Устройство для панорамной съемки

 

Использование: для съемки панорамных фильмов, труднодоступных емкостей и образований и т.д. Устройство представляет собой многослойную сферу, внешний оптический слой которой составлен из множества одинаковых микрообъективов, контактирующих между собой своими боковыми гранями, внутренний сферический слой расположен в фокальной плоскости оптического слоя и выполнен из множества одинаковых МДП-структур, причем на его выпуклой поверхности расположена прозрачная для света проводящая структура-сетка микропроводников, контактирующая с МДП-структурами и подключенная через группу проводников к блоку управления. Внешний и внутренние слои сферы жестко соединены между собой при помощи оси, проходящей от верхнего полюса сферы через ее центр к нижнему и далее наружу к механизму крепления устройства. Технический результат: получение панорамной картины с углом обзора 360o по горизонтали и близким к 360o по вертикали. 2 ил.

Изобретение относится к аппаратуре для панорамной видеосъемки.

Известна установка для панорамной киносъемки, содержащая несколько расположенных симметрично по окружности на общем держателе кинокамер с объективами с ломаной оптической осью, держатель выполнен в виде обращенных вершинами навстречу друг к другу двух усеченных конусов, на монтажных полосках нижнего из которых укреплены корпуса камер, на соотнесенных монтажных полосках верхнего из которых - тубусы широкоугольных объективов с зеркалом, поворачивающим наклонную относительно горизонта оптическую ось на 90o и расположенным между компонентами, а видоискатель с широкоугольным объективом, охватывающим поля зрения объективов всех камер, установлен в отверстии по оси конусов, выступая над верхним из них /1/.

Известно также устройство для съемки полусферических кинофильмов, содержащее набор радиально расположенных на общем держателе кинокамер, снабженных объективами с широкоугольными насадками с взаимно перекрывающимися полями зрения, общий электромеханический привод, совмещенные с кинокамерами видоискатели и широкоугольный видоискатель с телевизионной системой, причем оптические оси объективов расположены на поверхности вертикального конуса, у вершины которого установлены отражающие зеркала, между расположенными под прямым углом объективами и широкоугольными насадками /2/.

Недостатками этих устройств являются большие размеры "мертвых зон", недостаточный для получения панорамного сферического изображения угол съемки, сложность конструкции, большие габариты устройств.

Цель изобретения - получение панорамной картины с углом обзора 360o по горизонтали и близким к 360o по вертикали.

Технический результат изобретения достигается за счет увеличения плотности расположения и количества микрообъективов на сферической поверхности и использования системы формирования видеосигнала ПЗС приборами (приборы с зарядовой связью), выполненными на основе МДП-структур.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для панорамной съемки, представляющем собой многослойную сферу, внешний оптический слой которой составлен из множества одинаковых микрообъективов, контактирующих между собой своими боковыми гранями, внутренний сферический слой расположен в фокальной плоскости оптического слоя, образованной из отдельных фокальных плоскостей каждого микрообъектива внешнего оптического слоя, и выполнен из множества одинаковых МДП-структур, сформированных таким образом, что они образуют цепочку МДП-структур, составляющую прибор с зарядовой связью (ПЗС), подключенный к блоку управления, состоящему из источника питания, устройств считывания, преобразования и записи информации, кроме того, внешний и внутренние слои сферы жестко соединены между собой при помощи оси, проходящей от верхнего полюса сферы через ее центр к нижнему полюсу и далее наружу к механизму крепления устройства.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение устройства, на фиг.2 - строка, образующая сферическую цепочку, сформированную путем соответствующего электрического соединения МДП-структур.

Устройство для панорамной съемки содержит оптически прозрачный сферический слой 1, составленный из микрообъективов 2, проецирующих отдельные фрагменты всего изображения на внутренний сферический слой 3, выполненный на основе ПЗС, составленный из МДП-структур 4 /5/, основное назначение которых - преобразование светового изображения в электрический сигнал, 5 - внутреннее пространство устройства, которое может быть заполнено подходящим веществом (наполнителем) для обеспечения жесткости и механической прочности. В данном случае достаточная прочность и жесткость конструкции обеспечиваются осью 7, проходящей от верхнего полюса сферы через ее центр к нижнему полюсу и далее наружу к механизму 8 крепления устройства. Группа проводников 6 (сигнальная шина), электрически подключенных к МДП-структурам, используется для последовательного считывания и передачи информации от слоя 3 в блок управления 9, состоящий из источника питания, устройств считывания, преобразования и записи информации, 10 - строка, образующая спирально-сферическую цепочку, сформированную путем соответствующего электрического соединения МДП-структур.

Внутренний сферический слой выполнен на основе ПЗС, составленных из МДП-структур /5/. Прибор с зарядовой связью (ПЗС) представляет собой ряд простых МДП-структур (металл-диэлектрик-полупроводник), сформированных на общей полупроводниковой подложке таким образом, что полоски металлических электродов образуют линейную или матричную регулярную систему, в которой расстояния между соседними электродами достаточно малы /5, стр. 5, первый абзац сверху/.

Обычно в качестве элементов ПЗС используются МДП-элементы и управляющие тактовые сигналы поступают на затворы. Подавая соответствующие управляющие импульсы на цепочку МДП-элементов, можно передавать зарядовые пакеты из одних потенциальных ям в другие, т.е. обеспечивать направленную передачу информации /5, стр. 3, второй абзац снизу/. ПЗС-элемент образован тремя элементами: металлом, диэлектриком и полупроводником, которые и есть элементарная МДП-структура этого элемента. МДП-структура представляет собой множество повторяющихся элементарных структур, каждая из которых состоит из металла, диэлектрика и полупроводника.

На металл подается сигнал хранения или сдвига. При этом зарядовый пакет либо хранится в ПЗС-элементе, либо перемещается по цепочке к соседнему ПЗС-элементу. Снятие (считывание) информации происходит в конце цепочки, например, специальной полупроводниковой структурой, встроенной в кристалл, на котором сформирован ПЗС (весь прибор с зарядовой связью).

ПЗС. Множество ПЗС-элементов, расположенных рядом. Могут быть в виде строки или матрицы /5, стр. 116, 2-й абзац сверху/. Формируются на одном кристалле вместе со схемой считывания-хранения и проводниками, которые формируются в шины считывания-хранения и которые (проводники) формируются путем напыления проводящей пленки металла или полупроводника в структуре кристалла.

Устройство для панорамной съемки работает следующим образом.

С помощью механизма 8 крепления устройство устанавливается в нужном месте. Со всех сторон на микрообъективы 2, контактирующие между собой своими боковыми гранями и расположенные на внешнем слое 1, падает свет и, проходя через микрообъективы, образует самостоятельные для каждого микрообъектива стандартные по размеру и форме фрагменты изображения общей картины на внутреннем сферическом слое 3, составленном из МДП-структур. Все фрагменты изображения состыкованы по краям так, что в сумме образуют целостное сферическое изображение. Кванты света воздействуют на элементы (не показаны) МДП-структуры таким образом, что в ней формируется зона, состоящая из подвижных электрических зарядов. В данном случае это положительные заряды - "дырки". И чем сильнее освещен данный участок МДП-структуры, тем больше "дырок" в нем образуется. Таким образом на поверхности слоя 3 формируется электрическое изображение в виде заряженных зон, повторяющее соответствующее оптическое изображение, своего рода электрическая копия оптического изображения.

МДП-структуры сформированы (при изготовлении на подложке) таким образом, что образуют цепочку-спираль (см. фиг.2) из МДП-структур, которая непрерывно покрывает практически всю поверхность сферы 3, за исключением небольших по размерам областей, предназначенных для вывода наружу группы проводников 6 (сигнальной шины) - состоит из шины данных и шины управления - и крепления оси 7. Эта цепочка МДП-структур является строкой 10, в которой записаны все фрагменты изображения, спроецированные в данный момент микрообъективами сферического слоя 1 на поверхность сферического слоя 3, т.е. вся видеоинформация, поступившая извне на поверхность сферы 3. Считанная схемой считывания информация поступает по проводникам 6 (сигнальной шине) в блок управления 9. Считывание должно производиться со скоростью не менее 25 кадров в секунду.

Для считывания изображения используется схема считывания, которая формирует сигналы управления, которые подаются к управляющим элементам (затворам), роль которых выполняют полоски металла в МДП-структуре, через шины считывания, которые являются дополнительной частью общей структуры (топологии) кремниевого кристалла (на котором выполняется и сам ПЗС) и выполняются методом, например, напыления полос металлизации на кристалл /5, стр. 121 внизу/.

Обработка (преобразование) информации в общем случае осуществляется с помощью электронного устройства блока управления 9, которое формирует необходимые для этого процесса электрические сигналы, подаваемые по группе проводников 6 (по сигнальной шине).

Таким образом, в заявляемом решении получается ПЗС-цепочка из ПЗС-элементов, которые сформированы из регулярных МДП-структур.

Считывание информации, зафиксированной в МДП-структурах в виде электрических зарядов, производится известными способами /3-5/, применяемыми для считывания информации из ПЗС-матриц, на основе которых построены многие современные системы записи видеоинформации и получения изображения в электронном виде (видеокамеры, видеомониторы и т.п.).

В нашем случае информация считывается последовательно из каждого элемента одной единственной строки, спирально-сферическая топология которой сформирована путем соответствующего соединения всех сигнальных элементов МДП-структур.

Для адекватного воспроизведения записанной видеоинформации необходимо применять работающее по такому же принципу воспроизводящее устройство. Нужен сферический экран, позволяющий воспроизводить видеозапись по алгоритму, использованному для получения этой записи. Процесс воспроизведения изображения происходит в обратном порядке.

Предлагаемое устройство для панорамной съемки может найти применение не только для съемки панорамных фильмов, но и в медицине, например, для диагностики внутренних полостных органов. Подобные медицинские устройства, как правило, снабжены источником освещения. Примером может служить фиброгастроскопия. Необходимо отметить, что существуют ПЗС, которые восприимчивы к инфракрасной области спектра и для работы которых не нужно дополнительное внешнее освещение. В технике и природе предлагаемое устройство может применяться для съемки труднодоступных емкостей и образований, в индустрии развлечений, в рекламе, например туристической рекламе, - для предварительного знакомства с предлагаемыми местами маршрута, в дизайне и архитектуре.

Литература 1. Пат. 354678, МКИ G 03 B 37/04 - аналог.

2. Пат. 406384, МКИ G 03 B 37/04 - аналог.

3. И. Е. Ефремов, И.Я. Козырь, Ю.И. Горбунов. Микроэлектроника. Проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника. Учебное пособие для вузов.// Москва. "Высшая школа", 1987, с.141-147.

4. "Наука и жизнь", 1980, 7, с.30-32.

5.Носов Ю.Р., Шилин В.А. Полупроводниковые приборы с зарядовой связью. - М.: "Сов. радио", 1976.

Формула изобретения

Устройство для панорамной съемки, представляющее собой многослойную сферу, внешний оптический слой которой составлен из множества одинаковых микрообъективов, контактирующих между собой своими боковыми гранями, внутренний сферический слой расположен в фокальной плоскости оптического слоя, образованной из отдельных фокальных плоскостей каждого микрообъектива внешнего оптического слоя, и выполнен из множества одинаковых МДП-структур, сформированных таким образом, что они образуют цепочку МДП-структур, составляющую прибор с зарядовой связью (ПЗС), подключенный к блоку управления, состоящему из источника питания, устройств считывания, преобразования и записи информации, кроме того, внешний и внутренние слои сферы жестко соединены между собой при помощи оси, проходящей от верхнего полюса сферы через ее центр к нижнему полюсу и далее наружу к механизму крепления устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для панорамной фотосъемки

Изобретение относится к панорамным оптическим средствам обнаружения объектов в окружающем пространстве в заданном телесном угле

Способ включает фотографирование поверхности несколькими оптико-электронными фотоприемниками с частичным перекрытием получаемых субкадров, образующих кадр центральной проекции в виде полосы, ориентированной длинной стороной поперек направления движения носителя, получение кадров по мере движения носителя с их частичным перекрытием между собой и последующее объединение кадров в единое изображение. Субкадры получают фотографируя поверхность под углом к вертикали, последовательно увеличивающимся к концам полосы, причем все фотоприемники экспонируют одновременно. Устройство включает фиксирующее приспособление, в котором закреплены не менее двух оптико-электронных фотоприемников таким образом, что проекции их оптических осей на вертикальную плоскость находятся под углом к вертикали, однонаправлено изменяющимся от фотоприемника к фотоприемнику на величину меньше проекции угла поля зрения фотоприемника на указанную плоскость. Проекции оптических осей фотоприемников на другую вертикальную плоскость, перпендикулярную первой, составляют между собой угол не более 50% от проекции угла поля зрения фотоприемника на эту плоскость. Технический результат - увеличение ширины захвата без увеличения угла поля зрения объектива, минимизация изменения ракурса наблюдения при переходе между смежными кадрами, уменьшение времени экспозиции при съемке и вероятности получения смазанного изображения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фотоприемник предназначен для получения единых цифровых фотоизображений мозаичного типа. Фотоприемник включает оптическую систему, содержащую, по меньшей мере, два объектива, и расположенный на ее фокальной поверхности фоточувствительный прибор в виде соответствующих числу объективов групп цифровых фоточувствительных матриц. Матрицы каждой группы расположены в ряд с промежутками. В первом варианте промежутки не превышают произведения числа эффективных пикселей на размер пикселя одной матрицы по оси ее симметрии, ориентированной вдоль ряда, умноженного на количество групп минус один. Группы матриц расположены параллельными рядами. Матрицы одной группы смещены относительно матриц другой группы вдоль направления их ряда на величину, не превышающую максимального промежутка между матрицами в ряду. Во втором варианте матрицы каждой группы расположены в ряд с промежутками вдоль оси, на которой лежат одноименные оси симметрии матриц. Оси рядов матриц разных групп расположены в параллельных плоскостях, проекции оптических осей объективов на которые образуют между собой угол в радианах, не превышающий частного от деления расстояния между соседними матрицами в ряду на произведение числа объективов на их фокусное расстояние. Технический результат - увеличение формата съемки при уменьшении геометрических и хроматических искажений. 3 н.п. ф-лы, 5 ил.

Способ относится к оптическим стереоскопическим способам определения местонахождения объекта в окружающем пространстве. Интересующий участок окружающего пространства наблюдают двумя широкоугольными объективами в двух пространственно разнесенных точках. Главные оптические оси систем переноса изображения ориентируют так, чтобы они лежали на одной линии и были обращены в одну сторону. Панорамные изображения формируют в плоскости собственного фотоприемника. Расстояние до объекта определяют по взаимному расположению двух его образов на разности двух зарегистрированных панорамных изображений. Технический результат - увеличение достоверности, разрешающей способности и скорости регистрации кадра, что позволяет определять местоположение в окружающем пространстве, в круговой зоне контроля, перемещающегося малоразмерного объекта, на неоднородном фоне. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Видеосистема включает датчик со сверхполусферическим объективом и матрицей детекторов, блок обработки получаемых изображений и средство отображения для обработанных изображений. Матричный детектор работает со скоростью передачи видеосигналов и содержит L×C пикселей, где L и C > 2000, причем каждый пиксель использует двойную коррелированную выборку и обеспечивает преобразование заряда в напряжение, и 2С распараллеленных элементов аналого-цифрового преобразования, каждый из которых содержит первый аналого-цифровой преобразователь (ADC), имеющий на выходе низкий уровень и большой коэффициент усиления, и второй ADC, имеющий на выходе высокий уровень и малый коэффициент усиления. Фокусное расстояние объектива регулируется в зависимости от угла возвышения и максимально в экваториальной плоскости. Объектив имеет числовую апертуру в диапазоне от 0,9 до 1,6. Блок обработки включает средство для коррекции неоднородностей, средство для взвешенного суммирования нескольких соседних пикселей и средство для согласования и сжатия принимаемого изображения. Технический результат - увеличение сектора обзора, разрешающей способности и скорости, обеспечение непрерывности наблюдения в дневное/ночное время. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство предназначено для получения широкозахватных снимков с возможностью управления величиной углового поля зрения и изменяемым масштабом изображения для отдельных участков (зон) снимка. Устройство состоит, по крайней мере, из двух фотокамер, каждая из которых выполнена, по крайней мере, из одного объектива и не менее чем из одного фотоприемника. При этом обеспечено суммирование полей зрения фотоприемников при одновременном экспонировании всех фотоприемников. По крайней мере, одна фотокамера установлена с возможностью изменения наклона относительно базовой плоскости и изменения положения оптической оси объективов, входящих в ее состав, относительно базовой плоскости. Изменение наклона фотокамеры выполнено таким образом, что при увеличении разности углов наклона фотокамер обеспечено увеличение суммарного поля зрения устройства и/или обеспечено уменьшение углового перекрытия полей зрения фотоприемников. При уменьшении разности углов наклона фотокамер обеспечено уменьшение суммарного поля зрения устройства и/или обеспечено увеличение углового перекрытия полей зрения фотоприемников. Технический результат - увеличение угла поля зрения при сохранении высокого качества изображения в сочетании с возможностью изменения направления фотографирования, изменения величины угла поля зрения, изменения зоны перекрытия полей зрения фотоприемников и масштаба фотографирования при неизменном расстоянии до объекта наблюдения. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Группа изобретений относится к способам и системам обработки изображений и создания синтетических изображений. Способ и системы включают в себя получение первого изображения и второго изображения, первую отметку времени и вторую отметку времени, причем первое изображение и второе изображение изображают общий объект. Далее производят определение действительного положения первых пикселей общего объекта и вторых пикселей общего объекта и определение информации о движении общего объекта на основе действительного положения первых пикселей общего объекта и действительного положения вторых пикселей общего объекта, первой отметки времени и второй отметки времени. Получают третье изображение и третью отметку времени, причем третье изображение изображает общий объект; определение сервером действительного положения третьих пикселей общего объекта. Кроме того, определяют сервером предполагаемого положения третьих пикселей общего объекта на основе информации о движении общего объекта, третьей отметки времени и третьих пикселей; в ответ на несовпадение действительного положения третьих пикселей общего объекта и предполагаемого положения третьих пикселей общего объекта производят создание синтетического изображения сервером. Технический результат – повышение точности при воспроизведении положения объекта в серии последовательных объектов. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх