei chern und nach Leitung über eine Schnittstelle in einem Per sonal Computer oder einer Workstation verarbeiten lassen. Als elektronische Bildsensoreinrichtung kann, wie dies auch in der digitalen Photographie oder Videoaufnahmetechnik üblich ist, eine sogenannte CCD(Charge Coupled Device)-Anordnung verwendet werden. Eine solche Anordnung besteht in einer ein- oder zweidimensionalen Strahlungsdetektormatrix, die das Bild aufnimmt und zur weiteren Verarbeitung in analoger elektri scher Signalform ausgibt. Das durch Analog/Digital-Wandlung dann in digitaler Signalform vorliegende Bildpaar kann dann mit der entsprechenden Software und einem Betrachtungs-Hilfs mittel, wie z. B. einer Shutterbrille, als Stereobild betrach tet werden.Modern stereo cameras set the two images in each electrical signals, which then digitize and after line via an interface in a person Have a personal computer or a workstation processed. As electronic image sensor device can, as also in of digital photography or video recording technology common is a so-called CCD (Charge Coupled Device) arrangement be used. Such an arrangement consists of a single or two-dimensional radiation detector matrix that the image records and for further processing in analog electri outputs the waveform. This through analog / digital conversion then a pair of images present in digital signal form can then with the appropriate software and a viewing aid medium, such as B. a pair of shutter glasses as a stereo image be tested.

Eine digitale Stereokamera (VOS2 Stereo Camera), die aus zwei identisch ausgebildeten, nebeneinander befestigten Einzel kameras mit jeweils einem optischen Flächensensor besteht, ist aus dem im Internet am 07.07.98 unter den Adressen
A digital stereo camera (VOS2 Stereo Camera), which consists of two identically designed, side-by-side individual cameras, each with an optical area sensor, is available on the Internet on 07.07.98 at the addresses

http://www.imec.be/bo/cmos/vos2.html,
http://www.imec.be/bo/cmos/vos2.html,

http://www.imec.be/bo/cmos/vos2stereo/vos2stereo.html und
http://www.imec.be/bo/cmos/vos2stereo/vos2stereo.html and

http://www.imec.be/bo/cmos/vista.html
http://www.imec.be/bo/cmos/vista.html

abrufbaren imec-Datenblättern (Image Sensors Datasheets, IMEC, Leuven, Belgium) vom 19. März 1997, bekannt. Bei dieser bekannten Stereokamera ist der Aufwand jedoch sehr hoch, da zwei vollständig ausgerüstete digitale Kameras benutzt werden müssen, ganz abgesehen davon, daß eine Bildbasislängenver größerung, die insbesondere bei Fernaufnahmen zur Erzielung einer plastischen Differenzierung in der Bildtiefe vorteil haft sein kann, nicht möglich ist.available imec data sheets (Image Sensors datasheets, IMEC, Leuven, Belgium) dated March 19, 1997. At this known stereo camera, however, the effort is very high because two fully equipped digital cameras can be used not to mention that an image base length ver magnification, which is achieved especially with long-distance shots a plastic differentiation in the image depth is advantageous may be clingy, is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine moderne digi tale Stereokamera zu schaffen, die in der Lage ist, im we sentlichen gleichzeitig ein Stereobildpaar aufzunehmen, wobei jedoch zur Vereinfachung und damit zur Senkung des techni schen Aufwands von der bekannten Verwendung zweier komplet ter, starr zusammengekoppelter digitaler Kameras abgegangen wird. Außerdem soll sich durch das neue Kamerakonzept eine problemlose Basislängenvariierbarkeit ermöglichen lassen.The invention has for its object a modern digi tale stereo camera, which is able in the we considerably record a pair of stereo images at the same time, whereby however, to simplify and thus reduce the techni cal effort from the known use of two complete ter, rigidly coupled digital cameras becomes. In addition, the new camera concept should allow easy base length variability.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine digitale Kamera der ein gangs genannten Art gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine Aufteilung in
einen Hauptkamerateil, der eines der beiden Objektive, zumin dest einen der beiden Einzelverschlüsse, einen Flächensensor der elektronischen Bildsensoreinrichtung, den Analog/Digital- Wandler und eine an den Analog/Digital-Wandler ausgangsseitig angeschlossene digitale Schnittstelle und/oder eine Spei chereinrichtung mit einem Speichermedium zum Abspeichern der digitalen Bilddaten von Stereo-Bildpaaren aufweist, und
einen mit dem Hauptkamerateil mechanisch verbundenen Nebenka merateil, der als Bestandteil zumindest das andere der beiden Objektive, jedoch keine digitale Schnittstelle bzw. Spei chereinrichtung enthält und der mit dem Hauptkamerateil über eine optische Strahlverbindung zur optischen Übertragung des zweiten Bildes verbunden ist, falls kein eigener zweiter Flä chensensor der elektronischen Bildsensoreinrichtung für das zweite Bild im Nebenkamerateil vorhanden ist, oder über eine elektrische Signalleitungsverbindung zur elektrischen Über tragung des zweiten Bildes verbunden ist, falls ein eigener Flächensensor für das zweite Bild im Nebenkamerateil vorgese hen ist.To solve this problem, a digital camera of the type mentioned according to the invention is characterized by a division into
a main camera part, one of the two lenses, at least one of the two individual shutters, a surface sensor of the electronic image sensor device, the analog / digital converter and a digital interface connected to the analog / digital converter on the output side and / or a storage device with a storage medium for storing the digital image data of stereo image pairs, and
a mechanically connected to the main camera part of the secondary camera, which contains at least the other of the two lenses as a component, but does not contain a digital interface or storage device and which is connected to the main camera part via an optical beam connection for optical transmission of the second image if no second one of its own Surface sensor of the electronic image sensor device for the second image is present in the secondary camera part, or is connected via an electrical signal line connection for the electrical transmission of the second image if a separate surface sensor for the second image is provided in the secondary camera part.

In vorteilhafter Weise ist die Stereokamera nach der Erfin dung so ausgebildet, daß der Abstand zwischen dem Hauptkame rateil und dem Nebenkamerateil und damit die Basislänge me chanisch verstellbar ist. The stereo camera is advantageously according to the inven Formed so that the distance between the main came rateil and the secondary camera part and thus the base length me is mechanically adjustable.

Die Stereokamera nach der Erfindung kann gemäß einer Weiter bildung so ausgebildet werden, daß ihr Nebenkamerateil zur Realisierung eines Monobetriebs oder zur Vergrößerung der Ba sislänge abnehmbar ausgebildet ist.The stereo camera according to the invention can according to a further education are trained so that their sub camera part for Realization of a mono operation or to enlarge the Ba sis length is designed to be removable.

Zur Umwandlung der analogen Ausgangssignale der elektroni schen Bildsensoreinrichtung in digitale Bildsignale ist es nicht erforderlich, daß in jedem der beiden Kamerateile ein eigener Analog/Digital-Wandler eingesetzt ist. Vielmehr reicht es aus, nur einen einzigen Analog/Digital-Wandler vor zusehen, der im Hauptkamerateil untergebracht ist.To convert the analog output signals of the elektroni It is the image sensor device in digital image signals not required that one in each of the two camera parts own analog / digital converter is used. Much more it is sufficient to provide only a single analog / digital converter watch that is housed in the main camera part.

Im Falle einer Stereokameraausführungsform, bei der ein eige ner zweiter Flächensensor im Nebenkamerateil vorhanden ist, ist außer der elektrischen Signalleitungsverbindung zur Über tragung der Bildsignale dieses Flächensensors zur im Hauptka merateil untergebrachten digitalen Schnittstelle bzw. Spei chereinrichtung noch eine Steuerleitung zwischen dem Hauptka merateil und dem Nebenkamerateil zur Synchronisierung des Verschlusses des Nebenkamerateils mit dem Verschluß im Haupt kamerateil vorgesehen.In the case of a stereo camera embodiment in which a separate there is a second area sensor in the secondary camera part, is in addition to the electrical signal line connection to the over transmission of the image signals of this area sensor to the Hauptka merateil housed digital interface or Spei chereinrichtung another control line between the Hauptka merateil and the secondary camera part to synchronize the Lock the secondary camera part with the lock in the main camera part provided.

Im vorteilhaften Fall, daß die digitale Stereokamera nach der Erfindung nur einen einzigen Analog/Digital-Wandler und zwar im Hauptkamerateil enthält, ist die elektrische Signallei tungsverbindung vom Flächensensor des Nebenkamerateils dann zu diesem einzigen, im Hauptkamerateil untergebrachten Ana log/Digital-Wandler geführt.In the advantageous case that the digital stereo camera after the Invention only a single analog / digital converter, namely in the main camera part is the electrical signal line then connection from the area sensor of the secondary camera part to this single Ana, housed in the main camera part led log / digital converter.

Ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Stereoka mera nach der Erfindung im Nebenkamerateil als einziger Be standteil nur ein Objektiv untergebracht, so kann dieses Ob jektiv als Eingangsoptik über ein faseroptisches Kabel mit dem Hauptkamerateil verbunden werden, der im Anschluß an ei ne Ausgangsoptik auch den von einem Lichtmodulator zusammen mit dem Einzelverschluß des im Hauptkamerateil erzeugten Bil des zeitlich gesteuerten Einzelverschluß für das vom Nebenka merateil kommende Bild aufweist. Im Hauptkamerateil ist dann für beide Bilder eines Bilderpaares hinter einem Strahltei ler, auf den die beiden Bilder mittels des Objektivs des Hauptkamerateils bzw. mittels der Ausgangsoptik des faserop tischen Kabels gerichtet sind, ein einziger gemeinsamer Flä chensensor vorgesehen, an den der Analog/Digital-Wandler elektrisch angeschlossen ist.According to an advantageous embodiment, the stereoka mera according to the invention in the secondary camera part as the only Be Part only housed a lens, this can be whether jective as input optics with a fiber optic cable be connected to the main camera part, which follows ei ne optics also composed of a light modulator with the single lock of the image generated in the main camera part of the timed individual lock for that of the secondary ka merateil coming picture. Then in the main camera part for both images of a pair of images behind a beam on which the two pictures are taken using the lens of the Main camera part or by means of the output optics of the fiber optic table cables are directed, a single common area chensensor provided to which the analog / digital converter is electrically connected.

Zur Bauangleichung an den Nebenkamerateil kann in vorteilhaf ter Weise auch im Hauptkamerateil ein faseroptisches Kabel vorgesehen werden, das zwischen dem als seine Eingangsoptik wirksamen Objektiv des Hauptkamerateils und einer Ausgangsop tik angeordnet ist, die dem Strahlteiler als Strahlzufüh rungsorgan vorgelagert ist. Der Nebenkamerateil kann in einer besonders einfachen Realisierungsform lediglich ein gehäuse loses, als Eingangsoptik des faseroptischen Kabels wirksames Objektiv ausgebildet sein, wobei dann am Hauptkamerateil zum Anschließen dieses faseroptischen Kabels eine Anschlußbuchse angebracht ist, die mit der im Hauptkamerateil untergebrach ten Ausgangsoptik dieses Kabels verbunden ist. In zweckmäßi ger Weise ist dann am Hauptkamerateil eine Halterung für das den Nebenkamerateil bildende Objektiv vorgesehen.To align the construction to the secondary camera part can be advantageous a fiber optic cable in the main camera part be provided between the as its input optics effective lens of the main camera part and an output op tik is arranged, the beam splitter as beam feed is upstream. The secondary camera part can be in one Particularly simple form of implementation is just a housing loose, effective as input optic of the fiber optic cable Be designed lens, then on the main camera part Connect this fiber optic cable to a connector is attached, which is interrupted with that in the main camera part th output optics of this cable is connected. In practical ger way is then on the main camera part a bracket for that the lens forming the sub camera part.

Bei dieser Ausführung einer Stereokamera wird in vorteilhaf ter Weise ein Flächensensor eingespart und die Kamera kann ohne Schwierigkeiten so konzipiert werden, daß das zweite Ob jektiv abnehmbar ist. Es entsteht dann eine Kamera, mit der sowohl im Mono- als auch im Stereomodus gearbeitet werden kann. Es läßt sich im Stereomodus eine größere Basislänge er möglichen, was für die terrestrische Photogrammetrie nötig ist.This version of a stereo camera is advantageous ter saved a surface sensor and the camera can can be designed without difficulty so that the second ob is detachably removable. A camera is then created with which work in both mono and stereo mode can. A larger base length can be used in stereo mode possible what is necessary for terrestrial photogrammetry is.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform einer Ste reokamera nach der Erfindung ist im Nebenkamerateil hinter dem Objektiv und dem Einzelverschluß des Nebenkamerateils ein Spiegel untergebracht, der das Bild des Nebenkamerateils zu einem im Hauptkamerateil vorgesehenen Strahlteiler umlenkt. Im Hauptkamerateil ist dann hinter dem Objektiv und dem Ein zelverschluß des Hauptkamerateils unmittelbar der Strahltei ler angeordnet. Außerdem ist im Hauptkamerateil für beide Bilder eines Bilderpaares hinter dem Strahlteiler ein einzi ger gemeinsamer Flächensensor vorgesehen, an den der Ana log/Digital-Wandler elektrisch angeschlossen ist. Zur zeitli chen Steuerung der beiden Einzelverschlüsse der Verschlußein richtung ist ein Licht-Modulator vorgesehen. Bei einer derart ausgebildeten Stereokamera wird ebenfalls ein Flächensensor eingespart.According to another advantageous embodiment of a step Reokamera according to the invention is behind in the secondary camera part the lens and the individual shutter of the secondary camera part Mirror housed the image of the secondary camera part too deflects a beam splitter provided in the main camera part. In the main camera part is behind the lens and the on The main part of the main camera is immediately closed by the beam arranged. Also is in the main camera part for both Images of a pair of images behind the beam splitter ger common area sensor provided to which the Ana log / digital converter is electrically connected. At the time Chen control of the two individual closures of the closure direction, a light modulator is provided. With such a trained stereo camera also becomes an area sensor saved.

Ist der-Flächensensor durch eine planare CCD(Charge Coupled Device)-Anordnung gebildet, so arbeitet der die beiden Ein zelverschlüsse der Verschlußeinrichtung elektrisch steuernde Licht-Modulator in vorteilhafter Weise abhängig von der Ent ladungsgeschwindigkeit der CCD-Anordnung.Is the area sensor through a planar CCD (Charge Coupled Device) arrangement is formed, so the two on individual closures of the closure device electrically controlling Light modulator advantageously depending on the Ent charge rate of the CCD array.

Durch zwei nebeneinander angeordnete Sichtanzeigevorrichtun gen (Displays), die den beiden Augen eines Betrachters die entsprechenden Bildinformationen vermitteln, kann das 3D-Ergebnisbild unmittelbar betrachtet werden. Wenn der Ab stand der Objektive der Stereokamera zueinander einstellbar ausgebildet wird, werden auch Stereo-Großaufnahmen möglich. Das digitale Bildpaar kann dann am PC, an einer Workstation oder auch an einem digitalen Fernseher mit dem dafür ent wickelten Betrachtungs-Hilfsmittel nach der Übertragung so fort im Stereomodus betrachtet werden.By two side-by-side display devices gen (displays) that the two eyes of a viewer the can convey appropriate image information 3D result image can be viewed immediately. If the Ab the position of the stereo camera lenses was adjustable stereo close-ups are also possible. The digital image pair can then on the PC, on a workstation or on a digital TV with the ent View Tools so wrapped up after the transfer continue to be viewed in stereo mode.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsmöglichkeiten erläutert.The invention is described below with reference to drawings schematically illustrated execution options explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Stereokamera mit einem Haupt- und einem Nebenka merateil, jeweils mit Flächensensor; . Figure 1 is a stereo camera merateil with a main and a Nebenka, each with area sensor;

Fig. 2 eine Stereokamera mit einem Hauptkamerateil und einem abnehmbaren Nebenkamerateil, jeweils mit einem Flä chensensor; Figure 2 shows a stereo camera with a main camera part and a removable secondary camera part, each with a surface sensor.

Fig. 3 eine Stereokamera mit nur einem Flächensensor; Fig. 3 is a stereo camera with just one area sensor;

Fig. 4 eine Stereokamera mit einem Haupt- und einem abnehm baren Nebenkamerateil, wobei nur ein einziger, im Hauptkamerateil untergebrachter Flächensensor vorge sehen ist; Fig. 4 shows a stereo camera with a main and a detachable side camera part, with only a single area sensor housed in the main camera part is easily seen;

Fig. 5 eine ähnliche Stereokamera wie in Fig. 4, jedoch mit einem faseroptischen Kabel im Hauptkamerateil, und Fig. 5 is a similar stereo camera as in Fig. 4, but with a fiber optic cable in the main camera part, and

Fig. 6 eine gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 5 etwas vereinfachte Stereokamera. Fig. 6 is a somewhat simplified stereo camera compared to the embodiment of FIG. 5.

Die in Fig. 1 dargestellte digitale Stereokamera besteht aus zwei horizontal nebeneinander angeordneten Teilen, die in ei nem Gehäuse 1 zusammengefaßt sind. Jeder Teil enthält ein Ob jektiv 2 bzw. 3. An den Objektiven 2 und 3 befindet sich je weils ein Einzelverschluß 4 bzw. 5, die miteinander durch ei ne Steuereinrichtung 6 einer Verschlußeinrichtung synchro nisiert werden. Die beiden Einzelverschlüsse 4 und 5 der Ver schlußeinrichtung werden in der Steuereinrichtung 6 mecha nisch oder elektrisch synchronisiert.The digital stereo camera shown in Fig. 1 consists of two horizontally juxtaposed parts, which are summarized in egg nem housing 1 . Each part contains an objective 2 or 3 . On the lenses 2 and 3 there is a single shutter 4 and 5 , which are synchronized with each other by egg ne control device 6 of a shutter device. The two individual locks 4 and 5 of the locking device are synchronized mechanically or electrically in the control device 6 .

Die beiden über die Objektive 2 und 3 kommenden Bilder werden auf zwei zugehörige Flächensensoren 7 und 8 aufgenommen, von denen jeder in einem der beiden Kamerateile angeordnet ist und durch eine planare CCD(Charge Coupled Device)-Anordnung gebildet wird. Ein in einem der beiden Teile untergebrachter Analog/Digital-Wandler 9 wandelt die beiden analogen Bildsi gnale in digitale Daten um.The two images coming via the lenses 2 and 3 are recorded on two associated surface sensors 7 and 8 , each of which is arranged in one of the two camera parts and is formed by a planar CCD (Charge Coupled Device) arrangement. An analog / digital converter 9 housed in one of the two parts converts the two analog image signals into digital data.

Anschließend werden die digitalisierten Bilddaten als Stereo- Bildpaar mit Hilfe einer Speichervorrichtung in einem Spei chermedium 10 abgespeichert. Der Abstand der Objektive 2 und 3 zueinander und damit die Basislänge b können durch einen Einrastmechanismus verändert werden. Als Einzelverschlüsse 4 und 5 lassen sich beispielsweise steuerbare Polarisa tionsfilter, ein mechanisches Flügelrad oder ein Torsions band-Chopper verwenden.The digitized image data are then stored as a stereo image pair with the aid of a storage device in a storage medium 10 . The distance between the lenses 2 and 3 and thus the base length b can be changed by a snap mechanism. As individual closures 4 and 5 , for example, controllable polarization filters, a mechanical impeller or a torsion band chopper can be used.

Die in Fig. 2 dargestellte digitale Stereokamera besteht eben falls aus zwei horizontal nebeneinander angeordneten Teilen, nämlich einem Hauptkamerateil 11 und einem abnehmbaren Neben kamerateil 12. Die Stereokamera ist somit teilbar ausge bildet, was eine größere Basislänge oder einen Monobetrieb ermöglicht. Der Hauptkamerateil 11 und der Nebenkamerateil 12 enthalten jeweils ein Objektiv 13 bzw. 14. Am Objektiv 13 ist ein Einzelverschluß 15 für den Hauptkamerateil 11 und am Ob jektiv 14 ein Einzelverschluß 16 für den Nebenkamerateil 12 vorgesehen. Die beiden Einzelverschlüsse 15 und 16 werden durch eine Steuereinrichtung 17 synchronisiert.The digital stereo camera shown in Fig. 2 just consists of two horizontally arranged parts, namely a main camera part 11 and a removable secondary camera part 12th The stereo camera is thus divisible, which enables a longer base length or mono operation. The main camera part 11 and the secondary camera part 12 each contain a lens 13 and 14, respectively. On the lens 13 , a single shutter 15 is provided for the main camera part 11 and on the lens 14, a single shutter 16 for the secondary camera part 12 is provided. The two individual locks 15 and 16 are synchronized by a control device 17 .

Sowohl im Hauptkamerateil 11 als auch im Nebenkamerateil 12 ist ein Flächensensor 18 bzw. 19 in Form einer planaren CCD- Anordnung zur Aufnahme des jeweiligen Einzelbildes eines Bildpaares hinter dem jeweiligen Objektiv 13 bzw. 14 angeord net. Eine zwischen der Steuereinrichtung 17 im Hauptkamera teil 11 und dem Einzelverschluß 16 im Nebenkamerateil 12 be stehende elektrische Steuerleitungsverbindung 20 ermöglicht das Synchronisieren der beiden in diesem Fall elektronisch steuerbaren Einzelverschlüsse 15 und 16.Both in the main camera part 11 and in the secondary camera part 12 there is an area sensor 18 or 19 in the form of a planar CCD arrangement for taking the respective individual image of a pair of images behind the respective lens 13 or 14 . One between the control device 17 in the main camera part 11 and the individual shutter 16 in the secondary camera part 12 be existing electrical control line connection 20 enables the synchronization of the two electronically controllable individual locks 15 and 16 in this case.

Eine elektrische Signalleitungsverbindung 21 ist zwischen dem Flächensensor 19 im Nebenkamerateil 12 und einem im Hauptka merateil 11 untergebrachten Analog/Digital-Wandler 22 ange bracht und erlaubt das Abspeichern der dann digitalen Bildin formation des Nebenkamerateils 12 mit Hilfe einer Speicher vorrichtung in einem Speichermedium 23. Der Flächensensor 18 des Hauptkamerateils 11 liefert in gleicher Weise analoge Bildsignale dieses Kamerateils an den Analog/Digital-Wandler 22, so daß auch die dann digitalisierten Bilddaten des Haupt kamerahalbbildes in das Speichermedium 22 Eingang finden kön nen. Die in Digitalform gewandelten Bildinformationen beider Bilder werden somit als Stereo-Bildpaar im Speichermedium 23 abgelegt.An electrical signal line connection 21 is placed between the area sensor 19 in the secondary camera part 12 and an analog / digital converter 22 housed in the main camera part 11 and allows the then digital image information of the secondary camera part 12 to be stored with the aid of a storage device in a storage medium 23 . The area sensor 18 of the main camera part 11 supplies in the same way analog image signals of this camera part to the analog / digital converter 22 , so that the then digitized image data of the main camera field can find the input to the storage medium 22 . The image information of both images converted into digital form is thus stored as a stereo image pair in the storage medium 23 .

Die in Fig. 3 schematisch abgebildete digitale Stereokamera besteht ebenfalls aus zwei horizontal nebeneinander angeord neten Teilen, die in einem Gehäuse 24 zusammengefaßt sind. The digital stereo camera shown schematically in Fig. 3 also consists of two horizontally side by side angeord designated parts, which are combined in a housing 24 .

Jedes Teil enthält ein Objektiv 25 bzw. 26. An den Objektiven 25 und 26 befindet sich jeweils ein Einzelverschluß 27 bzw. 28, die miteinander durch eine Steuereinrichtung 29 einer Verschlußeinrichtung synchronisiert werden.Each part contains an objective 25 or 26 . On the objectives 25 and 26 there is an individual shutter 27 and 28 , respectively, which are synchronized with one another by a control device 29 of a shutter device.

Der Lichtstrahl des zweiten Objektivs 26 wird über einen Spiegel 30 und über einen Strahlteiler 31 zu einem Flächen sensor 32 geleitet. Der Lichtstrahl des ersten Objektivs 25 wird unmittelbar über den Strahlteiler 31 dem Flächensensor 32 zugeführt. Die beiden über die Objektive 25 und 26 kommen den Bilder werden also bei dieser Ausführungsform auf einem einzigen gemeinsamen Flächensensor 32 aufgenommen, der in dem einen der beiden Kamerateile hinter dem Objektiv 25 und dem Strahlteiler 31 angeordnet ist und durch eine planare CCD(Charge Coupled Device)-Anordnung gebildet wird.The light beam from the second lens 26 is guided via a mirror 30 and a beam splitter 31 to a surface sensor 32 . The light beam from the first objective 25 is fed directly to the area sensor 32 via the beam splitter 31 . In this embodiment, the two images coming through the lenses 25 and 26 are recorded on a single common area sensor 32 which is arranged in one of the two camera parts behind the lens 25 and the beam splitter 31 and by a planar CCD (Charge Coupled Device ) Arrangement is formed.

Der Strahlteiler 31 weist ein Transmissionsvermögen von τ = 0,5 und ein Reflexionsvermögen von ξ = 0,5 auf. Ein eben falls in diesem Kamerateil untergebrachter Analog/Digital- Wandler 33 wandelt die beiden analogen Bildsignale in digita le Daten um. Anschließend werden die digitalisierten Bildda ten als Stereo-Bildpaar mit Hilfe einer Speichervorrichtung in einem Speichermedium 34 abgespeichert. Als Einzelver schlüsse 27 und 28 lassen sich insbesondere elektronisch steuerbare Polarisationsfilter verwenden.The beam splitter 31 has a transmittance of τ = 0.5 and a reflectivity of ξ = 0.5. An analog / digital converter 33 also accommodated in this camera part converts the two analog image signals into digital data. The digitized image data are then stored as a stereo image pair with the aid of a storage device in a storage medium 34 . As individual connections 27 and 28 , in particular electronically controllable polarization filters can be used.

Die beiden Einzelverschlüsse 27 und 28 der Verschlußeinrich tung werden im Ausführungsbeispiel durch einen Licht- Modulator gesteuert, der in Abhängigkeit von der Entladungs geschwindigkeit des als CCD-Anordnung realisierten Flächen sensors 32 arbeitet. Das Polarisationsfilter eines Verschlus ses bekommt damit ein Signal, wenn die CCD-Anordnung wieder ladebereit ist.The two individual closures 27 and 28 of the closure device are controlled in the exemplary embodiment by a light modulator which operates as a function of the discharge speed of the area sensor 32 implemented as a CCD arrangement. The polarization filter of a shutter thus receives a signal when the CCD arrangement is ready for charging again.

Die in Fig. 4 schematisch dargestellte digitale Stereokamera besteht aus zwei horizontal nebeneinander angeordneten Tei len, einem Hauptkamerateil 35 und einem als Ganzes abnehmba ren Nebenkamerateil 36. Der Hauptkamerateil 35 enthält ein Objektiv 37 und der Nebenkamerateil 36 ein Objektiv 38. Am Objektiv 37 im Hauptkamerateil 35 befindet sich ein Einzel verschluß 39.The digital stereo camera shown schematically in Fig. 4 consists of two horizontally side by side parts, a main camera part 35 and a whole removable secondary camera part 36th The main camera part 35 contains a lens 37 and the secondary camera part 36 contains a lens 38 . A single shutter 39 is located on the lens 37 in the main camera part 35 .

Das Objektiv 38 im Nebenkamerateil 36 ist über ein faseropti sches Kabel 40 mit dem Hauptkamerateil 35 verbunden. Das Ob jektiv 38 im mit einem eigenen Gehäuse 41 versehenen Nebenka merateil 36 wirkt dabei als Eingangsoptik des faseroptischen Kabels 40, dessen Ausgangsoptik 42 am oder innerhalb des Ge häuses 43 des Hauptkamerateils 35 angebracht ist. Die Aus gangsoptik 42 enthält einen für das Bild des Nebenkamerateils 36 zuständigen Einzelverschluß 44. Die beiden Einzelver schlüsse 39 und 44 werden durch eine Steuereinrichtung 45 ei ner Verschlußeinrichtung elektronisch synchronisiert.The lens 38 in the secondary camera part 36 is connected to the main camera part 35 via a fiber optic cable 40 . The lens 38 in its own housing 41 with a separate part 36 acts as input optics for the fiber optic cable 40 , the output optics 42 of which are attached to or inside the housing 43 of the main camera part 35 . From the output optics 42 contains a single shutter 44 responsible for the image of the secondary camera part 36 . The two individual closures 39 and 44 are electronically synchronized by a control device 45 egg closure device.

Der über das faseroptische Kabel geleitete Lichtstrahl des im Nebenkamerateil 36 untergebrachten Objektivs 38 wird im Hauptkamerateil 35 über einen Strahlteiler 46 zu einem Flä chensensor 47 geleitet. Der Lichtstrahl des im Hauptkame rateil 35 untergebrachten Objektivs 37 wird unmittelbar über den Strahlteiler 46 dem Flächensensor 47 zugeführt.The light beam of the lens 38 housed in the secondary camera part 36 is guided via the fiber optic cable and is guided in the main camera part 35 via a beam splitter 46 to a surface sensor 47 . The light beam from the lens 37 housed in the main part 35 is fed directly to the area sensor 47 via the beam splitter 46 .

Die beiden über die Objektive 37 und 38 kommenden Bilder wer den also bei dieser Ausführungsform auf einem einzigen ge meinsamen Flächensensor 47 aufgenommen, der im Hauptkamera teil 35 hinter dem Objektiv 37 und dem Strahlteiler 47 ange ordnet ist und durch eine planare CCD(Charge Coupled Device)- Anordnung gebildet wird. Der Strahlteiler 31 weist ein Trans missionsvermögen von τ = 0,5 und ein Reflexionsvermögen von ξ = 0,5 auf. Ein ebenfalls in diesem Kamerateil untergebrach ter Analog/Digital-Wandler 48 wandelt die beiden analogen Bildsignale in digitale Daten um.The two images coming via the lenses 37 and 38 who in this embodiment thus recorded on a single ge common area sensor 47 , which is arranged in the main camera part 35 behind the lens 37 and the beam splitter 47 and by a planar CCD (Charge Coupled Device ) - arrangement is formed. The beam splitter 31 has a transmittance of τ = 0.5 and a reflectivity of ξ = 0.5. An analog / digital converter 48 also accommodated in this camera part converts the two analog image signals into digital data.

Anschließend werden die digitalisierten Bilddaten als Stereo- Bildpaar mit Hilfe einer Speichervorrichtung in einem Spei chermedium 49 abgespeichert. Als Einzelverschlüsse 39 und 44 lassen sich auch hier insbesondere elektronisch steuerbare Polarisationsfilter verwenden. Die beiden Einzelverschlüsse 39 und 44 der Verschlußeinrichtung werden auch in diesem Aus führungsbeispiel durch einen Licht-Modulator gesteuert, der in Abhängigkeit von der Entladungsgeschwindigkeit des als CCD-Anordnung realisierten Flächensensors 47 arbeitet. Das Polarisationsfilter eines Verschlusses bekommt damit ein Si gnal, wenn die CCD-Anordnung wieder ladebereit ist.The digitized image data are then stored as a stereo image pair with the aid of a storage device in a storage medium 49 . Electronically controllable polarization filters can also be used here as individual closures 39 and 44 . The two individual closures 39 and 44 of the closure device are also controlled in this exemplary embodiment from by a light modulator, which operates as a function of the discharge speed of the area sensor 47 implemented as a CCD arrangement. The polarization filter of a closure thus receives a signal when the CCD arrangement is ready for charging again.

Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht dem jenigen nach Fig. 4 weitgehend. Im Hauptkamerateil 35 wird vor dem Strahlteiler 46 entsprechend dem Strahlführungsweg vom Nebenkamerateil 36 her ebenfalls ein faseroptisches Kabel 50 vorgeschaltet, das mit einer am Objektiv 37 angekoppelten Eingangsoptik 51 und einer Ausgangsoptik 52 versehen ist. Dieses zusätzliche faseroptische Kabel 50 ist deswegen vorge sehen, damit beide zusammenwirkenden Kamerasysteme im wesent lichen baugleich sind.The embodiment shown in FIG. 5 largely corresponds to that of FIG. 4. In the main camera part 35 , in front of the beam splitter 46 , a fiber-optic cable 50 , which is provided with an input optic 51 and an output optic 52 coupled to the objective 37, is likewise connected upstream from the secondary camera part 36 in accordance with the beam path. This additional fiber optic cable 50 is therefore seen easily so that the two interacting camera systems are essentially identical.

Das in Fig. 6 schematisch abgebildete Ausführungsbeispiel ei ner digitalen Stereokamera entspricht in weitem Umfang der Stereokamera nach Fig. 5. Das Objektiv 38 des Nebenkamerateils 36 benötigt jedoch kein Gehäuse, und am Gehäuse 43 des Haupt kamerateils 35 befindet sich nur eine Eingangsbuchse 53 zum Anschließen des faseroptischen Kabels 40. Zusätzlich ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 am Gehäuse 43 des Hauptka merateils 35 eine Halterung 54 für die Befestigung des Objek tivs 38 des Nebenkamerateils 36 angebracht.The embodiment shown schematically in Fig. 6 egg ner digital stereo camera corresponds to a large extent to the stereo camera of FIG. 5. The lens 38 of the secondary camera part 36 does not require a housing, and on the housing 43 of the main camera part 35 there is only one input socket 53 for connection of the fiber optic cable 40 . In addition, in the embodiment of FIG. 6 on the housing 43 of the main camera part 35, a holder 54 for attaching the lens 38 of the secondary camera part 36 is attached.

Claims

1.Digital stereo camera with two lenses arranged horizontally next to one another by a basic length to form a pair of images of an object, a shutter device containing two individual locks and an electronic image sensor device which records the two images captured synchronously via the two lenses and individual locks of the shutter device and which outputs electrical image signals to an analog / digital converter for further electrical processing, characterized by a division into
a main camera part ( 35 ; 11 ), one of the two lenses ( 37 ; 13 ), at least one of the two individual shutters ( 39 , 44 ; 15 ), a surface sensor ( 47 ; 18 ) of the electronic image sensor device, the analog / digital converter ( 48 ; 22 ) and a connected to the analog / digital converter on the output side connected digital interface and / or a storage device with a storage medium ( 49 ; 23 ) for storing the digital image data from stereo image pairs, and
a sub-camera part ( 36 ; 12 ) mechanically connected to the main camera part, which contains at least that of the other of the two lenses ( 38 ; 14 ) but does not contain a digital interface or storage device and which is connected to the main camera part via an optical beam connection ( 40 ) is connected to the optical transmission of the second image if there is no separate second surface sensor of the electronic image sensor device for the second image in the secondary camera part, or is connected via an electrical signal line connection ( 21 ) for electrical transmission of the second image if a separate surface sensor ( 19 ) is provided for the second picture in the sub-camera part.

2. Stereo camera according to claim 1, characterized in that the distance between the main camera part ( 11 ; 35 ) and the ne camera part ( 12 ; 36 ) and thus the base length (b) is mechanically adjustable.

3. Stereo camera according to claim 1, characterized in that the secondary camera part ( 12 ; 36 ) for the realization of a monobe drive is designed to be removable.

4. Stereo camera according to claim 1 or 2, characterized in that only a single analog / digital converter ( 22 ; 48 ) is provided for converting the analog output signals of the electronic image sensor device into digital image signals, which is housed in the main camera part ( 11 ; 35 ) is.

5. Stereo camera according to claim 1 or 2, characterized in that when attaching its own second surface sensor ( 19 ) in the secondary camera part ( 12 ) in addition to the electrical signal line connection ( 21 ) for transmitting the image signals this surface sensor to the main camera part ( 11 ) is interrupted th digital interface or storage device is also provided with a control line ( 20 ) between the main camera part and the secondary camera part for synchronizing the individual lock ( 16 ) of the secondary camera part with the single lock ( 15 ) in the main camera part.

6. Stereo camera according to claim 4 and 5, characterized in that the electrical signal line connection ( 21 ) from the area sensor ( 19 ) of the secondary camera part ( 12 ) to the single, in the main camera part ( 11 ) housed analog / digital converter ( 22 ).

7. Stereo camera according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the secondary camera part ( 36 ) as the only component Be only a lens ( 38 ) is housed, the input optics via a fiber optic cable ( 40 ) with the main camera part ( 35 ) is optically connected, which, following an output optic ( 42 ), also the time-controlled individual shutter ( 44 ) for the image coming from the secondary camera part ( 36 ), together with the individual shutter ( 39 ) of the image generated in the main camera part ( 35 ), by a light modulator and that in the main camera part for both images of a pair of images behind a beam splitter ( 46 ) to which the two images are directed by means of the lens ( 37 ) of the main camera part or by means of the output optics of the fiber-optic cable, a single common area sensor ( 47 ) is provided, to which the analog / digital converter ( 48 ) is electrically connected.

8. Stereo camera according to claim 7, characterized in that a fiber-optic cable ( 50 ) is provided to align the construction on the secondary camera part ( 36 ) also in the main camera part ( 35 ), the lens ( 37 ) coupled with an input optic ( 51 ). the main camera part and an output optics ( 52 ) is arranged, which is the beam splitter ( 46 ) upstream as a beam feeder organ.

9. Stereo camera according to claim 7 or 8, characterized in that the secondary camera part ( 36 ) is a housing, as an input optics of the fiber optic cable ( 40 ) effective lens ( 38 ) and that on the main camera part ( 35 ) for connecting this fiber optic cable a connection socket ( 53 ) is attached, which is connected to the optics ( 42 ) of this cable housed in the main camera part.

10. Stereo camera according to claim 9, characterized in that on the housing ( 43 ) of the main camera part ( 35 ) has a holder ( 54 ) for the secondary camera part ( 36 ) forming lens ( 38 ) is provided.

11. Stereo camera according to claim 1 and 4, characterized in that in the secondary camera part behind the lens ( 26 ) and the individual shutter ( 28 ) of the secondary camera part, a mirror ( 30 ) is housed, the image of the secondary camera part to a beam splitter provided in the main camera part ( 31 ) deflects that the beam splitter is arranged directly in the main camera part behind the lens ( 25 ) and a single shutter ( 27 ) of the main camera part, that a single common area sensor ( 32 ) is provided in the main camera part for both images of a pair of images behind the beam splitter, to which the analog / digital converter ( 33 ) is connected, and that a light modulator is provided as a control device ( 29 ) for the electronic control of the two individual locks ( 27 , 28 ) of the locking device.

12. Stereo camera according to one of the preceding claims, characterized in that the area sensor (( 7 , 8 ; 18 , 19 ; 32 ; 47 ) is formed by a planar CCD (Charge Coupled Device) arrangement.

13. Stereo camera according to claim 12 and according to claim 7 or 11, characterized in that the two individual closures ( 27 , 28 ; 39 , 44 ) as a control device ( 45 ) controlling light modulator depending on the Entladungsge speed of as a CCD arrangement Realized area sensor ( 32 ; 47 ) works.