DE69428543T2

DE69428543T2 - Autostereoskopische bildaufnahmevorrichtung und verfahren mit einer parallax abtastenden blendenöffnung

Info

Publication number: DE69428543T2
Application number: DE69428543T
Authority: DE
Inventors: Bacs, Jr.
Original assignee: Vision III Imaging Inc
Current assignee: Vision III Imaging Inc
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2014-10-27
Also published as: AU8090494A; US5699112A; JPH11514502A; DE69433842T2; CA2175344C; DE69433842D1; US5991551A; US5678089A; EP1126728A2; US5448322A; DE69428543D1; US6324347B1; EP0727127B1; US5933664A; EP0727127A1; EP1126728B1; CA2175344A1; WO1995012954A1; EP1126728A3; JP3824170B2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine stereoskopische Vorrichtung und ein stereoskopisches Verfahren zum Erzeugen von Bildern, die als dreidimensionale Täuschungen oder Illusionen angezeigt werden können, und insbesondere eine autostereoskopische Abbildungsvorrichtung und ein solches Verfahren zum Erzeugen von Bildern, die auf einem Display ohne die Anwendung spezieller Betrachtungshilfen als dreidimensional wahrgenommen werden können.

Stand der Technik

Die Erzeugung von zweidimensionalen Bildern, die so angezeigt werden können, daß sie eine dreidimensionale Täuschung oder Vorstellung ergeben, ist schon lange ein Ziel auf dem Gebiet der Sehtechnik. Verfahren und Vorrichtungen zum Erzeugen von solchen dreidimensionalen Täuschungen sind in gewissem Maße parallel mit dem zunehmenden Verständnis der Physiologie der Tiefenwahrnehmung des Menschen entwickelt worden.
Ein binokulares (Stereo-)Sehen verlangt zwei Augen, um eine Szene mit überlappten Gesichtsfeldern zu betrachten. Jedes Auge betrachtet eine Szene unter einem geringfügig anderen Parallaxenwinkel und fokussiert die Szene auf die Netzhaut. Die zweidimensionalen Netzhautbilder werden von Sehnerven zu der Sehrinde des Gehirns übertragen, wo sie in einem als stereoskopisches Sehen bezeichneten Vorgang kombiniert werden, um ein dreidimensionales Modell der Szene zu bilden.
Die Tiefenwahrnehmung des dreidimensionalen Raums ist von verschiedenen Arten von Information (Zeichen) abhängig, die aus der betrachteten Szene aufgenommen wird, etwa relative Größe, lineare Perspektive, Interposition, Licht und Schatten, Gradienten (monokulare Zeichen), sowie Netzhautbildgröße, Netzhautabweichung, Akkommodation, Konvergenz (binokulare Zeichen), und Vertrautheit mit dem Thema der betrachteten Szene (gelernte Zeichen).
Die Netzhautabweichung, die der Abstand zwischen den Augen einer Person ist, liefert Parallaxeninformation. Man weiß heute, daß die Tiefenwahrnehmung erreicht werden kann, wenn dem Gehirn Information des linken und des rechten Auges alternierend präsentiert wird, solange das Zeitintervall nicht größer als 100 ms ist.
Es ist gezeigt worden, daß das Gehirn aus einer dreidimensionalen Szene auch dann Parallaxeninformation extrahieren kann, wenn die Augen jeweils für Zeiträume bis zu 100 ms alternierend bedeckt und freigegeben werden. Bei richtiger Abfolge kann das Gehirn auch beiden Augen dargebotene Parallaxeninformation akzeptieren und verarbeiten. Die ideale Ansichtszyklus-Folgerate ist als zwischen 3 und 6 Hz liegend bestimmt worden.
Echte dreidimensionale Bildanzeigen können in zwei Hauptkategorien unterteilt werden, und zwar stereoskopisch oder binokular und autostereoskopisch. Stereoskopische Techniken (was Stereoskope, Polarisations-, Anaglyphen-, Pulfrich- und Verschlußtechniken umfaßt) verlangen vom Betrachter eine Betrachtungseinrichtung, wie etwa eine polarisierte Brille.
Autostereoskopische Techniken, wie etwa Holographie, Linsenrasterbildwände, Parallaxenbarrieren, Wechselpaare und Parallaxenabtastungen erzeugen Bilder in einer echten dreidimensionalen Täuschung oder Illusion ohne die Anwendung von speziellen Betrachtungsbrillen.
Bekannte autostereoskopische Fernseh- und kinematographische Systeme arbeiten mit der Vorgehensweise, daß sie abwechselnd Ansichten einer Szene zeigen, die von zwei Kameras aus verschiedenen Blickpunkten aufgenommen wurden. Die US-PS 4 006 291 von Imsand, die US-PS 4 303 316 von McElveen, die US-PS 4 429 328 von Jones et al. und die US-PS 4 966 436 von Mayhew & Prichard verwenden alle zwei Kameras, um horizontale, vertikale oder eine Kombination aus horizontal und vertikal verlagerten Ansichten einer Szene aufzunehmen.
Diese autostereoskopische Vorgehensweise erzeugt zwar Bilder, die eine dreidimensionale Täuschung ergeben, wenn sie angezeigt werden, aber es ist eine Präzisionsanpassung der beiden Kameras erforderlich. Eine fehlerhafte Ausrichtung der Kameras, Objektiv-Fehlanpassungen hinsichtlich der Brennweite und/oder des Brennpunkts, Fehlanpassungen von Chrominanz und Beleuchtungsstärke sowie fehlplazierte Konvergenzpunkte tragen alle zu einer Bildinstabilität bei.
Außerdem wird von den Bedienern beträchtliches Können verlangt, um kontinuierlich die Abweichung, die Konvergenz und die zeitlichen Verlagerungsraten von Bildaufzeichnungen auf koordinierte Weise so einzustellen, daß ein stabiles Bild aufrechterhalten wird.
Die Bildstabilität kann durch die Anwendung von Maskierungstechniken weniger auffällig gemacht werden. Eine Kamerabewegung ist zur Maskierung von schwankenden Bewegungen von Bildern sehr wirkungsvoll, weil das Gehirn offenbar einem Schwanken weniger Bedeutung beimißt als einer Kamerabewegung. Das könnte aus einer Art von natürlichem Stabilisierungsphänomen oder -mechanismus des Gehirns resultieren, das es uns erlaubt, beim Gehen oder Laufen deutlich zu sehen, während Bilder sonst hüpfen würden.
Um die Nachteile zu vermeiden, die mit einem autostereoskopischen System mit zwei Kameras einhergehen, sind autostereoskopische Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden, die eine einzige Kamera/ein einziges Objektiv verwenden. Mayhew et al. zeigt in den US-PS'en 5 014 126 und 5 157 484 autostereoskopische Einzelkamerasysteme, die imstande sind, Bilder aufzuzeichnen, die bei der Wiedergabe von einem Betrachter dreidimensional wahrgenommen werden.
Die gleichzeitig anhängige eigene US-Patentanmeldung 08/115 101, angemeldet am 2. September 1993 von Fernekes et al. (veröffentlicht am 22. August 1995 als US-A-5 444 479), zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung, wobei eine einzige Kamera Bilder aufnimmt, während sie gleichzeitig eine oszillatorische Parallaxen-Abtastbewegung ausführt. Andere bekannte Anordnungen sind in der US-A-4. 367 486 und der EP-A-0 335 282 beschrieben.
Die autostereoskopischen Einzelkamera-Abbildungssysteme, die in dem oben angegebenen Stand der Technik gezeigt sind, sind zwar wirksam für die Erzeugung von stabilen Bildern hoher Güte, die bei Betrachtung mit dem bloßen Auge dreidimensional wahrgenommen werden können; die Vorrichtungen sind jedoch leider ziemlich sperrig und schwer, sind relativ kompliziert konstruiert und verbrauchen im Betrieb eine erhebliche Energiemenge.

Offenbarung der Erfindung

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe eines verbesserten Verfahrens und einer verbesserten Vorrichtung zum Erzeugen von zweidimensionalen Bildern, die bei Anzeige auf einem Display mit dem bloßen Auge dreidimensional wahrgenommen werden können.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung wenden eine autostereoskopische Vorgehensweise für die dreidimensionale Abbildung an, so daß die der stereoskopischen Vorgehensweise innewohnenden Nachteile vermieden werden.
Das autostereoskopische Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden eine einzige Abbildungseinrichtung, wie etwa eine Filmkamera oder Videokamera, und dadurch werden die Nachteile einer autostereoskopischen Vorgehensweise mit zwei Kameras vermieden. Außerdem hat die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kompakte Größe und geringes Gewicht, ist in bezug auf Konstruktion und Gebrauch effizient und kann bequem in herkömmlichen Film- und Videokameras implementiert werden.
Zum Erreichen dieser Ziele und Vorteile weist das verbesserte autostereoskopische Einzelkamera-Abbildungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die in Anspruch 25 angegebenen Schritte auf.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist in ihrer einfachsten Grundform die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf.
Durch das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Anzeige der zweidimensionalen Bildaufzeichnungen in entsprechender zeitlich beabstandeter Folge als dreidimensionale Täuschung oder Darstellung wahrgenommen werden.
Das autostereoskopische Einzelkamera-Abbildungsverfahren und die entsprechende Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können durch zahlreiche Modifikationen abgewandelt werden. Die Öffnung kann vor oder hinter dem Objektiv oder zwischen den Objektiven einer Vielfachobjektiveinheit liegen. Die Öffnung kann viele verschiedene Größen und Formen haben, hinsichtlich ihrer Größe eingestellt werden und/oder unterschiedliche Randcharakteristiken haben.
Ferner kann mehr als eine Öffnung verwendet werden. Das Muster der Parallaxen-Abtastbewegung der Öffnung kann die verschiedensten Konfigurationen von kreisförmig über rechteckig bis zu Lissajous Konfigurationen haben. Das optische Element kann die Form von einer oder mehreren lichtundurchlässigen Karten mit einem oder mehreren Durchgangslöchern oder -schlitzen haben, die dazu dienen, eine Objektivöffnung zu schaffen.
Auch kann das optische Element als Flüssigkristallplatte oder ferroelektrische Platte (räumlicher Lichtmodulator) implementiert werden unter Bildung eines Matrixarrays von Zellen, die zwischen lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Zuständen selektiv umschaltbar sind.
Ferner kann die Tiefeninformation, die aus den Abbildungen von Objekten abgeleitet wird, die durch die Objektivöffnung während der Parallaxen-Abtastbewegung betrachtet werden, bei Entfernungsmeßanwendungen genutzt werden. Außerdem kann die gesteuerte Bewegung der Objektivöffnung dazu genutzt werden, eine ungewollte Kamerabewegung zu kompensieren und dadurch die Bildaufzeichnungen zu stabilisieren.
Es versteht sich, daß sowohl die obige allgemeine Beschreibung als auch die nachstehende genaue Beschreibung nur beispielhaft sind und die beanspruchte Erfindung näher erläutern sollen.
Die beigefügten Zeichnungen sollen das Verständnis der Erfindung weiter fördern und sind in die vorliegende Beschreibung integriert und bilden einen Teil davon, zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen in Verbindung mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist teilweise schematisch eine Perspektivansicht, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist teilweise schematisch eine Perspektivansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 ist eine Perspektivansicht einer alternativen Form von optischem Element, das bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 verwendet werden kann;
Fig. 4 ist teilweise schematisch eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5(a) bis 5(d) zeigen verschiedene Öffnungskonfigurationen, die bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 verwendet werden können;
Fig. 6(a) bis 6(f) zeigen alternative Parallaxen-Abtastmuster, die von den optischen Elementen in den Fig. 1 bis 4 ausgeführt werden können;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung von verschiedenen Steuerungen, die typischerweise bei den autostereoskopischen Abbildungs-Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 bei der praktischen Durchführung der Erfindung angewandt werden;
Fig. 8 ist eine Vorderansicht eines alternativen optischen Elements, das bei den Ausführungsformen in Fig. 1, 2 und 4 anwendbar ist;
Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das eine Anwendung der vorliegenden Erfindung bei der Computer-erzeugten Abbildung veranschaulicht;
Fig. 10(a) bis 10(c) zeigen schematische Darstellungen, die den Gebrauch der autostereoskopischen Abbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung, die die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei der Entfernungsmessung zeigt;
Fig. 12 ist eine schematische Darstellung, die die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei der Kamerabildstabilisierung zeigt; und
Fig. 13 ist eine schematische Darstellung, die die Anwendung der automatischen Abweichungssteuerung der autostereoskopischen Abbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchweg auf entsprechende Teile.

Genaue Beschreibung

Die in den Fig. 1 bis 8 angegebene autostereoskopische Abbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung richtet sich auf eine stereoskopische Abbildungsanwendung, wobei eine Folge von zeitlich beabstandeten Bildern einer Szene von einer einzigen Abbildungseinrichtung auf solche Weise aufgezeichnet wird, daß ein anschließendes Anzeigen der Bilder auf einem Display dreidimensional wahrgenommen werden kann.
Wie Fig. 1 zeigt, weist somit eine autostereoskopische Abbildungsvorrichtung, die allgemein mit 20 bezeichnet ist, eine Bildebene 22 einer geeigneten Abbildungseinrichtung, wie etwa einer Film- oder Videokamera auf. 24 ist ein Kameraobjektiv, das in der Praxis typischerweise ein Set oder ein System von Vielfachobjektiven aufweist. Das Objektiv 24 hat eine optische Achse 25, die auf ein entferntes Objekt 26 in einer abzubildenden Szene gerichtet ist.
Herkömmlicherweise wird die Position des Objektivs 24 vorwärts oder rückwärts entlang seiner optischen Achse eingestellt, wie durch den Pfeil 27 gezeigt ist, um ein Bild 26a des Objekts 26 in einer Bildebene 22 zu fokussieren, die die Filmebene einer Filmkamera oder eine CCD-Matrix einer Videokamera darstellt.
Gemäß einem wesentlichen Merkmal dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Element 28, das aus einer lichtundurchlässigen Karte 29 besteht, in der ein Durchgangsloch oder eine Öffnung 30 gebildet ist, zwischen dem Objekt 26 und der Bildebene 22 positioniert. Fig. 1 zeigt eine Position des optischen Elements unmittelbar hinter dem Objektiv 24, d. h. zwischen dem Objektiv und der Bildebene 22, während Fig. 2 das optische Element 28 unmittelbar vor dem Objektiv 24 zeigt.
Bevorzugt befindet sich das optische Element möglichst nahe an der Objektiviris (nicht gezeigt), die zwischen Objektiven eines Mehrfachobjektivsets, wie es typischerweise in einer Kamera verwendet wird, positioniert sein kann. Im Idealfall würde das optische Element 28 die Position der Objektiviris einnehmen und diese ersetzen.
Das optische Element ist, wie schematisch bei 32 gezeigt ist, mit einem Betätiger oder Motor 34 mechanisch gekoppelt, der wirksam ist, um die Öffnung 30 in einer Parallaxen-Abtastbewegung relativ zu der optischen Achse 25 des Objektivs zu bewegen. Ein kreisförmiges Parallaxen-Abtastmuster für die Öffnung 30 ist durch einen Pfeil 36 in Fig. 1 gezeigt, während ein rechteckiges Abtastmuster durch einen Pfeil 38 in Fig. 2 gezeigt ist.
Andere Parallaxen-Abtastmuster sind in den Fig. 6(a) bis 6(f) gezeigt. Normalerweise sind die Abtastmuster der Öffnung um die optische Achse 25 des Objektivs zentriert, aber unter bestimmten Bedingungen können erwünschte visuelle Effekte erzielt werden, wenn das Abtastmuster relativ zu dieser optischen Achse versetzt ist.
Abtastmuster sind zwar typischerweise auf horizontale (X-) und vertikale (Y-) Koordinatenbewegungen in der Ebene des optischen Elements 28 und quer zu der optischen Achse 25 beschränkt, aber es versteht sich, daß eine Z-Koordinatenbewegung parallel zu der optischen Achse, wie durch einen Pfeil 35 in Fig. 1 gezeigt ist, in Verbindung mit X- und Y- Koordinatenbewegungen für Spezialeffekte und zur Maskierung von Bewegungsartifakten eingeführt werden kann.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist zu sehen, daß Lichtstrahlen 40 vom oberen Ende des Objekts 26 durch die Öffnung 30 gehen und von dem Objektiv 24 zu einer unteren Position in der Bildebene 22 umgelenkt werden, wo ein fokussiertes Abbild des Oberendes des Objekts gebildet wird. Ebenso gehen Lichtstrahlen 41 vom unteren Ende des Objekts 26 durch die Öffnung 30 und werden von dem Objektiv zu einer oberen Position in der Bildebene umgelenkt, wo ein fokussiertes Abbild des Unterendes des Objekts gebildet wird.
Lichtstrahlen von Objektbereichen zwischen seinem oberen und unteren Ende gehen ebenfalls durch die Öffnung 30 und das Objektiv 24, um die Erzeugung des fokussierten Abbilds 26a zu vervollständigen. Wenn ein Bild 26a aufgenommen wird, während sich die Öffnung 30 in der Position gemäß Fig. 2 befindet, ist ersichtlich, daß der Blickpunkt dieses Bilds eine vertikale Abweichung hat, die durch einen Pfeil 42 bezeichnet und gleich der Distanz unter der optischen Achse 25 ist.
Wenn das Objektbild aufgenommen wird, während sich die Öffnung in der in Fig. 2 gezeigten Strichlinienposition 30a befindet, hat der Blickpunkt eine Abweichung gleich dem vertikalen Versatz oberhalb der optischen Achse, wie es durch einen Pfeil 42a angegeben ist. Ebenso haben Bildaufnahmen, die gemacht werden, während die Öffnung 30 in den Strichlinienpositionen 30(b) und 30(c) ist, horizontale Abweichungen gleich dem horizontalen Versatz der Öffnung von der optischen Achse 25.
Die Abweichungen, und zwar entweder die horizontale oder die vertikale Abweichung oder Komponenten von beiden, sind weitgehend dafür verantwortlich, daß zu visuellen Bildern eine Parallaxe hinzuaddiert wird. Bereiche von Objektvolumen, die im wesentlichen flache Oberflächen haben, erzeugen Abbildungen, die flach und zweidimensional erscheinen. Änderungen der Betrachtungsperspektive ändern das Erscheinungsbild dieser Bereiche nicht.
Bereiche eines Objektvolumens jedoch, die bei direkter Betrachtung eine natürliche Tiefe haben, ändern ihr Erscheinungsbild oder, genauer gesagt, ihre Position und ihren Aspekt, wenn die Betrachtungsperspektive geändert wird.
Änderungen der Betrachtungsperspektive erzeugen entsprechende Ränder an der Abbildung, die bei Überlagerungen der Bilder nicht vollständig übereinstimmen. Das alternative Anzeigen dieser Bilder auf einem Display erzeugt einen Kontrast an diesen Rändern, der für das Gehirn als Tiefe wahrnehmbar ist.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines optischen Elements, das allgemein mit 50 bezeichnet ist, zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2. Dieses optische Element umfaßt ein Paar von lichtundurchlässigen Karten 52 und 54, die parallel nebeneinander angeordnet sind. Die Karte 52 weist einen in Vertikalrichtung langgestreckten rechteckigen Schlitz 53 auf, während die Karte 54 mit einem in Horizontalrichtung langgestreckten rechteckigen Schlitz 55 versehen ist.
Am Schnittpunkt der Schlitze 53 und 55 wird eine rechteckige Objektivöffnung 56 gebildet. Ein Betätiger 58 bewegt die Karte 52 in der Horizontalrichtung hin und her, wie der Pfeil 58a zeigt, und ein Betätiger 60 bewegt die Karte 54 in der Vertikalrichtung hin und her, wie ein Pfeil 60a zeigt.
Es ist ersichtlich, daß durch die Relativbewegungen der Karten eine Abtastbewegung der Öffnung 56 erzeugt wird. Durch Einstellen von Amplitude, Frequenz und Phase der Karten-Hin- und Herbewegungen werden die Lissajous Parallaxen-Abtastmuster der Fig. 1, 2 und 6(a) bis 6(f) sowie viele weitere Muster erzeugt.
In den Fig. 1 und 2 ist die Objektivöffnungskonfiguration kreisförmig, und sie ist rechteckig in Fig. 3, aber sie kann auch andere Formen, wie beispielsweise elliptisch gemäß Fig. 5(a), oktogonal, wie beispielsweise in Fig. 5(b) und kreuzförmig, wie beispielsweise in Fig. 5(c) haben. Fig. 5(d) zeigt, daß die Objektivöffnung einen weichen oder unregelmäßigen Rand anstelle eines harten oder scharfen Rands hat.
Ungeachtet der Konfiguration der Objektivöffnung ist es wichtig, daß sie durch das gesamte lichtundurchlässige Material des optischen Elements 28 hindurch begrenzt ist. Ferner sollte das Parallaxen-Abtastmuster der Objektivöffnung innerhalb der effektiven Öffnung des Objektivs 24 sein, was typischerweise 80% des Objektivdurchmessers entspricht.
Daher sollte die Größe der Objektivöffnung 30 deutlich kleiner als die Größe dieser effektiven Öffnung des Objektivs sein, so daß die Objektivöffnung Abweichungspositionen mit hinreichend verschiedenen Betrachtungsperspektiven (Abweichung) einnehmen kann, die erforderlich sind, um eine Tiefenwahrnehmung zu ermöglichen.
Es versteht sich also, daß mit zunehmender Größe der Objektivöffnung 30 die Tiefenschärfe, die Abweichung und die Belichtungsdauer sämtlich abnehmen. Umgekehrt ermöglichen kleinere Objektivöffnungsgrößen größere Tiefenschärfe, tolerieren größere Abweichungen und erfordern längere Belichtungsdauern.
Die Ausführungsformen in den Fig. 1 bis 3 verwenden zwar eine einzige Parallaxen-Abtastöffnung, es können aber auch mehrere Öffnungen verwendet werden. Wie Fig. 4 zeigt, ist ein Paar von optischen Elementen 70 und 72 jeweils mit Objektivöffnungen 71 und 73 ausgebildet. Das optische Element 70 ist hinter dem Objektiv 24 positioniert, und das optische Element 72 ist vor dem Objektiv angeordnet.
Das optische Element 70 wird von einem Betätiger 74 in Schwingungen versetzt, während das optische Element 72 von einem Betätiger 76 in Schwingungen versetzt wird. Diese Betätiger werden von einer Steuerung 78 gesteuert, um Parallaxen- Abtastbewegungen der Öffnungen 71 und 73 zu erzeugen.
Die Abtastmuster der beiden Objektivöffnungen können gleiche oder verschiedene Konfiguration haben und miteinander synchron oder voneinander unabhängig sein. Die Verwendung von zwei Parallaxen-Abtastöffnungen kann für Spezialeffekte und/oder zur Maskierung von Bewegungsartifakten des Objekts 26 bei der Abbildung in der Bildebene 24 dienen.
Fig. 7 zeigt das Objektiv 24, das optische Element 28 und den Betätiger 34, die von einer Objektivhalterung getragen werden, die schematisch in Strichlinien bei 80 dargestellt ist. Ferner ist an der Objektivhalterung ein Blendeneinsteller 84 zum Einstellen der Größe der Objektivöffnung 30 nach Maßgabe des verfügbaren Lichts und der gewünschten Tiefenschärfe vorgesehen.
Die Objektivhalterung wird von einem Fokuseinsteller 86 vorwärts und rückwärts (Pfeil 85) bewegt. Eine Steuerung 88 kann vorgesehen sein, um den Betätiger 34 bei einer gewünschten Parallaxen-Abtastbewegung für die Objektivöffnung 30 zu steuern, den Blendeneinsteller 84 auf eine gewünschte Objektivöffnungsgröße zu steuern und den Fokuseinsteller 86 so zu steuern, daß ein gewünschtes Objekt im Gesichtsfeld fokussiert wird.
Wie Fig. 8 zeigt, kann ein optisches Element auch als Flüssigkristall oder ferroelektrische Platte (räumlicher Lichtmodulator) implementiert sein, wie allgemein bei 90 gezeigt ist. Diese Platten weisen ein Matrixfeld von Zellen 92 auf, die von einem Treiber 94 einzeln angesteuert und aktiviert werden können, um zwischen verbleibenden lichtundurchlässigen Zellen 92b eine oder mehrere lichtdurchlässige Zellen 92a zu erzeugen.
Die lichtdurchlässige Zelle oder Zellen 92a bilden daher eine Objektivöffnung 96, die von dem Treiber 94 in vielen verschiedenen Parallaxen-Abtastmustern einschließlich derjenigen, die in den Fig. 6(a) bis 6(f) gezeigt sind, bewegt werden können.
Es versteht sich, daß der Treiber 94 von außen, manuell oder automatisch gesteuert werden kann, wie bei 98 gezeigt ist, um die Größe und die Gestalt der Öffnung 96 sowie die Konfiguration des Parallaxen-Abtastmusters der Öffnung zu ändern. Ferner kann der Treiber 94, wie bei 96(c) gezeigt ist, eine oder mehrere Parallaxenabtast- oder ortsfeste Objektivöffnungen zusätzlich zu der Öffnung 96 einführen, um Spezialeffekte zu erzeugen oder Bewegungsartifakte zu maskieren.
Ferner braucht keine abrupte Umschaltung der Zellen zwischen lichtdurchlässig und lichtundurchlässig zu erfolgen, sondern der Übergang kann allmählich durch progressives Ändern von Graustufengraden durchgeführt werden. In der Praxis können der Treiber 94 und die Steuerung 98 mit einem geeignet programmierten digitalen Rechner implementiert sein.
Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung können auch bei der Computererzeugung von Bildern angewandt werden, die dann als dreidimensionale Täuschung oder Illusion angezeigt werden.
Fig. 9 zeigt die entsprechenden Grundschritte. In Schritt 100 werden ein Objekt und die Objektbewegung im dreidimensionalen Raum definiert, und eine Szene, die das Objekt enthalten soll, wird ebenfalls im dreidimensionalen Raum in Schritt 102 definiert.
Die Abbildungseinrichtung oder Kamera, Kamerapositionen (Betrachtungspunkte), Beleuchtung, Entfernung usw. werden in Schritt 104 definiert. Kameradefinitionen umfassen Simulationen einer Bildebene, Objekt- und Objektöffnungsparameter wie Größe und Gestalt.
In Schritt 106 wird das Bild erzeugt durch Simulation eines gewünschten Parallaxen-Abtastmusters der Objektivöffnung unter Anwendung eines geeigneten Strahlverfolgungs-Algorithmus, und die erzeugten Bilder werden in dem Computerspeicher Rahmen für Rahmen gespeichert (Schritt 108).
Die gespeicherten Bilder können dann zur Anzeige auf einem Computerbildschirm aus dem Speicher abgerufen werden, auf einem Videoband zur Anzeige auf einem Fernsehschirm aufgezeichnet werden und/oder auf einem Film zur Projizierung auf eine Leinwand aufgezeichnet werden (Schritt 110).
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß dadurch, daß nur die Objektivöffnung eine Parallaxen-Abtastbewegung erfährt, während das Objektiv 24 ortsfest bleibt, der Blickpunkt der Objektivöffnung immer auf das Objekt konvergent ist, auf das das Objektiv fokussiert ist.
Daher wird bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine separate Konvergenzeinstellung vermieden, was im Gegensatz zu bekannten autostereoskopischen Einkamera-Abbildungsvorrichtungen steht, wie sie beispielsweise in der genannten US-Patentanmeldung Nr. 08/115 101 gezeigt sind. Das heißt, die Fokuseinstellung etabliert inhärent die richtige Konvergenzeinstellung, was ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist.
Die Fig. 10(a) bis 10(c) sind schematische Darstellungen, die zeigen, wie dieses wichtige Merkmal der Erfindung vorteilhaft angewandt werden kann. In den Fig. 10(a), 10(b) und 10(c) repräsentieren Objekte , und Objekte in geringer Entfernung, mittlerer Entfernung und großer Entfernung relativ zu der Bildebene 22. Wenn das Objektiv 24 auf das entfernte Objekt fokussiert ist, wie das in Fig. 10(a) gezeigt ist, bleibt die Abbildung dieses Objekts, die in der Bildebene 22 erscheint, während der Parallaxen-Abtastbewegung der Öffnung 30 ortsfest.
Wenn jedoch die Öffnung 30 beispielsweise aufwärts in Positionen einer vertikalen Abweichung über der optischen Achse 25 bewegt wird, bewegen sich die Abbildungen der Objekte und , die in der Bildebene 22 erscheinen, relativ zu dem ortsfesten Bild von Objekt nach unten, wie die gestrichelten Linien 120 zeigen.
Wenn umgekehrt die Öffnung 30 abwärts in Positionen einer vertikalen Abweichung unterhalb der optischen Achse bewegt wird, bewegen sich die Abbildungen der Objekte und , die in der Bildebene erscheinen, relativ zu dem ortsfesten Abbild des Objekts nach oben, wie die gestrichelten Linien 122 zeigen.
Wenn das Objektiv 24 auf das Objekt fokussiert ist, wie Fig. 10(b) zeigt, bleibt die Abbildung dieses Objekts ortsfest, während die Öffnung 30 eine Parallaxen-Abtastbewegung erfährt. Während die Öffnung nach oben durch Positionen einer vertikalen Abweichung über der optischen Achse 25 abtastet, bewegt sich das Abbild des Objekts , das in der Bildebene 22 erscheint, relativ zu dem ortsfesten Abbild des Objekts B nach unten, wie die Strichlinie 123 zeigt, während sich das Abbild des Objekts , das in der Bildebene erscheint, relativ zu dem ortsfesten Abbild des Objekts nach oben bewegt, wie die gestrichelte Linie 124 zeigt.
Wenn sich die Öffnung abwärts durch Positionen einer, vertikalen Abweichung unterhalb der optischen Achse 25 bewegt, gelten die umgekehrten Bedingungen, d. h. das Abbild von Objekt bewegt sich nach oben (gestrichelte Linien 125), und das Abbild von Objekt bewegt sich abwärts (gestrichelte Linien 126) relativ zu dem ortsfesten Abbild von Objekt .
Wenn das Objektiv 24 auf das nahe Objekt fokussiert ist, bewegen sich die Abbilder der Objekte und , wie die gestrichelten Linien 127 zeigen, relativ zu dem ortsfesten Abbild des Objekts nach oben, wenn die Öffnung 30 durch vertikale Parallaxenpositionen über der optischen Achse 25 abtastet. Umgekehrt werden die Abbilder der Objekte und , wie die gestrichelten Linien 128 zeigen, relativ zu dem ortsfesten Abbild von Objekt nach unten bewegt, wenn die Objektivöffnung durch vertikale Abweichungspositionen unter der optischen Achse bewegt wird.
Diese Erscheinung von relativen Bewegungen von Bildern von Objekten im Gesichtsfeld des Objektivs, die während der Parallaxen-Abtastbewegung der Objektivöffnung 30 beobachtet wird, kann bei Entfernungsmeßanwendungen vorteilhaft genutzt werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10(c) soll angenommen werden, daß die Öffnung 30 zwischen den Positionen einer maximalen Vertikalabweichung (maximaler Versatz von der optischen Achse 25) zur Maximierung der Bildbewegung des Objekts relativ zu dem ortsfesten Abbild des Objekts , auf das das Objektiv 24 fokussiert ist, abgetastet wird.
Wenn die Distanz zwischen dem Objekt und einem Kamerabezugspunkt, wie etwa der Bildebene 22, bekannt ist, kann die Distanz zwischen Objekt und Objekt aus der Größe der Bewegung des Abbilds von Objekt relativ zu dem Abbild von Objekt oder aus der bei 129 gezeigten Amplitude von Spitze zu Spitze der Bewegung des Abbilds von Objekt bestimmt werden.
Diese Bestimmung kann präzise mittels Computer durch Triangulation errechnet werden unter Nutzung der aufgezeichneten Bilder der Objekte und , die beispielsweise von extremen Abweichungspunkten über und unter der optischen Achse 25 aufgenommen sind.
Alternativ kann die gemessene Amplitude 129 der Bildbewegung von Objekt , die durch die Parallaxen-Abtastbewegung der Öffnung zwischen extremen vertikalen Abweichungspunkten erzeugt ist, dazu genutzt werden, auf eine Nachschlagtabelle zuzugreifen und dadurch die Trennung zwischen den Objekten und zu bestimmen.
Es versteht sich, daß eine sehr gute Annäherung der Entfernung der Objekte , und von der Bildebene 22 dadurch erhalten werden kann, daß der Fokus des Objektivs 24 auf jedes dieser Objekte eingestellt wird, bis das Bild dieses Objekts, wie es in der Bildebene 22 erscheint, ortsfest wird. Die Objektentfernung kann dann aus der Fokuseinstellung, die jegliche Bewegung des Objektabbilds bei Betrachtung auf einem Videoschirm, der das Objektabbild zeigt, vollständig zur Ruhe bringt, bestimmt werden.
Fig. 11 zeigt eine Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einer die Entfernung messenden Videokamera 130, die an einem Roboterarm angebracht ist, der allgemein mit 132 bezeichnet ist. Die Videokamera, die an dem Roboterarm in einer Bezugsposition angeordnet ist, ist so orientiert, daß sie eine Szene betrachtet, die ein ortsfestes Bezugsobjekt 134 und ein Zielobjekt 136, das von einer Hand 133 des Roboterarms ergriffen werden soll, aufweist.
Die Entfernung zwischen der Videokamera 130 in ihrer Bezugsposition und dem Bezugsobjekt 134 ist bekannt. Wenn das Kameraobjektiv auf das Bezugsobjekt 134 fokussiert ist, werden Bilder des Bezugs- und des Zielobjekts aufgezeichnet, während die Objektivöffnung eine Parallaxen-Abtastbewegung erfährt.
Die aufgezeichneten Bilder werden von einem Computer 138 analysiert, um die Entfernung des Zielobjekts relativ zu der Kamera auf der Basis der Größe der Zielbildbewegung relativ zu dem ortsfesten Bezugsbild und der bekannten Distanz zwischen der Kamera und dem Bezugsobjekt 2u berechnen.
Da die Zielobjektentfernung bekannt ist, kann der Computer ohne weiteres die Bewegung des Roboterarms 132 so steuern, daß die Hand 133 rasch in die Greifbeziehung mit dem Zielobjekt 136 gebracht wird. Es versteht sich, daß die Videokamera 130 an jeder festgelegten Bezugsposition in einem bekannten Abstand von dem Bezugsobjekt 134 angeordnet sein kann, anstatt an dem Roboterarm angebracht zu sein.
Durch die vorliegende Erfindung kann eine zur Bestimmung der Zielentfernung ausreichende Parallaxeninformation unter Anwendung einer einzigen Abbildungseinrichtung, z. B. einer Videokamera, erhalten werden. Das ist ein deutlicher Vorteil gegenüber der herkömmlichen Praxis der Verwendung von zwei Videokameras oder von Gruppen von Parallaxenspiegeln und Prismen.
Eine andere Anwendungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 12 gezeigt, wobei eine bewegte Objektivöffnung 30 verwendet wird, um eine ungewollte Bewegung einer Abbildungseinrichtung 140 wie etwa einer Film- oder Videokamera auszugleichen und dadurch die Abbildungen eines Objekts 26, das in die Bildebene 22 der Kamera fokussiert ist, zu stabilisieren.
Zur Implementierung dieser Anwendung der Erfindung ist die Kamera 140 mit einem Trägheitssensor 142, wie etwa einem Beschleunigungsmesser ausgestattet. Dieser Sensor sendet Signale, die eine Kamerabewegung bezeichnen, an eine Steuerung 144, die die Kamerabewegungssignale in Antriebssignale für den Betätiger 34 umsetzt, der antriebsmäßig mit dem optischen Element 28 verbunden ist.
Wenn während der Abbildung des Objekts 26 die Kamera 140 eine ungewollte Aufwärtsbewegung erfährt, erhält der Betätiger 34 über die Steuerung 144 vom Sensor 142 ein Signal, um das optische Element 28 und damit die Objektivöffnung 30 nach unten zu bewegen.
Es versteht sich, daß durch Bewegen der Objektivöffnung in entgegengesetzter Richtung zu einer ungewollten Kamerabewegung die Bilder des Objekts 26, die in der Kamerabildebene durch das Objektiv 24 fokussiert sind, relativ zu einer solchen Kamerabewegung stabilisiert werden können.
Die Bildstabilisierung durch eine Ausgleichsbewegung der Objektivöffnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann im Vergleich mit den derzeitigen. Vorgehensweisen der Kreiselstabilisierung der gesamten Kamera oder der Anwendung von bewegten Spiegeln und/oder Prismen zum Ausgleich einer Kamerabewegung und damit einer Stabilisierung von Objektabbildungen, die in der Kamerabildebene erscheinen, sehr kostengünstig implementiert werden.
Die Bewegung von Objekten in einer Szene, die gerade abgebildet wird, wie etwa von Objekten , und in den Fig. 10(a) bis 10(c) kann ebenfalls dazu genutzt werden, die Bewegung der Objektivöffnung automatisch zu steuern. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist also eine Kamera 150, wie etwa eine Video- oder Filmkamera, so orientiert, daß sie eine Szene 152 betrachtet, die die Objekte , und enthält. Das Kameraobjektiv 24 ist so eingestellt, daß es die Abbildung eines dieser Objekte in einer Bildebene 22 fokussiert. Abbildungen der Szene werden Rahmen für Rahmen in einem Bildrahmenspeicher 154 gespeichert.
Ein Computer 156 vergleicht aufeinanderfolgende gespeicherte Bildrahmen, etwa durch Subtraktion des einen vom anderen, um die Bewegungscharakteristiken der Bilder der anderen Objekte relativ zu dem ortsfesten Bild des fokussierten Objekts zu quantifizieren. Die quantifizierten Bewegungscharakteristiken werden von einer Steuerung 158 genutzt, um die von dem Betätiger 34 erzeugte Parallaxen-Abtastbewegung der Objektivöffnung 30 in dem optischen Element 28 einstellbar zu steuern.
Auf diese Weise kann ein erwünschter dreidimensionaler Effekt automatisch erhalten werden, indem die Bewegungen von Objektbildern, die in der Bildebene 22 erscheinen, ständig überwacht und die Amplitude (der Versatz von Abweichungspositionen von der optischen Achse des Objektivs) und die Frequenz der Abtastbewegung der Objektivöffnung entsprechend dem Ausmaß von relativen Bildbewegungen eingestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar im Zusammenhang mit dem Bewegen einer Objektivöffnung in einer Parallaxen-Abtastbewegung während der Aufzeichnung von Objekten mit einer Frequenz von 3 bis 6 Hz beschrieben, es versteht sich jedoch, daß eine effektive Tiefenwahrnehmung von auf einem Display angezeigten Bildern oder der Objektentfernung dadurch erreicht werden kann, daß ein optisches Element vorgesehen wird, das alternierend eine Objektivöffnung an verschiedenen Abweichungspositionen, die von der optischen Achse des Objektivs versetzt sind, kreieren kann.
Anstatt also eine einzelne Öffnung in einer Parallaxen- Abtastbewegung durch verschiedene Abweichungspositionen zu bewegen, kann eine äquivalente Parallaxen-Abtastbewegung dadurch erhalten werden, daß ein optisches Element oder eine Kombination von optischen Elementen verwendet wird, die betätigt werden, um momentane Objektivöffnungen in verschiedenen Abweichungspositionen zu kreieren, die vertikal, horizontal und/oder sowohl horizontal als auch vertikal von der optischen Achse des Objektivs versetzt sind.
Bei Anwendung dieser Vorgehensweise kann das optische Element oder die Elemente als der Kameraverschluß sowie als die Objektivöffnung wirksam sein. Das optische Element von Fig. 8 eignet sich besonders für diese Vorgehensweise bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung.
Für den Fachmann ist ersichtlich, daß bei der autostereoskopischen Abbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verschiedene Modifikationen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung soll also Modifikationen und Abwandlungen, so weit sie im Rahmen der beigefügten Ansprüche liegen, umfassen.

Claims

1. Autostereoskopische Abbildungsvorrichtung zum Erzeugen von autostereoskopischen Bildern zur Anzeige auf einem herkömmlichen zweidimensionalen Display, wobei die Abbildungsvorrichtung folgendes aufweist:

- eine Bildebene (22);

- ein Objektiv (24) mit einer optischen Achse (25), wobei das Objektiv (24) so angeordnet ist, daß es ein Bild (26a) eines dreidimensionalen Objekts (26) in die Bildebene (22) fokussiert;

- ein optisches Element (28), das eine Objektivöffnung (30) bildet, wobei das optische Element (28) dem Objektiv (24) benachbart angeordnet ist, so daß das Bild (26a) des Objektes von durch die Objektivöffnung (30) hindurchtretendem Licht erzeugt wird;

- wobei eine Betätigungseinheit (34) mit dem optischen Element (28) so gekoppelt und ausgebildet ist, daß sie eine Abtastbewegung erzeugt, indem sie die Objektivöffnung (30) in wenigstens zwei Abweichungspositionen, die zu der optischen Achse (25) des Objektivs (24) versetzt sind, anordnet, um in der Bildebene (22) eine Folge von Aufzeichnungen des Objektbilds (26a) aufzuzeichnen, wobei diese Aufzeichnungen, die mit einer Ansichtszyklus-Folgerate von 3 bis 6 Hz angezeigt werden, ein autostereoskopisches Bild (26a) des Objekts (26) auf dem herkömmlichen zweidimensionalen Display erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Element (28) zwischen dem Objektiv (24) und der Bildebene (22) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Element (28) zwischen dem Objekt (26) und dem Objektiv (24) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Element (28) in einer Irisposition des Objektivs (24) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Abtastbewegung der Öffnung (30) in einer Ebene quer zu der optischen Achse (25) des Objektivs (24) durchgeführt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Abtastbewegung X- und Y-Koordinatenbewegungen quer zu der optischen Achse (25) des Objektivs (24) und eine Z-Bewegungskomponente parallel zu der optischen Achse (25) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das optische Element (28) ein lichtundurchlässiger Flächenkörper (29) ist und die Öffnung (30) ein Durchgangsloch in dem Flächenkörper (29) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Loch einen harten Rand hat.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Loch einen weichen Rand hat.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Loch eine Konfiguration hat, die aus kreisförmigen, elliptischen, polygonalen und unregelmäßigen Konfigurationen ausgewählt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Abtastbewegung der Öffnung (30) in bezug auf die optische Achse (25) des Objektivs (24) symmetrisch ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Abtastbewegung der Öffnung (30) eines von kreisförmigen, elliptischen, achtförmigen und polygonalen Abtastmustern beschreibt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Abtastbewegung der Öffnung (30) ein Lissajous- Abtastmuster beschreibt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das optische Element (28) ein erstes optisches Element (70) aufweist, das eine erste Öffnung (71) definiert, und die Betätigungseinheit (34) ein erstes Betätigungselement (74) aufweist, wobei das erste optische Element (70) hinter dem Objektiv (24) angeordnet ist, und wobei die Vorrichtung ferner folgendes aufweist:

- ein zweites optisches Element (72), das eine zweite Öffnung (73) bildet, wobei das zweite optische Element (72) vor dem Objektiv (24) und diesem benachbart angeordnet ist; und

- ein zweites Betätigungselement (76), das so gekoppelt und ausgebildet ist, daß es das zweite optische Element (72) so bewegt, daß eine Abtastbewegung der zweiten Öffnung (73) in bezug auf die optische Achse (25) des Objektivs (24) erzeugt wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,

wobei das optische Element folgendes aufweist:

- einen ersten lichtundurchlässigen Flächenkörper (5), der einen ersten Durchgangsschlitz (53) hat, der in einer ersten Richtung langgestreckt ist, und

- einen zweiten lichtundurchlässigen Flächenkörper (54), der einen zweiten Durchgangsschlitz (55) hat, der in einer zweiten Richtung langgestreckt ist, die zu der ersten Richtung im allgemeinen orthogonal ist, wobei der erste Flächenkörper (52) und der zweite Flächenkörper (54) in paralleler nebeneinanderliegender Beziehung positioniert sind, so daß ein Schnittpunkt des ersten und des zweiten Schlitzes (53, 55) die Öffnung (56) des optischen Elements bildet,

und wobei die Betätigungseinheit (34) folgendes aufweist:

- einen ersten Betätiger (58), der so gekoppelt und ausgebildet ist, daß er den ersten Flächenkörper (52) in der zweiten Richtung hin- und herbewegt, und

- einen zweiten Betätiger (60), der so gekoppelt und ausgebildet ist, daß er den zweiten Flächenkörper (54) in der ersten Richtung hin- und herbewegt, so daß dadurch eine Abtastbewegung der Öffnung (56) erzeugt wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Betätigungseinheit (34) ferner eine Steuerung aufweist, die so ausgebildet ist, daß sie den ersten Betätiger (58) und den zweiten Betätiger (60) steuert, um mindestens einen Parameter von relativer Phase, Frequenz und Hub der Hin- und Herbewegung des ersten Flächenkörpers (58) und des zweiten Flächenkörpers (60) einzustellen, so daß dadurch ein durch die Parallaxen-Abtastbewegung der Öffnung (56) beschriebenes Muster geändert wird.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Betätigungseinheit (34) das optische Element (28) aktiviert, um die Objektivöffnung (30) zu bilden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Betätigungseinheit (34) das optische Element (28) aktiviert, um die Objektivöffnung (30) in einer Parallaxen-Abtastbewegung durch die Abweichungspositionen zu bewegen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, die ferner eine Einrichtung zum Einstellen einer Öffnungsgröße der Objektivöffnung (30) aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, die ferner eine Einrichtung zum Ändern eines durch die Abtastbewegung der Objektivöffnung (30) beschriebenen Musters aufweist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Betätigungseinheit (34) so ausgelegt ist, daß sie gleichzeitig eine Vielzahl von Objektivöffnungen bildet.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei das optische Element (28) eine planare Matrix (90) von Zellen (92) aufweist und wobei die Betätigungseinheit (34) das planare Array (90) elektrisch so aktiviert, daß die Zellen (92) selektiv zwischen einem lichtdurchlässigen und einem lichtundurchlässigen Zustand umgeschaltet werden, wobei die Zellen (92) im lichtdurchlässigen Zustand die Objektivöffnung (30) bilden.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, die ferner eine Einrichtung aufweist, um die Betätigungseinheit (34) so zu steuern, daß diese eine Anzahl der Zellen (92) einstellt, die in den lichtdurchlässigen Zustand aktiviert sind, um dadurch eine Öffnungsgröße der Objektivöffnung (30) zu ändern.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, die ferner eine Einrichtung aufweist, um die Betätigungseinheit (34) so zu steuern, daß diese die Zellen (92) kontinuierlich zwischen dem lichtdurchlässigen und dem lichtundurchlässigen Zustand auf solche Weise aktiviert, daß eine Parallaxen-Abtastbewegung der Objektivöffnung (30) durch die Abweichungspsitionen erzeugt wird.

25. Verfahren zum Erzeugen von autostereoskopischen Bildern zur Anzeige auf einem herkömmlichen zweidimensionalen Display, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Bereitstellen eines Abbildungsobjektivs (24) mit einer optischen Achse (25), das auf eine abzubildende Szene (152) gerichtet ist;

- Bilden einer Objektivöffnung (30); Bewegen der Objektivöffnung (30) relativ zu dem Objektiv (24) in einer Parallaxen-Abtastbewegung durch verschiedene Abweichungspositionen, die gegenüber der optischen Achse (25) des Objektivs (24) versetzt sind; und

- Erzeugen einer Folge von zeitlich beabstandeten Bildern der Szene (152), wie sie durch die Objektivöffnung (30) aus einer Vielzahl der Abweichungspositionen gesehen werden; und

- Aufzeichnen der zeitlich beabstandeten Bilder, wobei die Aufzeichnungen, die mit einer Ansichtszyklus-Folgerate von 3 bis 6 Hz angezeigt werden, ein autostereoskopisches Bild der Szene (152) auf dem herkömmlichen zweidimensionalen Display erzeugen.

26. Verfahren nach Anspruch 25, das ferner den Schritt des Einstellens einer Öffnungsgröße der Öffnung (30) aufweist.

27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei der Bewegungsschritt eine einstellbare Parallaxen- Abtastbewegung der Objektivöffnung (30) erzeugt.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, das ferner die folgenden Schritte aufweist: - Bereitstellen einer Kamera (130), in die das Abbildungsobjektiv (24) und die Öffnung (30) eingebaut sind;

- Ausrichten der Kamera (130) auf die Szene, die ein Bezugsobjekt (134), das in einem bekannten Abstand von der Kamera (130) positioniert ist, und ein Zielobjekt (136) aufweist;

- Fokussieren des Objektivs (24) auf das Bezugsobjekt (134); und

- Quantifizieren der Bewegung der aufgezeichneten Zielobjektbilder relativ zu den aufgezeichneten Bezugsobjektbildern, um die Distanz zwischen dem Bezugsobjekt (134) und dem Zielobjekt (136) zu bestimmen.

29. Verfahren nach Anspruch 28, das ferner die folgenden Schritte aufweist:

- Anbringender Kamera (130) an einem Teil einer Roboterausrüstung (132);

- Steuern der Bewegung der Roboterausrüstung (132) in eine Betriebsposition relativ zu dem Zielobjekt (136) auf der Basis der bestimmten Distanz zwischen dem Bezugsobjekt (134) und dem Zielobjekt (136).

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, das ferner die folgenden Schritte aufweist:

- Bereitstellen einer Kamera (150), in die das Abbildungsobjektiv (24) und die Objektivöffnung (30) eingebaut sind;

- Ausrichten der Kamera (150) auf eine Szene (152), die eine Vielzahl von Objekten aufweist; - Detektieren von Relativbewegungen der Bilder der Objekte aufgrund der Aufzeichnungen der zeitlich beabstandeten Bilder der Szene (152); und

- Steuern des Schritts der Bewegung der Objektivöffnung (30), um die optische Achse (25) einzustellen, die zu den Abweichungspositionen versetzt ist, durch die die Objektivöffnung (30) in Abhängigkeit von den detektierten Relativbewegungen der Objektbilder bewegt wird.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, das ferner die folgenden Schritte aufweist:

- Betrachten des Bildes (26a) des Objekts (26), das in der Bildebene (22) erscheint; und

- Einstellen des Objektivs (24) auf eine Brennpunkteinstellung, die eine Bewegung des in der Bildebene (22) erscheinenden Objektbildes (26a) eliminiert.

32. Verfahren nach Anspruch 31, das ferner den Schritt des Bestimmens des Abstands zu dem Objekt auf der Basis der Brennpunkteinstellung aufweist.

33. Kamera zum Aufzeichnen von autostereoskopischen Videobildern einer Szene zur Anzeige auf einem herkömmlichen zweidimensionalen Display, wobei die Kamera eine Vorrichtung nach Anspruch 1 aufweist.

34. Kamera nach Anspruch 33, die ferner eine Aktivierungseinrichtung aufweist, die so angeschlossen und ausgebildet ist, daß sie die Bestätigungseinheit (34) selektiv aktiviert, um eine gesteuerte Bewegung der Öffnung (30) zu erzeugen.

35. Kamera nach Anspruch 34, wobei die Aktivierungseinrichtung die Betätigungseinheit (34) selektiv aktiviert, um die Parallaxen-Abtastbewegung der Öffnung (30) zu erzeugen.

36. Kamera nach Anspruch 34 oder 35, wobei die Aktivierungseinrichtung einen Bewegungssensor (142) aufweist, der an der Kamera angebracht ist, wobei der Bewegungssensor (142) so ausgebildet ist, daß er die Betätigungseinheit (34) dazu aktiviert, eine Öffnungsbewegung in einer Richtung zu erzeugen, die zu der Richtung einer ungewollten Kameraaktion entgegengesetzt ist, so daß dadurch die in der Bildebene erscheinenden Szenenbilder stabilisiert werden.