DE19841867A1

DE19841867A1 - Object photographing arrangement, has additional focusing and filtering parts, and performs mathematical processing of individual recordings

Info

Publication number: DE19841867A1
Application number: DE1998141867
Authority: DE
Inventors: Dirk Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 2000-03-16

Abstract

The device is composed of at least one lens (1), a casing (2) with a photosensitive medium (3) for the recording images, an additional arrangement (4) for changing a focus along the optical axis (O), and an additional arrangement (5) for changing a spectral composition of the image light. Several single recordings for different adjustments of the additional arrangements are taken, and a photographic image of the object is produced by means of mathematical processing of the individual recordings under consideration of the respective adjustments of the arrangements.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fotografieren von Objekten, mit einer Grundanordnung, die zusätzlich zu den Komponenten bekannter Vorrichtungen, wie fotografische Kameras unter Verwendung elektronischer Systeme als lichtempfindliche Medien, eine zusätzliche Einrichtung vorsieht, mittels derer die Orte der scharfen optischen Abbildung der Objekte entlang der optischen Achse bezüglich der Ebene des lichtempfindliches Mediums verändert werden können. Außerdem ist eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen, mit der die spektrale Zusammensetzung des zur Bildentstehung führenden Lichtes beeinflußt und in für fotografische Aufnahmen charakteristischen Zeiten geändert werden kann. Zur Gewinnung eines fotografischen Bildes der Objekte werden innerhalb der für fotografische Aufnahmen charakteristischen Zeiten mehrere Einzelaufnahmen für verschiedene Einstellungen der zusätzlichen Einrichtungen aufgenommen und es wird in einem anschließenden Verarbeitungsschritt mittels mathematischer Verarbeitung der Einzelaufnahmen unter Berücksichtigung der jeweiligen Einstellungen während der Einzelaufnahmen ein fotografisches Bild der Objekte erhalten. Die Vorrichtung ermöglicht scharfe optische Farbabbildungen der Objekte bzw. von deren Umgebung auch bei Verwendung eines nicht farbauflösenden lichtempfindlichen Mediums. Dies geschieht durch Berücksichtigung der Abbildung der einzelnen spektralen Komponenten des Lichtes durch das Objektiv und den damit verbundenen Änderungen der Bildorte und Abbildungsmaßstäbe für diese einzelnen spektralen Komponenten in Abhängigkeit von deren Wellenlänge (resp. Farbe) und deren Widerspiegelung in den Einzelaufnahmen in Abhängigkeit von den Orten der optischen Abbildung bezüglich der Ebene des lichtempfindliches Mediums. Dies entspricht einer Ausnutzung der chromatischen Aberration (Farbfehler) des Objektives zur Gewinnung einer Farbabbildung mit einem nicht farbauflösenden lichtempfindlichen Medium. Durch die zusätzliche Einrichtung zur Beeinflussung der spektralen Zusammensetzung des zur Bildentstehung führenden Lichtes kann die Farbqualität der fotografischen Bilder an die Farbtemperatur der zur Beleuchtung verwendeten Lichtquelle oder die spektrale Zusammensetzung des von den Objekten oder deren Umgebung reflektierten Lichtes zur Vermeidung von Farbstichen angepaßt und der Kontrast der Aufnahmen verbessert werden. The invention relates to a device for photographing objects, with a Basic arrangement, in addition to the components of known devices, such as photographic cameras using electronic systems as photosensitive Media, provides an additional facility by means of which the locations of the sharp optical Imaging of objects along the optical axis with respect to the plane of the photosensitive Medium can be changed. An additional facility is also provided, with which the spectral composition of the light leading to image formation is influenced and can be changed at times that are characteristic of photographic recordings. For Obtaining a photographic image of the objects will be within the for photographic Shots characteristic times, multiple single shots for different settings of additional facilities added and it will be in a subsequent Processing step by means of mathematical processing of the individual shots under Taking into account the respective settings during the individual shots a photographic Get picture of objects. The device enables sharp optical color images of the Objects or their surroundings even when using a non-color resolution photosensitive medium. This is done by considering the mapping of the individual spectral components of light through the lens and thus associated changes in image locations and imaging scales for these individual spectral Components depending on their wavelength (or color) and their Reflection in the individual shots depending on the locations of the optical Image related to the plane of the photosensitive medium. This corresponds to one Utilization of the chromatic aberration (color error) of the lens to obtain a Color image with a non-color-resolving photosensitive medium. Through the additional device for influencing the spectral composition of the Image formation leading light can the color quality of the photographic images to the Color temperature of the light source used for lighting or the spectral Composition of the light reflected from the objects or their surroundings to Avoidance of color casts adjusted and the contrast of the pictures can be improved.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung berührt eine Reihe von Prinzipien und Funktionseinheiten der Abbildung mit fotografischen Kameras, v.a. die Farbabbildung von Objekten und den Einsatz von Filtern.The device according to the invention touches on a number of principles and functional units the picture with photographic cameras, especially the color mapping of objects and the Use of filters.

Zur Gewinnung einer scharfen fotografischen Aufnahme bestimmter Teile der Objekte bzw. von deren Umgebung müssen Bildorte mit der Ebene des lichtempfindlichen Mediums, das zur Aufzeichnung verwendet wird, zusammenfallen. Dazu wird im allgemeinen eine Fokussierung mit Hilfe des Objektives unter konstruktiver Beibehaltung des Abstandes zwischen Objektivhalterung und lichtempfindlichem Medium vorgenommen. Eine Scharfstellung auf bestimmte Teile der Objekte bzw. von deren Umgebung kann im einfachsten Fall unter Bezug auf die Entfernung zwischen diesen Objekten und dem Objektiv, die aufgrund von Abschätzungen oder mit optischen Entfernungsmessern gewonnen wurden, vorgenommen werden. Bei Spiegelreflexkameras besteht die Möglichkeit, unmittelbar durch das Aufnahmeobjektiv mit Hilfe einer Mattscheibe das Bild, das dann während der fotografischen Aufnahme am Ort des lichtempfindlichen Mediums entsteht, zu beurteilen und die Einstellung des Objektives entsprechend vorzunehmen. Eine andere Möglichkeit der Fokussierung besteht in der Veränderung des Abstandes zwischen dem Objektiv (der Objektivhalterung) und dem lichtempfindlichen Medium. Diese Arbeitsweise ist beispielsweise von Mittel- und Großformatkameras mit Balgenauszug bekannt.To obtain a sharp photograph of certain parts of the objects or from their surroundings, image locations with the level of the photosensitive medium that is used for Record is used to coincide. This generally involves focusing with the help of the lens while maintaining the constructive distance between Lens holder and light-sensitive medium made. A focus on certain parts of the objects or their surroundings can be referred to in the simplest case on the distance between these objects and the lens due to Estimates or with optical rangefinders were made become. With SLR cameras, there is the possibility of directly through the Taking the picture lens with the help of a focusing screen, which is then during the photographic Recording at the location of the light-sensitive medium arises, assess and adjust of the lens accordingly. Another way to focus in changing the distance between the lens (the lens holder) and the photosensitive medium. This way of working is for example of middle and Large format cameras with bellows extension known.

Zur automatischen Fokussierung sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt und technisch realisiert. Dabei werden die oben beschriebenen Einstellungen am Objektiv oder hinsichtlich des Abstandes zwischen Objektiv und lichtempfindlichem Medium im allgemeinen durch Motoren vorgenommen. Zur Festlegung der interessierenden Objekte werden zumeist gleichzeitig mit der Kamera Sensoren ausgerichtet. Soll die Beurteilung der Scharfstellung direkt unter Nutzung des Bildes der Objekte aufgrund der Sensorsignale erfolgen, kann nach verschiedenen Strategien vorgegangen werden. Dazu werden beispielsweise Korrelationen zwischen der integralen Lichtintensität oder dem Kontrast im interessierenden Bildausschnitt und der Scharfstellung genutzt.Various methods and devices are known for automatic focusing technically realized. The settings described above on the lens or regarding the distance between the lens and the photosensitive medium in general made by motors. To determine the objects of interest are mostly sensors aligned with the camera at the same time. Should be the assessment of focus can be done directly using the image of the objects based on the sensor signals different strategies. For example, correlations between the integral light intensity or the contrast in the image section of interest and focusing.

Zur Gewinnung einer Farbabbildung der Objekte sind verschiedene Verfahren bekannt. Bei Verwendung von Filmen als lichtempfindliche Medien werden nach dem Stand der Technik zumeist Farbfilme auf Mehrschicht-Basis verwendet. Auf dem derzeit noch stark in Entwicklung befindlichen Gebiet der Verwendung elektronischer Komponenten als lichtempfindliche Medien werden verschiedene Wege zur Gewinnung einer Farbabbildung beschritten. Zukünftig dürfte vor allem aus Kostengründen das z. B. von Fernsehkameras bekannte Verfahren der Aufteilung des Bildes in Teilbilder der Grundfarben (Rot, Grün, Blau) durch optische Strahlteilung nicht für breite Anwendungen nutzbar sein. Für diese Anwendungen sind die bereits eingeführten Halbleiter-Flächenchips (auf einem Bauteil vereinte Matrizen lichtempfindlicher Halbleiterelemente), die aufgrund ihres geringen Platzbedarfes als unmittelbarer Ersatz für herkömmliche Filme attraktiv sind, als Favoriten zu sehen. Diese Flächenchips haben zur Zeit noch eine Bildauflösung, die an jene guter Filmmaterialien nicht heranreicht bzw. nur mit deutlich höherem finanziellem Aufwand realisierbar ist. Da diese Flächenchips von sich aus keine Farbauflösung aufweisen, müssen zur Gewinnung einer Farbabbildung z. B. Mosaikfilter aufgebracht werden, womit einzelnen Punkten entsprechende Grundfarben zugeordnet werden können. Dieses Konzept ist mit einem Verlust an Bildauflösung verbunden. Deshalb versucht man, Gesamtaufnahmen mit dem selben Flächenchip aus drei Teilaufnahmen der Grundfarben, die nacheinander gewonnen werden, zusammenzusetzen. Dazu sind beispielsweise in den entsprechenden Kameras Dreifarben- Filterräder vorgesehen. Diese mechanischen Komponenten limitieren u. a. die erreichbaren kürzesten Belichtungszeiten.Various methods are known for obtaining a color image of the objects. At Use of films as photosensitive media are state of the art mostly used multi-layer color films. At the moment still strong in Development area of using electronic components as Photosensitive media are different ways of obtaining a color image followed. In the future, the z. B. from television cameras Known methods of dividing the image into partial images of the primary colors (red, green, blue) cannot be used for wide applications due to optical beam splitting. For this Applications are the already introduced semiconductor surface chips (combined on one component Matrices of photosensitive semiconductor elements), which due to their small space requirements as immediate replacement for conventional films are attractive to see as favorites. This Surface chips currently still have an image resolution that does not match those of good film materials reaches or can only be realized with significantly higher financial expenditure. This one Surface chips have no color resolution of their own, in order to obtain one Color picture z. B. mosaic filter can be applied, with individual points corresponding Primary colors can be assigned. This concept is at a loss Image resolution connected. That is why one tries to take overall pictures with the same Surface chip from three partial shots of the primary colors, which are obtained in succession, put together. For this purpose, three-color Filter wheels provided. These mechanical components limit u. a. the attainable shortest exposure times.

Ein Ziel der gegenwärtigen Entwicklung ist deshalb die Schaffung eines durchstimmbaren Filters, der innerhalb der für fotografische Aufnahmen charakteristischen Zeiten seine Durchlaßcharakteristik ändert und somit beispielsweise während der Flammzeit eines Elektronenblitzes den Wellenlängenbereich der Grundfarben überstreicht und entsprechende Einzelaufnahmen der Grundfarben ermöglicht. Eine Übersicht zu bekannten Funktionsprinzipien für optische Filter wird u. a. in der DE 197 51 822 gegeben. Auf der Grundlage der bekannten optischen Filter sind verschiedene verstimmbare Typen bekannt. In der DE 41 19 461 A1 wird ein verstimmbares optisches Interferenzfilter beschrieben, welches aus einer planparallelen Filterplatte aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Material, welches in einem bestimmten Spektralbereich optisch transparent ist, besteht. An die Filterplatte ist eine elektrische Spannung, die einen elektrischen Strom direkt durch die Filterplatte fließen läßt und diese erwärmt, anlegbar. Unter Ausnutzung der Temperaturabhängigkeit des Brechungsindex und damit der optischen Schichtdicke (Produkt aus Dicke und Brechungsindex) können mit einer solchen Vorrichtung Änderungen der Transmissionscharakteristik über den sichtbaren Lichtbereich des elektromagnetischen Spektrums in der Größenordnung von Sekunden realisiert werden. Weitere bekannte verstimmbare optische Filter arbeiten vor allem auf der Grundlage elektrooptischer, piezoelektrischer, akustooptischer oder magnetooptischer Effekte. Bekannte verstimmbare Filter auf elektrooptischer Grundlage können entweder als doppelbrechende Filter mit polarisiertem Licht oder als Fabry-Perot-Filter betrieben werden, deren Brechungsindex sich beim Anlegen eines elektrischen Feldes ändert. Darüber hinaus sind verstimmbare Filter auf der Grundlage von Flüssigkristall-Elementen bekannt. Die optischen Eigenschaften der Flüssigkristalle können sich beim Anlegen eines elektrischen Feldes ändern. Alle Filter auf elektrooptischer Grundlage liefern ein periodisches Transmissionsspektrum mit Interferenzmaxima und -minima. Darüber hinaus muß beachtet werden, daß die optischen Eigenschaften der Flüssigkristalle zumeist stark von der Temperatur abhängen. Bekannte verstimmbare Filter auf piezoelektrischer Grundlage bestehen im einfachsten Fall aus zwei teildurchlässigen Spiegeln, deren Abstand mit Piezoelementen variiert werden kann. Beide Spiegel müssen zur Gewährleistung einer effektiven Form eines Fabry-Perot-Filters planparallel justiert werden. Dies kann durch kapazitive Messung des Abstandes an mehreren Punkten und entsprechende Ansteuerung der Piezoelemente zur Korrektur der Abweichungen geschehen. Darüber hinaus ist bekannt, den Abstand zwischen solchen Spiegeln durch elektrostatische Wechselwirkung zu verändern. In der EP 0 195 685 A2 wird ein abstimmbares Filter beschrieben, welches auf akustooptischer Grundlage arbeitet. Dazu wird in einem geeigneten Kristallmaterial eine akustische Welle erzeugt, die mit der optischen Strahlung wechselwirken kann. Die Abstimmung der durchgelassenen Wellenlänge erfolgt dabei durch Änderung der Frequenz der akustischen Welle. Voraussetzung für den Einsatz solcher Filter ist eine entsprechende Hochfrequenzelektronik.One goal of current development is therefore the creation of a tunable one Filters, which is within the times characteristic of photographic recordings Pass characteristic changes and thus, for example, during the flame time Electron flash sweeps the wavelength range of the primary colors and corresponding Single shots of the primary colors made possible. An overview of known ones Operating principles for optical filters is u. a. given in DE 197 51 822. On the Various detunable types are known on the basis of the known optical filters. In the DE 41 19 461 A1 describes a detunable optical interference filter which consists of a plane-parallel filter plate made of electrically conductive or semiconducting material, which in one certain spectral range is optically transparent. There is an electrical one on the filter plate Voltage that flows an electric current directly through the filter plate and heats it, can be created. Taking advantage of the temperature dependence of the refractive index and thus the optical layer thickness (product of thickness and refractive index) can be used with such Device changes in the transmission characteristics over the visible light range of the electromagnetic spectrum can be realized in the order of seconds. Further Known detunable optical filters work primarily on the basis of electro-optical, piezoelectric, acousto-optical or magneto-optical effects. Known detunable filters on an electro-optical basis can either be used as birefringent filters with polarized light or be operated as a Fabry-Perot filter, whose refractive index changes when a electric field changes. In addition, tunable filters are based on Liquid crystal elements known. The optical properties of the liquid crystals can differ change when applying an electric field. All filters based on electro-optics deliver periodic transmission spectrum with interference maxima and minima. In addition, must it should be noted that the optical properties of the liquid crystals mostly differ greatly from that Depend on temperature. Known detunable filters exist on a piezoelectric basis in the simplest case from two partially transparent mirrors, the distance between them with piezo elements can be varied. Both mirrors need to ensure an effective form of a Fabry-Perot filters can be adjusted plane-parallel. This can be done by capacitive measurement of the Distance at several points and appropriate control of the piezo elements Correction of the deviations happen. It is also known the distance between to change such mirrors through electrostatic interaction. In EP 0 195 685 A2 describes a tunable filter that works on an acousto-optical basis. To an acoustic wave is generated in a suitable crystal material, which with the optical Radiation can interact. The transmitted wavelength is tuned by changing the frequency of the acoustic wave. Requirement for the use of such filters is a corresponding high-frequency electronics.

Abstimmbare Interferenzfilter, deren Funktionsprinzip auf der Grundlage der thermischen Volumenänderung des Dielektrikums beruht, haben im allgemeinen große Ansprechzeiten und setzen für eine stabile Arbeitsweise entsprechende Thermostaten voraus. Darüber hinaus ist die Verstimmung von Interferenzfiltern durch Steuerung des Druckes der umgebenden Atmosphäre bekannt (s. z. B. [T. Fkita, H. Suzuki and T. Ikeda, JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, Vol. 26, No. 6, June, 1987, 936-940]). Die aufgeführten optischen Filtertypen belegen die Verfügbarkeit verstimmbarer optischer Filter nach dem Stand der Technik.Tunable interference filters, the principle of which works on the basis of thermal Volume change of the dielectric is based, generally have long response times and require appropriate thermostats for stable operation. In addition, the Detune interference filters by controlling the pressure of the surrounding atmosphere known (see e.g. [T. Fkita, H. Suzuki and T. Ikeda, JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, Vol. 26, No. 6, June, 1987, 936-940]). The listed optical filter types prove the availability of tunable optical filters according to the state of the art.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Fotografieren von Objekten zu schaffen, die vor allem unter Verwendung elektronischer Systeme als lichtempfindliche Medien eine scharfe optische Farbabbildungen der Objekte bzw. von deren Umgebung auch bei Verwendung eines nicht farbauflösenden lichtempfindlichen Mediums bei Aufnahmezeiten, vergleichbar mit den nach dem Stand der Technik für Filmmaterial gebräuchlichen, ermöglicht.The object of the invention is to provide a device for photographing objects, which, especially when using electronic systems as photosensitive media sharp optical color images of the objects or their surroundings Use of a non-color-resolving light-sensitive medium during recording times, comparable to that used in the prior art for film material.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Ergänzung bekannter Vorrichtungen zum Fotografieren von Objekten durch zusätzliche Einrichtungen, mit denen die Orte der optischen Abbildung entlang der optischen Achse bezüglich der Ebene des lichtempfindliches Mediums und die spektrale Zusammensetzung des zur Bildentstehung führenden Lichtes beeinflußt werden können, erreicht.According to the invention, this is achieved by the addition of known devices for photography of objects through additional facilities that allow the locations of optical imaging along the optical axis with respect to the plane of the photosensitive medium and the spectral composition of the light leading to image formation can be influenced can, achieved.

Zur Gewinnung eines fotografischen Bildes der Objekte werden mit dem lichtempfindlichen Medium innerhalb der für fotografische Aufnahmen charakteristischen Zeiten mehrere Einzelaufnahmen für verschiedene Einstellungen der zusätzlichen Einrichtungen aufgenommen. In einem anschließenden mathematischen Verarbeitungsschritt aufgrund der Einzelaufnahmen wird unter Berücksichtigung der jeweiligen Einstellungen der zusätzlichen Einrichtungen während der Einzelaufnahmen ein fotografisches Bild der Objekte erhalten. Die Vorrichtung ermöglicht optisch scharfe Farbabbildungen der Objekte bzw. von deren Umgebung bei Verwendung eines nicht farbauflösenden lichtempfindlichen Mediums durch Berücksichtigung der Abbildung der einzelnen spektralen Komponenten des Lichtes durch das Objektiv und den damit verbundenen Änderungen der Bildorte und Abbildungsmaßstäbe für die einzelnen spektralen Komponenten in Abhängigkeit von deren Wellenlänge und deren Widerspiegelung in den Einzelaufnahmen in Abhängigkeit von den Orten der optischen Abbildung bezüglich der Ebene des lichtempfindliches Mediums. Durch die zusätzlich vorgesehene Einrichtung zur Beeinflussung der spektralen Zusammensetzung des zur Bildentstehung führenden Lichtes kann die Farbqualität der fotografischen Bilder an die Farbtemperatur der zur Beleuchtung verwendeten Lichtquelle oder die spektrale Zusammensetzung des von den Objekten oder deren Umgebung reflektierten Lichtes zur Vermeidung von Farbstichen angepaßt und der Kontrast der Aufnahmen verbessert werden.To obtain a photographic image of the objects, use the light-sensitive Medium within the times characteristic of photographic recordings Single shots for different settings of the additional facilities. In a subsequent mathematical processing step based on the individual recordings is taking into account the respective settings of the additional facilities receive a photographic image of the objects during the individual shots. The device enables optically sharp color images of the objects or their surroundings Use of a non-color-resolving photosensitive medium by consideration the imaging of the individual spectral components of the light through the lens and the associated changes in image locations and image scales for the individual spectral components depending on their wavelength and their reflection in the individual shots depending on the locations of the optical image with respect to the Level of the photosensitive medium. Through the additionally provided facility for Influencing the spectral composition of the light leading to image formation The color quality of the photographic images can match the color temperature of the lighting used light source or the spectral composition of the objects or the environment of reflected light is adjusted to avoid color casts and the Contrast of the pictures can be improved.

Grundlage für die Gewinnung einer Farbabbildung mit einem nicht farbauflösenden lichtempfindlichen Medium mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Ausnutzung der chromatischen Aberration (Farbfehler) des Objektives. Diese zu den Bildfehlern von Linsen und Linsensystemen gehörende Abweichung von dem für eine ideale Abbildung gewünschten Strahlweg tritt zu den sogenannten geometrischen Fehlern bei Verwendung von mehrfarbiger Strahlung hinzu. Ursache ist die als Folge der Dispersion des Lichtes unterschiedliche Brechung der Strahlen der verschiedenen Farben. Daraus folgt, daß der Bildort und der Abbildungsmaßstab zusätzlich von der Wellenlänge des zur Abbildung benutzten Lichtes abhängig werden. Im allgemeinen ist der Farbfehler unerwünscht und wird durch geeignete Linsenkombinationen in Objektiven und anderen abbildenden Systemen korrigiert.Basis for obtaining a color image with a non-color resolving one photosensitive medium with the device according to the invention is the utilization of chromatic aberration (color error) of the lens. This to the image defects of lenses and lens systems from the deviation desired for an ideal image Beam path occurs to the so-called geometric errors when using multi-colored Radiation. The cause is the different as a result of the dispersion of the light Refraction of the rays of different colors. It follows that the picture location and the Image scale additionally from the wavelength of the light used for the image become dependent. In general, the color error is undesirable and is compensated for by appropriate ones Lens combinations in lenses and other imaging systems corrected.

Die Erfindung soll anhand der Fig. 1 erklärt werden. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus zumindest einem Objektiv (1), einem Gehäuse (2), welches bekannten Vorrichtungen zum Fotografieren von Objekten entsprechende Einrichtungen zur Handhabung eines lichtempfindlichen Mediums (3) zur Aufzeichnung von Bildern enthält, wobei die Grundanordnung der einzelnen Komponenten (1)-(3) jener bekannter Vorrichtungen zum Fotografieren von Objekten, wie fotografische Kameras unter Verwendung elektronischer Systeme oder Filme als lichtempfindliche Medien, entsprechen kann. Zu den bekannten Komponenten ist zusätzlich eine Einrichtung (4) vorgesehen, mit der die Orte der scharfen optischen Abbildung der Objekte entlang der optischen Achse (O) und damit bezüglich der Ebene des lichtempfindliches Mediums (3) verändert werden können. Außerdem soll die Vorrichtung eine zusätzliche Einrichtung (5), mit der die spektrale Zusammensetzung des zur Bildentstehung führenden Lichtes beeinflußt und in für fotografische Aufnahmen charakteristischen Zeiten geändert werden kann, enthalten.The invention will be explained with reference to FIG. 1. A device according to the invention consists of at least one lens ( 1 ), a housing ( 2 ) which contains known devices for photographing objects corresponding devices for handling a light-sensitive medium ( 3 ) for recording images, the basic arrangement of the individual components ( 1 ) - ( 3 ) can correspond to those known devices for photographing objects, such as photographic cameras using electronic systems or films as photosensitive media. In addition to the known components, a device ( 4 ) is provided with which the locations of the sharp optical imaging of the objects along the optical axis (O) and thus with respect to the plane of the light-sensitive medium ( 3 ) can be changed. In addition, the device should contain an additional device ( 5 ) with which the spectral composition of the light leading to the formation of the image can be influenced and can be changed at times characteristic of photographic recordings.

Die Einrichtung (4) kann z. B. durch eine Translationseinrichtung, mit der bei fester Fokussierungseinstellung des Objektives (1) der relative Abstand zwischen dem Objektiv (1) und dem lichtempfindlichen Medium (3) verändert werden kann, gebildet werden. Alternativ kann die Einrichtung (4) durch eine Vorrichtung gebildet werden, mit der bei festem relativem Abstand zwischen der Objektivhalterung (1) und dem lichtempfindlichen Medium (3) die Fokussierungseinstellung des Objektives (1) verändert werden kann. Die Einrichtung (4) kann damit z. B. durch einen geeigneten Linearmotor oder Piezotranslator bzw. auch durch einen Motor mit Rotor zur Objektivverstellung gebildet werden.The device ( 4 ) z. B. by a translation device with which the relative distance between the lens ( 1 ) and the light-sensitive medium ( 3 ) can be changed with a fixed focus setting of the lens ( 1 ). Alternatively, the device ( 4 ) can be formed by a device with which the focus setting of the lens ( 1 ) can be changed if the relative distance between the lens holder ( 1 ) and the light-sensitive medium ( 3 ) is fixed. The device ( 4 ) can z. B. be formed by a suitable linear motor or piezotranslator or by a motor with a rotor for lens adjustment.

Zur Gewinnung eines fotografischen Bildes der Objekte innerhalb der für fotografische Aufnahmen charakteristischen Zeiten (Größenordnung Millisekunden) werden mit dem lichtempfindlichen Medium mehrere Einzelaufnahmen für verschiedene Einstellungen der Einrichtung (4) aufgenommen. Durch eine kombinierte Verstellung der Einrichtung (5) (verstimmbares optisches Filter) kann die Aufnahme an die Farbtemperatur der zur Beleuchtung verwendeten Lichtquelle oder die spektrale Zusammensetzung des von den Objekten oder deren Umgebung reflektierten Lichtes zur Vermeidung von Farbstichen angepaßt und der Kontrast verbessert werden.In order to obtain a photographic image of the objects within the times characteristic for photographic recordings (order of magnitude milliseconds), several individual photographs are taken with the light-sensitive medium for different settings of the device ( 4 ). By a combined adjustment of the device ( 5 ) (detunable optical filter), the recording can be adapted to the color temperature of the light source used for lighting or the spectral composition of the light reflected from the objects or their surroundings to avoid color casts and the contrast can be improved.

Nach Vorliegen der Einzelaufnahmen kann mittels mathematischer Verarbeitung dieser Aufnahmen unter Berücksichtigung der jeweiligen Einstellungen der Einrichtungen (4-5) während der Einzelaufnahmen ein scharfes fotografisches Bild der Objekte erhalten werden. Für die mathematische Verarbeitung können die Einzelbildinformationen (digitalisierte Intensitätswerte pro Bildpunkt) entsprechend der bekannten Abbildungsgesetze verknüpft werden, womit der Strahlenverlauf zwischen den Einstellungen der Einrichtung (4) unter bestimmten Bedingungen (Auflösung - Zahl der Einzelbilder) rekonstruierbar wird. Der mathematische Verarbeitungsschritt kann dabei zusätzliche Informationen z. B. durch Berücksichtigung der bekannten Korrelationen zwischen der integralen Lichtintensität oder dem Kontrast in bestimmten Bildausschnitten und der Scharfstellung nutzen.After the individual images have been obtained, a sharp photographic image of the objects can be obtained by mathematical processing of these images, taking into account the respective settings of the devices ( 4-5 ) during the individual images. For the mathematical processing, the individual image information (digitized intensity values per pixel) can be linked in accordance with the known imaging laws, whereby the beam path between the settings of the device ( 4 ) can be reconstructed under certain conditions (resolution - number of individual images). The mathematical processing step can include additional information such. B. by taking into account the known correlations between the integral light intensity or the contrast in certain image sections and the focus.

Besonderer Vorteil des Konzepts der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Möglichkeit der Aufnahme von Farbabbildungen mit einem nicht farbauflösenden lichtempfindlichen Medium (3) (z. B. Flächenchip). Durch Berücksichtigung der Abbildung der einzelnen spektralen Komponenten des Lichtes durch das Objektiv (1) und den damit verbundenen Änderungen der Bildorte und Abbildungsmaßstäbe für die einzelnen spektralen Komponenten des Lichtes in Abhängigkeit von deren Wellenlänge infolge der chromatischen Aberration und deren Widerspiegelung in den Einzelaufnahmen in Abhängigkeit von den Orten der optischen Abbildung bezüglich der Ebene des lichtempfindliches Mediums (3) bei der mathematischen Verarbeitung der Einzelaufnahmen kann die Farbe der Objektpunkte rekonstruiert werden. Das zugrundeliegende Prinzip besteht damit vereinfacht in einer Übersetzung der Ortsinformation der scharfen Einzelbilder entlang der optischen Achse in eine Farbinformation (bei Kenntnis der Einzelbilder). Dazu wird es zweckmäßig sein, daß das Objektiv (1) nicht, wie allgemein üblich, hinsichtlich der chromatischen Aberration korrigiert ist, sondern so gestaltet wird, daß eine möglichst große chromatische Aberration auftritt und aufgrund der damit verbundenen größeren räumlichen Trennung der Orte der scharfen optischen Abbildung der einzelnen spektralen Komponenten die Farb- und Schärfenauflösung der Einzelbilder gesteigert werden kann. A particular advantage of the concept of the device according to the invention is the possibility of recording color images with a non-color-resolving light-sensitive medium ( 3 ) (e.g. surface chip). By taking into account the imaging of the individual spectral components of the light through the lens ( 1 ) and the associated changes in the image locations and imaging scales for the individual spectral components of the light as a function of their wavelength as a result of the chromatic aberration and their reflection in the individual images as a function of The locations of the optical imaging with respect to the plane of the light-sensitive medium ( 3 ) in the mathematical processing of the individual images can be reconstructed the color of the object points. The underlying principle is therefore simply a translation of the location information of the sharp individual images along the optical axis into color information (if the individual images are known). For this purpose, it will be useful that the lens ( 1 ) is not corrected for chromatic aberration, as is customary, but is designed so that the greatest possible chromatic aberration occurs and due to the associated greater spatial separation of the locations of the sharp optical Illustration of the individual spectral components, the color and sharpness resolution of the individual images can be increased.

Liegen die Objekte nicht in einer Ebene mit festem Abstand zur Vorrichtung, sondern weisen, wie allgemein üblich, eine Tiefenstaffelung auf können die für den mathematischen Verarbeitungsschritt benötigten Entfernungsangaben unter bestimmten Bedingungen dadurch gewonnen werden, daß die Vorrichtung mindestens zwei Strahlengänge mit bestimmten Basisabständen der Objektive aufweist und die stereoskopische Prallaxe der Bilder der verschiedenen Strahlengänge die geforderten Angaben auf mathematischem Wege zugänglich macht. Ein anderer Weg besteht in der Umgehung der Notwendigkeit der Entfernungsbestimmung für Objekte im Schärfentiefenbereich der jeweiligen Objektiveinstellung, dadurch, daß im Strahlengang (O) ein optisches Element vorgesehen ist, welches ein 2-dimensionales Zwischenbild der Objekte entwirft, dessen mit dem lichtempfindlichen Medium (3) für verschiedene Einstellungen der Einrichtungen (4-5) aufgenommene Einzelbilder dann durch Berücksichtigung der spezifischen Abbildung der einzelnen spektralen Komponenten des Lichtes durch ein nachfolgendes Objektiv infolge chromatischer Aberration und den damit verbundenen Änderungen der Bildorte und Abbildungsmaßstäbe für die einzelnen spektralen Komponenten des Lichtes erlauben, wobei in dem mathematischen Verarbeitungsschritt für diese Objekte die feste Entfernung zur dem optischen Element, welches das 2-dimensionales Zwischenbild entwirft, zugrundegelegt werden kann.If the objects are not in a plane at a fixed distance from the device, but, as is generally the case, have a depth graduation, the distance information required for the mathematical processing step can be obtained under certain conditions by the device having at least two beam paths with certain basic distances between the lenses and the stereoscopic prallax of the images of the different beam paths makes the required information accessible mathematically. Another way is to circumvent the necessity of determining the distance for objects in the depth of field of the respective lens setting, in that an optical element is provided in the beam path (O), which designs a 2-dimensional intermediate image of the objects, which with the light-sensitive medium ( 3 ) then allow individual images taken for different settings of the devices ( 4-5 ) by taking into account the specific imaging of the individual spectral components of the light through a subsequent lens as a result of chromatic aberration and the associated changes in the image locations and imaging scales for the individual spectral components of the light, the fixed distance to the optical element which designs the 2-dimensional intermediate image can be used as a basis for these objects in the mathematical processing step.

Claims

1. Device for photographing objects, comprising at least one lens ( 1 ), a housing ( 2 ), which contains known devices for photographing objects corresponding devices for handling a light-sensitive medium ( 3 ) for recording images, the basic arrangement of individual components ( 1 ) - ( 3 ) of those known devices for photographing objects, such as photographic cameras using electronic systems as photosensitive media,
and an additional device ( 4 ) with which the locations of the sharp optical imaging of the objects along the optical axis (O) with respect to the plane of the light-sensitive medium ( 3 ) can be changed at times characteristic of photographic recordings,
and an additional means (5), with the spectral composition of the affected leading to image formation light, and can be changed in characteristic for photographic recording times, characterized in that
to obtain a photographic image of the objects within the times characteristic of photographic recordings, several individual photographs can be taken with the light-sensitive medium for different settings of the devices ( 4-5 ) and by means of mathematical processing of the individual pictures taking into account the respective settings of the devices ( 4-5 ) a photographic image of the objects is obtained during the individual shots.

2. Device according to claim 1, characterized in that the additional device ( 4 ) is formed by a translation device, with the fixed focus adjustment of the lens ( 1 ), the relative distance between the lens ( 1 ) and the light-sensitive medium ( 3 ) or , with which the focus setting of the lens ( 1 ) can be changed at a fixed relative distance between the lens holder ( 1 ) and the light-sensitive medium ( 3 ).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that both the relative distance between the lens ( 1 ) and the light-sensitive medium ( 3 ) and the focus setting of the lens ( 1 ) can be changed with the device ( 4 ).

4. Apparatus according to claims 1-3, characterized in that by means of mathematical processing of the individual shots a sharp optical color image of the objects or their surroundings even when using a non-color-resolution photosensitive medium ( 3 ) by taking into account the specific imaging of the individual spectral components of the light through the lens ( 1 ) as a result of chromatic aberration and the associated changes in the image locations and image scales for the individual spectral components of the light as a function of their wavelength (or color) and their reflection in the individual images as a function of the locations of the optical image the level of the photosensitive medium ( 3 ) is obtained.

5. The device according to claim 4, characterized in that with the device ( 4 ) the focal length of the lens ( 1 ) can be changed by moving lenses of the lens ( 1 ) and thus the locations of the sharp optical imaging of the objects along the optical Axis (O) with respect to the plane of the photosensitive medium ( 3 ) can be changed at times characteristic for photographic recordings.

6. The device according to claim 1-5, characterized in that the device for photographing objects has at least two beam paths with certain base distances of the lenses and in the mathematical processing step due to the individual shots a sharp optical color image for objects with depth expansion even when using a non-color-resolving light-sensitive medium by taking into account the specific imaging of the individual spectral components of the light through the lens ( 1 ) due to chromatic aberration and the associated changes in image locations and imaging scales for the individual spectral components of the light depending on their wavelength (or color) and their Reflection in the individual images depending on the locations of the optical image with respect to the plane of the light-sensitive medium ( 3 ) by the possibility of a distance determination based on the stereoscopic n Prallaxe of the images of the different beam paths can be obtained.

7. The device according to claim 1-6, characterized in that an optical element is provided in the beam path (O), which designs a 2-dimensional intermediate image of the objects, with the light-sensitive medium ( 3 ) for different settings of the devices ( 4- 5 ) individual images taken even when using a non-color-resolving light-sensitive medium by taking into account the specific imaging of the individual spectral components of the light through a subsequent lens as a result of chromatic aberration and the associated changes in image locations and imaging scales for the individual spectral components of the light as a function of them Wavelength (or color) and their reflection in the individual images depending on the locations of the optical image with respect to the plane of the light-sensitive medium ( 3 ) a sharp optical color image for objects with depth, which are within the focus depth range is permitted, the fixed distance to the optical element which designs the 2-dimensional intermediate image can be used as a basis in the mathematical processing step for these objects.

8. The device according to claim 7, characterized in that in the beam path (O) provided optical element, which has a 2-dimensional intermediate image of the objects Depth expansion designs, is a diffuser.

9. The device according to claim 1-8, characterized in that combined with the change in the locations of the sharp optical image of the objects along the optical axis (O) with respect to the plane of the photosensitive medium ( 3 ) using the device ( 4 ) with the The device ( 5 ) influences the spectral composition of the light leading to the formation of the image at times characteristic of photographic recordings, individual recordings being made for various settings of these devices and, by means of mathematical processing of the individual recordings, a sharp optical color image of the objects or their surroundings, even when not using one color-resolution photosensitive medium ( 3 ) is obtained.