ES2377373T3 - Procedimiento y dispositivo para generar fotografías HDR, así como dispositivos de iluminación para uso en ellos - Google Patents

Abstract

Procedimiento para generar fotograffas DRI o HDR en el que imagenes individuales iluminadas diferentemente se agrupan por medio de un procesamiento de imagenes en una fotograffa HDR y en el que la iluminación tiene lugar por medio de una radiación (7) laser con distintas intensidades, caracterizado porque la radiación (7) laser con diferentes longitudes de onda se genera de tal modo, que las radiaciones (4) parciales sean emitidas con distintas longitudes de onda cada una con determinadas intensidad distintas, porque la radiación (7) laser asf generada es dirigida sobre un objeto (8) a fotografiar y porque la radiación (9) reflejada por el objeto (8) iluminado con la radiación (7) laser es registrada de manera diferenciada por longitudes de onda para generar asf imagenes individuales con distintas intensidades de iluminación.

Description

Procedimiento y dispositivo para generar fotograffas hdr, asf como dispositivos de iluminaci6n para uso en ellos

El invento se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para generar fotograffas High Dynamic Range (HDR). Ademas, el invento se refiere a dispositivos de iluminaci6n ventajosos para su utilizaci6n en un procedimiento y dispositivo de esta 5 clase.

En la fotograffa y en el procesamiento de imagenes se conoce la generaci6n de imagenes HDR o tambien Dynamic Range Increase o tecnica DRI como el procedimiento con el que a partir de una serie de imagenes individuales expuestas distintamente (serie de exposici6n) se puede generar de manera algorftmica una imagen nueva con una relaci6n de contraste muy grande.

10 La generaci6n HDR de imagenes conocida tambien como procedimiento DRI es utilizada en la fotograffa digital para incrementar el margen dinamico de una imagen.

El objeto del procedimiento HDR de generaci6n de imagenes o procedimiento DRI es reproducir en una imagen el contraste total de un motivo con grandes diferencias de claridad y obtener con ello la mayor cantidad posible o todos los detalles, sirviendo como fuente varias imagenes con un margen de contraste menor que el del motivo original.

15 Para ello se hacen varias fotograffas de exactamente la misma parte de la imagen con diferentes tiempos de exposici6n. Asf se obtienen en el caso de las fotograffas expuestas durante un tiempo mayor zonas sobreexpuestas, pero tambien son visibles las zonas con una exposici6n pequena. En las fotograffas con los tiempos de exposici6n pequenos se pueden ver, por el contrario, de manera diferenciada las zonas claras, pero las zonas con una exposici6n debil aparecen negras.

20 Estas fotograffas individuales se ensamblan despues con un programa de procesamiento de imagenes en el que las zonas mas claras de una fotograffa se sustituyen con las siguientes en oscuridad. Con ello se obtiene una imagen, que puede reflejar un margen de contrastes mayor y en la que se puede ver la estructura tanto de las zonas mas claras, como tambien de las zonas oscuras.

De una manera general, las escenas con objetos movidos o en movimiento, como por ejemplo personas o animales 25 corriendo, banderas ondeantes, etc., crean dificultades.

Asf por ejemplo, para la obtenci6n de una serie de exposiciones se hacen sucesivamente fotograffas con exposiciones de 1/25, segundo, 1/60 segundo, 1/30 segundo, 1/15 segundo, etc. Debido al mucho tiempo necesario para la obtenci6n de la serie de exposiciones surgen las siguientes limitaciones del procedimiento:

la escena reproducida tiene que ser estatica,

30 la escena no puede contener, por ejemplo, objetos en movimiento o que se deformen (personas corriendo, plantas en el viento, olas, etc.. son generalmente diffciles),

la camara tiene que ser instalada de una manera estatica, por ejemplo fijada a un trfpode.

A traves del documento US 2003/011 7412 A1 se conoce un procedimiento segun el preambulo de la reivindicaci6n 1 adjunta y un dispositivo segun el preambulo de la reivindicaci6n 7 adjunta para la obtenci6n de fotograffas HDR. Este

35 documento describe un procedimiento para incrementar el margen dinamico de la intensidad de la luz de una imagen por medio de la iluminaci6n de una regi6n con rayos laser con intensidades de iluminaci6n distintas.

A traves del documento US 2007/0025717 A1 se conoce un procedimiento para generar fotograffas HDR con el que se obtiene un grupo de fotograffas de una escena hechas con condiciones de iluminaci6n distintas. El grupo fotograffas es combinado despues para generar una imagen HDR.

40 A traves del documento US 2005/0213958 A1 se conoce un flash para una camara fotografica con una fuente de luz construida como dispositivo de laser de semiconductores. Los rayos de luz laser son dispersados de manera aproximadamente uniforme con una placa reflectora.

A traves del documento US 4 866 285 se conoce una unidad de flash de infrarrojos para una camara, que utilice una pelfcula de infrarrojos. Se preve un conjunto de ocho reflectores individuales, que posee cada uno como fuente de luz un

45 diodo laser,

A traves del documento US 2004/0207734 A1 se conoce un aparato para generar una fotograffa HDR con una unidad de mando.

A traves del documento US 2007/025 3033 A1 se conocen un procedimiento y un dispositivo para mejorar la calidad de la imagen de fotograffas de camaras monocromaticas utilizando una iluminaci6n con varias longitudes de onda.

A traves del documento US 2006/0221209 A1 se conoce un sistema de camara, que, a partir de una escena, genera con varias 6pticas y varias resoluciones datos 6pticos distintos.

A traves del documento US 6 239 828 B1 se conoce una unidad para generar imagenes para una impresora laser.

A traves del documento US 2007/195294 A1 se conoce un proyector portatil de video con un dispositivo para orientar la imagen proyectada de acuerdo con el estado de un elemento 6ptico.

A traves del documento US5 920 361 se conoce otra unidad para la proyecci6n de imagenes.

A traves del documento EP 1 308 767 A2 se conoce un sistema de iluminaci6n y un sistema de proyecci6n, que lo utiliza.

Y a traves del documento WO 2006/007756 A2 se conoce un sistema de oscilador laser.

El objeto del invento es hacer posibles fotograffas HDR o DRI en las que se puedan recoger tambien con mayor facilidad objetos en movimiento y/o pudiendo estar dispuesta la camara de manera m6vil.

Este problema se soluciona con un procedimiento con los pasos de la reivindicaci6n 1 adjunta asf como con un dispositivo con las caracterfsticas de la reivindicaci6n 7 adjunta para la realizaci6n de este procedimiento.

Las configuraciones ventajosas del in vento son objeto de las reivindicaciones subordinadas.

Con el invento se hace posible generar imagenes con una dinamica grande (imagenes HDR o DRI) por medio de un sistema generador de imagenes con una iluminaci6n activa basada en un laser.

En especial, por medio de un impulso de iluminaci6n laser, que contiene varias longitudes de onda con distintas intensidades o por medio de una sucesi6n (con preferencia extremadamente rapida) de impulsos de luz laser (con preferencia muy cortos) con distintas intensidades se pueden generar series de imagenes en un tiempo muy pequeno en comparaci6n con la serie de iluminaci6n del procedimiento actual conocido, de manera, que ya no existen limitaciones desde el punto de vista de la escena o del movimiento propio de la camara.

Con ello es posible obtener una fotograffa DRI o HDR de objetos muy alejados, que se mueven con rapidez, desde plataformas volantes.

Por medio de la radiaci6n laser de un dispositivo laser se irradia el objeto a registrar con una intensidad variable y para cada intensidad de hace una fotograffa individual.

Con las distintas intensidades se es independiente de tiempos de exposici6n, de manera, que con ello ya es posible obtener una considerable ventaja de tiempo para la toma de las fotograffas.

La fotograffa individual puede tener lugar de manera sucesiva en el tiempo, utilizando para ello una camara con toma extremadamente rapida de las fotograffas individuales con la cadencia del impulso laser.

El softtare para el procesamiento de las imagenes ensambla la imagen total a partir de las fotograffas individuales, igual que en el procedimiento clasico, para lo que se necesita una informaci6n de la intensidad utilizada para el registro de cada fotograffa individual.

De acuerdo con una forma de ejecuci6n del invento se puede realizar esto con un aparato de medida, que se alimenta simultaneamente con una parte de la radiaci6n para la medici6n de la intensidad.

Se obtiene una informaci6n mas rapida y fiable de las intensidades necesarias para el procesamiento de las imagenes, cuando las intensidades emitidas se codifican o marcan ya correspondientemente durante su emisi6n.

En una forma de ejecuci6n ventajosa del invento se puede lograr esto con una determinada secuencia en el tiempo con la que se emiten determinados impulsos laser. La secci6n de recepci6n es alimentada despues con la informaci6n de la secuencia en el tiempo, de manera, que pueda asignar a las fotograffas individuales tomadas sucesivamente la correspondiente intensidad.

Se puede obtener un procedimiento mas rapido, cuando a las correspondientes intensidades se asignan longitudes de onda distintas de la radiaci6n laser a emitir. La secci6n de recepci6n puede filtrar correspondientemente las longitudes de onda y dirigirlas a distintos dispositivos de fotograffa, en especial camaras. Con ello es posible el registro sucesivo de muy pequena duraci6n de las imagenes individuales, que ya no depende tanto de la velocidad de registro de la camara individual.

Sin embargo, tambien es posible emitir simultaneamente las longitudes de onda con distintas intensidades, por ejemplo en un impulso laser unificado. Debido a las diferentes longitudes de onda se pueden asignar despues las distintas intensidades a las diferentes camaras, que registran entonces las imagenes individuales correspondientes.

La radiaci6n parcial de distintas longitudes de onda se puede obtener en la secci6n de emisi6n, por ejemplo, igualmente con la subdivisi6n de la radiaci6n de un laser en diferentes radiaciones parciales y con la conversi6n correspondiente de las ondas.

Otras formas de ejecuci6n de dispositivos laser apropiados para generar la radiaci6n laser utilizada como rayo de luz para la iluminaci6n del objeto a fotografiar poseen varios laser dispuestos en un dispositivo laser comun, que emiten las diferentes radiaciones laser.

Esto se puede lograr de una manera especialmente ventajosa con laser de diodos, que tambien se pueden agrupar de una manera muy compacta.

En el procedimiento mencionado mas arriba en el que los impulsos laser con distinta intensidad se emiten uno detras de otro, se puede excitar un diodo laser con una sucesi6n correspondiente de impulsos de corriente. De manera ventajosa tambien se preve para ello una disposici6n de laser de diodos con una potencia de radiaci6n correspondientemente grande.

En la configuraci6n con distintas longitudes de onda se puede crear una disposici6n de diodos laser con distintas longitudes de onda de emisi6n. Se pueden obtener diferentes intensidades por medio de un dimensionado distinto de las unidades de diodos laser, por ejemplo previendo diferentes cantidades de barras de diodos laser, que se pueden disponer por ejemplo apiladas

De manera alternativa tambien se puede obtener una secuencia de impulsos laser, por ejemplo, con un amplificador de oscilador laser. En este caso, el oscilador laser puede emitir impulsos laser con la misma longitud de onda y la misma intensidad. El amplificador laser conectado a continuaci6n es excitado con energfa de bombeo variable en el tiempo par amplificar distintamente los diferentes impulsos de la secuencia de impulsos.

En lo que sigue se describiran con detalle ejemplos de ejecuci6n del invento por medio del dibujo adjunto. En el muestran:

La figura 1, en una realizaci6n esquematica, una secci6n de emisi6n de una primera forma de ejecuci6n de un dispositivo para generar fotograffas HDR o DRI.

La figura 2, una grafica con la distribuci6n, a tftulo de ejemplo, de las intensidades de la radiaci6n laser emitida por la secci6n de emisi6n segun la figura 1.

La figura 3, en una representaci6n esquematica simplificada, una secci6n de recepci6n del dispositivo para generar fotograffas HDR o DRI.

Las figuras 4 y 5, dos graficas, que representan ejemplos de los espectros de longitud de onda con distintas intensidades y distintas longitudes de onda emitidos simultaneamente en un solo impulso laser.

La figura 6, una representaci6n esquematica de una secci6n de emisi6n para una segunda forma de ejecuci6n del dispositivo para generar imagenes DRI o HDR.

La figura 7, una representaci6n esquematica de una unidad individual de diodos laser.

La figura 8, una representaci6n esquematica de otro ejemplo de ejecuci6n de una secci6n de emisi6n para un dispositivo para generar imagenes DRI o HDR, que se compone de varias unidades de diodos laser segun la figura 7.

La figura 9, una grafica de una sucesi6n de impulsos laser con distintas amplitudes como ejemplo de otra radiaci6n laser utilizada para la iluminaci6n al generar fotograffas DRI o fotograffas HDR.

La figura 10, una representaci6n esquematica de un dispositivo de oscilador laser y amplificador laser, que puede ser utilizado en otra forma de ejecuci6n del dispositivo para generar imagenes DRI o HDR.

La figura 11, una grafica para representar la energfa de bombeo variable en el tiempo aplicada con el dispositivo de oscilador laser y amplificador laser de la figura 10 al amplificador laser.

En una primera forma de ejecuci6n de un dispositivo para generar imagenes DRI o HDR se sustituye la serie de iluminaci6n tfpica de la obtenci6n clasica de imagenes HDR (High Dynamic Range) o DRI (Dynamic Range Increase) con una sucesi6n de K impulsos de luz laser sucesivos con intervalos de tiempo muy pequenos. Los impulsos de luz laser se producen por ejemplo en el margen de nanosegundos o de picosegundos.

Los impulsos individuales (N = 1.K) poseen en la primera forma de ejecuci6n del procedimiento distintas longitudes AN de onda (codificaci6n de color) e intensidad IN (intensidad de iluminaci6n).

Asf por ejemplo, dentro de la serie de impulsos aumenta la intensidad de un impulso a otro (IN ; IN+1). Una serie de impulsos de esta clase con una intensidad creciente de un impulso a otro se corresponde con los tiempos de iluminaci6n crecientes del procedimiento clasico, de manera, que es posible utilizar un softtare de procesamiento de imagenes como si fuera un procedimiento clasico.

Con la toma de K imagenes de la luz reflejada filtradas espectralmente de acuerdo con las longitudes AN de onda es posible la asignaci6n de las imagenes individuales asf obtenidas a las intensidades IN emitidas. A las series de K Imagenes individuales con una intensidad de iluminaci6n conocida se pueden aplicar ahora los procedimientos algorftmicos - fundamentalmente conocidos y obtenibles en el mercado en forma de softtare -para generar imagenes HDR o imagenes DRI. Con ello es por ejemplo posible obtener desde plataformas volantes fotograffas HDR de objetos, que se mueven con rapidez.

En un procedimiento alternativo se realiza la iluminaci6n, de manera alternativa con la utilizaci6n de una secuencia de impulsos, con un solo impulso laser con configuraci6n especial, que contiene diferentes longitudes de onda con diferentes intensidades.

En las figuras 1 y 3 se representa una forma de ejecuci6n de un dispositivo 20 para la obtenci6n de imagenes HDR o DRI. El dispositivo 20 posee muna secci6n 22 de emisi6n representada en la figura 1 y una secci6n 24 de recepci6n representada en la figura 3. La secci6n de emisi6n posee un dispositivo 26 laser. El dispositivo 26 laser genera en el ejemplo aquf representado un rayo laser representado como espectro en la figura 2.

La secci6n 24 de recepci6n posee un dispositivo 28 de recepci6n asf como una unidad 14 de procesamiento de imagenes.

En una primera versi6n del dispositivo 20 posee el dispositivo 26 laser un laser 1 de impulsos cortos, que emite una radiaci6n con anchos de impulso en el margen de nanosegundos o de picosegundos. El dispositivo 26 laser posee, ademas, un dispositivo 30 especial de formaci6n del rayo en el que se generan frecuencias de impulso en las que cada impulso 15a a 15f posee una longitud de onda distinta y una intensidad distinta. La separaci6n entre los impulsos se halla con preferencia en el margen de nanosegundos o de picosegundos.

Con un rayo laser de esta clase se irradia un objeto de medida o un objeto a fotografiar. La luz reflejada -radiaci6n 9 reflejada -atraviesa una disposici6n 11 6ptica de filtros, que distribuye la radiaci6n 9 entre diferentes canales de medida

canales 12 de color - de manera, que la radiaci6n con una sola longitud de onda es registrada con la camara 13 correspondiente. Con ello se consigue, que a una imagen se pueda asignar en un ramal de medida o canal de medida una determinada fotograffa tomada con una determinada intensidad de iluminaci6n. La separaci6n entre los impulsos es en este caso tan pequena, que las diferentes fotograffas se obtiene casi de un objeto estacionario. De las fotograffas individuales asf obtenidas se puede generar despues con los metodos reprocesamiento de imagenes adecuados una imagen DRI o HDR.

En una segunda versi6n del dispositivo 20 se generan con la utilizaci6n de otras tecnicas de laser de impulsos cortos en una solo Impulso laser varias longitudes de onda, que poseen distintas intensidades.

El dispositivo 20 posee, por lo tanto, la secci6n 22 de emisi6n con el dispositivo 26 laser y un laser de iluminaci6n. La secci6n 24 de recepci6n posee el dispositivo 28 de registro -en este caso con la disposici6n 11 6ptica de filtros y con las camaras 13 individuales -y la unidad 14 de procesamiento de imagenes.

En la primera forma de ejecuci6n representada en las figuras 1 a 3 se subdivide la radiaci6n del laser 1 de impulsos cortos, que emite impulsos laser con anchos de impulso en el margen de nanosegundos o de picosegundos, por medio de divisores 2 de radiaci6n con reflexi6n y transmisi6n distintas de la radiaci6n de bombeo en varias ramas.

En el ejemplo de ejecuci6n segun la figura 1 se representa esto a tftulo de ejemplo para seis rayos 4 parciales, poseyendo cada uno de los seis rayos 4 parciales una intensidad distinta. Cada rayo 4 parcial es transformado con materiales 3 6pticamente no lineales en su longitud de onda, obteniendo con ello longitudes de onda distintas. Esto se logra utilizando procesos 6pticos no lineales. Por ejemplo se puede recurrir a la generaci6n de arm6nicos superiores, a la conversi6n con osciladores, respectivamente generadores parametricos, a la excitaci6n estimulada o a procesos de mezcla de cuatro ondas para convertir la radiaci6n primaria en otras longitudes de onda.

Los rayos 4 parciales distintos desde el punto de vista del color asf obtenidos se agrupan en un rayos 7 laser unico, lo que se logra por ejemplo con una sencilla disposici6n de filtros 5 de cantos.

Las intensidades de las diferentes longitudes de onda tambien se pueden obtener de manera sencilla por medio de un filtro de color apropiado (no representado), que se inserta en el rayo 7 laser.

Para determinar las distintas intensidades de iluminaci6n necesarias para el procesamiento de las imagenes con las diferentes longitudes de onda se lleva una fracci6n del rayo laser por medio de un divisor 17 de laser a una unidad 18 de medici6n.

El rayo 7 laser s6lo contiene una secuencia 16 de impulsos, que se compone de los impulsos 15a a 15f individuales, que poseen longitudes ANde onda distintas e intensidades INdistintas, como se representa en la figura 2.

La divergencia del rayo 7 laser resultante puede ser ajustada con un primer telescopio 6, de manera, que el objeto 8 sea iluminado de manera 6ptima. Las secuencias de impulsos pueden ser repetidas de acuerdo con la tasa de repetici6n del laser 1 de impulsos cortos.

Como se representa en la figura 3, la radiaci6n 9 reflejada por el objeto 8 es captada con un segundo telescopio 10 y a continuaci6n se lleva por medio de una disposici6n 11 de filtros a los diferentes canales 12 de color, que contienen cada uno una camara con la que de registran las imagenes codificadas por color.

De las imagenes de los diferentes canales de medida o de los diferentes canales12 de color, que fueron registrados con distintas intensidades de iluminaci6n, se puede generar ahora con la unidad 14 de procesamiento de imagenes una imagen DRI o una imagen HDR.

Dado que la radiaci6n laser es generada con intensidades grandes generando una gran cantidad de fotones, tambien es posible captar objetos con una reflexi6n debil o muy alejados.

En una segunda configuraci6n del dispositivo 20 no representada con detalle, pero muy parecida desde el punto de vista de su construcci6n fundamental, el dispositivo 26 laser utilizado como laser de emisi6n o laser de iluminaci6n genera varias longitudes de onda con un solo impulso, siendo distintas las intensidades de estas longitudes de onda. Asf por ejemplo, el dispositivo 26 de laser posee para ello un laser multicolor. En una disposici6n de esta clase con un laser multicolor no es necesaria, como en la figura 1, la subdivisi6n del rayo laser primario en varias ramas. Un laser multicolor de esta clase aprovecha el proceso 6ptico no lineal de la dispersi6n Raman estimulada en la que a partir de un impulso laser con una determinada longitud de onda se forman varias longitudes de onda discretas, que, segun su numerode orden segun las conocidas lfneas Stokes o anti Stokes, poseen distintas intensidades; vease para ello en especial J. Findeisen, H. J. Eichler, P. Peuser, A. A. Kaminskii, J.Hulliger; Appl. Phys. B 70 (2000) 159. Un impulso laser asf generado se representa a tftulo de ejemplo en la figura 4 como diagrama del espectro.

En la figura 5 se representa otro ejemplo en el que una secuencia de longitudes de onda con distintas intensidades es generada por medio de cuatro mezclas de longitudes de onda; vease para mas detalle J. Findeisen, Dissertation, TU Berlin, 1999, D83, cap.3, pags. 39 40.

Como otros procesos no lineales se puede recurrir a la generaci6n de arm6nicos anteriores y/o a la conversi6n por medio de osciladores respectivamente generadores 6pticos para convertir la radiaci6n primaria en otras longitudes de onda.

Para la obtenci6n de un impulso laser individual, que contenga diferentes longitudes de onda con distintas intensidades, tambien se puede recurrir a la generaci6n de "Chirped pulses" en la que las frecuencias, respectivamente las longitudes de onda contenidas en un impulso ultracorto generan un espectro de color continuo, en cuya curva de intensidades se puede influir de manera sencilla, dependiendo de la longitud de onda. Por ejemplo tambien por medio de un filtrado ulterior de los colores, de manera, que resulten diferencias significativas de la intensidad en el espectro de longitudes de onda. La obtenci6n de "chirped pulses" puede ser realizada de manera sencilla, por ejemplo haciendo pasar un impulso ultracorto a traves de un medio transparente.

Otras fuentes de radiaci6n laser de iluminaci6n, que generan un impulso de iluminaci6n unico con diferentes intensidades y distintas longitudes de onda, para las fotograffas DRI o HDR son tambien las disposiciones de laser de semiconductores con una potencia grande, como se describira con detalle en lo que sigue por medio de las figuras 6 a 8.

En la figura 6 se representa otra forma de ejecuci6n de la disposici6n 26 de laser, que puede ser utilizada en una secci6n 22 de emisi6n de otra forma de ejecuci6n del dispositivo 20. La disposici6n 26 de laser posee una disposici6n 32 de varios laser, en este caso laser 117 de diodos de alta potencia. En una primera configuraci6n de esta disposici6n 32 se preven laser 117 de diodos con distintas longitudes de onda de emisi6n. Por ejemplo de preven laser de diodos, que irradian a 780 nm, 800 nm , 820 nm, 840 nm, etc. Las radiaciones con diferentes longitudes de onda de emisi6n emiten cada una con potencias distintas. Los rayos 4 parciales de los diferentes laser 117 de diodos se superponen de manera colineal y se reunen en una rayo 17 laser unico. Esto se realiza por ejemplo con filtros 111 de cantos. Para ello es ventajosa una calidad alta y apropiada del rayo. Esta se puede obtener para cada laser 117 de diodos individual por ejemplo con las mismas tecnicas de formaci6n de rayos que la utilizada en una fibra 6ptica para el acoplamiento eficaz 6 10

de las radiaci6n de laser de diodos con una potencia elevada. Asf por ejemplo, es posible acoplar una radiaci6n de laser de diodos con mas de 1 kW en una fibra 6ptica. Para mas detalles de las tecnicas aplicables se remite a P. Peuser et al., Opt.Lett 31 (2006) 1991.

En la forma de ejecuci6n segun la figura 6 se sincronizan los diferentes laser 117 de diodos con la ayuda de una unidad 118 de mando comun, de manera, que la emisi6n tenga lugar de manera simultanea. Las longitudes de los impulsos se hallan de manera tfpica en el margen de 110 �s hasta 1 ms. Son posibles longitudes mayores de los impulsos. Las energfas de impulso disponibles se pueden hallar en este caso en el margen hasta 1 J o mas, de manera, que se obtiene una gran cantidad de fotones.

Sin embargo, tambien es posible utilizar otros tipos de laser de diodos, que generen anchos de impulso en el margen de varios 10 ns o 100 ns. En este caso, la cantidad de fotones obtenible es menor en algunos 6rdenes de magnitud. Otros margenes de longitud de onda se hallan en aproximadamente de 900 nm a 980 nm o tambien en 1.500 nm. Este margen de longitudes de onda es especialmente favorable desde el punto de vista de un funcionamiento seguro para los ojos.

En lo que sigue se describira con detalle y haciendo referencia a las figuras 7 y 8 una variante compacta novedosa de una disposici6n 32 de laser 117 de diodos de alta potencia, que se presta especialmente para su utilizaci6n como fuente de iluminaci6n en los procedimientos y dispositivos aquf presentados.

Para obtener una potencia de salida alta hasta el margen de kW se apilan, de acuerdo con el estado de la tecnica, varias barras 119 de laser de diodos una encima de otra. Esto se describe con detalle, por ejemplo en P. Peuser, N.P. Schmitt: Diodengepumte Festk�rperlaser, Springer �erlag, Heidelberg, 1995, al que se remite de manera expresa. Para la utilizaci6n como fuente de radiaci6n de iluminaci6n HDR o DRI se agrupan, de acuerdo con las figuras 7 y 8, varias barras 119 de diodos laser, que posean diferentes longitudes de onda de emisi6n, en un apilamiento 120 comun. Las barras poseen de manera tfpica un ancho de aproximadamente 10 mm, estando montados los elementos 121 de laser de diodos ("arrays") sobre un soporte 122 a traves del que conduce el calor de perdida a una placa 123 de disipaci6n de calor comun.

Para mejorar la formaci6n del rayo se disponen adicionalmente, como es fundamentalmente conocido en el estado de la tecnica, lentes 124 microcilfndricas. Las diferentes barras 119 de laser de diodos estan separadas entre sf por medio de elementos 125 distanciadores. La radiaci6n emitida por las diferentes barras 119 de laser de diodos se agrupa despues en un rayo 7 laser unico con las tecnicas de formaci6n de rayos adecuadas, vease para ello P. Peuser et. Al., Opt. Lett. 31 (2006) 1991.

Con una cantidad de barras 119 de laser de diodos distinta para cada margen individual de longitudes de onda se pueden determinar las potencias de los laser de diodos disponibles en cada longitud de onda.

De manera alternativa o adicional tambien es posible excitar por separado por medio de entradas 126 de corriente correspondientes las barras 119 de laser de diodos o los grupos de emisi6n de laser 117/119 de diodos caracterizadas por su longitud de onda, de manera, que con la regulaci6n de la corriente del diodo se pueda determinar la potencia de emisi6n para cada una de las longitudes de onda.

En lo que antecede se describieron ejemplo de ejecuci6n de dispositivos 20 para generar imagenes DRI o HDR en los que las distintas intensidades emitidas por el dispositivo 26 de laser se diferencian por medio de una codificaci6n de color. Sin embargo, recientemente existen desarrollos cada vez mas importantes en el campo de las camaras de alta velocidad. Con camaras 13 correspondientemente rapidas tambien es eventualmente posible prescindir de la codificaci6n de color, respectivamente la codificaci6n por longitudes de onda. Esto sucede en especial, cuando la camara 13 puede tomar y diferenciar con una rapidez suficiente estas imagenes iluminadas con una radiaci6n laser, que se componga de una secuencia de impulsos, que se suceden con rapidez y que posean distintas potencias.

Se puede disponer de impulsos apropiados con separaciones en el tiempo en el margen de 10 �s hasta varios ms por aplicaci6n de las correspondientes tecnicas laser del estado de la tecnica. En la figura 9 se representa a tftulo de ejemplo una secuencia de impulsos.

En la figura 10 se representa un ejemplo de un dispositivo 26 laser de esta clase, que puede generar los impulsos apropiados. Este ejemplo de ejecuci6n del dispositivo 26 laser esta configurado como dispositivo 40 de oscilador laser y amplificador laser. Este dispositivo 40 de oscilador laser y amplificador laser posee un oscilador 127 laser y un amplificador 129 laser asf como una unidad 131 de alimentaci6n y de formaci6n de impulsos.

El oscilador 127 laser genera un rayo 129 laser, que genera una secuencia de varios impulsos con la misma amplitud, por ejemplo con anchos de impulso de 1 ns a 500 ns.

La energfa de los diferentes impulsos es amplificada en el amplificador 129 laser dispuesto a continuaci6n.

Para obtener en el rayo 130 de iluminaci6n amplificado la variaci6n de las amplitudes de los impulsos necesaria para las fotograffas DRI o HDR se varfa la energfa de bombeo del amplificador laser suministrada por la unidad 131 de alimentaci6n y de formaci6n del rayo durante la secuencia de impulsos del oscilador de tal manera, que los impulsos, que atraviesan sucesivamente el amplificador laser, es decir en distintos instantes, experimenten una amplificaci6n distinta.

5 En la figura 11 se representa un ejemplo de la curva en funci6n del tiempo de la energfa, que entra en consideraci6n, del amplificador 129 laser.

Ademas, con las disposiciones 132 descritas mas arriba de varios laser y en especial con la configuraci6n de laser de diodos de alta potencia se puede obtener una secuencia de impulsos apropiada con potencia modificada en el tiempo.

Aquf tampoco son necesarias diferentes longitudes de onda de emisi6n. Los diferentes laser 117 de diodos o las barras

10 119 de laser de diodos pueden (pero no necesariamente) emitir en el mismo margen de longitudes de onda. Con impulsos de corriente de bombeo con distinta intensidad aplicados sucesivamente en el tiempo a los diferentes laser 117, 119 de diodos se puede generar un perfil de iluminaci6n en el tiempo correspondiente. Estos impulsos de corriente poseen una longitud tfpica de 100 �s a 1 ms, de manera, que la totalidad de la secuencia de impulsos puede tener una longitud de algunos ms, suficiente, sin embargo, para la iluminaci6n.

15 Esto tambien es igualmente valido para la variante compacta, construida segun la figura 8 como apilamiento 120. En este caso se excitan las diferentes barras 119 de laser por separado, de manera, que con intensidades de corriente diferentes aplicadas sucesivamente en el tiempo para la excitaci6n de las barras 119 de laser se obtienen potencias de emisi6n correspondientemente distintas.

En este caso es ventajoso, que los diferentes rayos 4 parciales se acoplen con una configuraci6n 6ptica, como la descrita

20 en P.Peuser et al., Opt.Lett. 31 (2006) 1991, en una fibra multimodo de cuarzo. Al recorrer los impulsos 6pticos la fibra, que de manera tfpica tiene una longitud de varios metros, tiene lugar una homogeneizaci6n de la distribuci6n de las intensidades en la secci6n transversal de la fibra. A continuaci6n se utiliza la radiaci6n con una disposici6n 6ptica apropiada, por ejemplo un telescopio -primer telescopio 6 -para la iluminaci6n de la escena a registrar.

La secci6n de recepci6n (no representada) de un dispositivo 20 de esta clase en la que las diferentes intensidades son

25 identificadas unicamente por su secuencia en el tiempo, se caracterizarfa por una camara de alto rendimiento configurada correspondientemente, que toma sucesivamente las imagenes individuales iluminadas unicamente con los impulsos sucesivos.

LISTA DE�SiMBOLOS�DE REFERENCIA

1 Laser de impulsos cortos 2 Divisor de rayos 3 Material 6ptimamente no lineal

5 4 Rayos parciales 5 Filtro de cantos 6 Primer telescopio 7 Rayo laser reunido 8 Objeto

10 9 Radiaci6n reflejada 10 Segundo telescopio 11 Disposici6n del filtros 12 Canales de color 13 Camara

15 14 Unidad de procesamiento de imagenes 15a Impulso individual 15b Impulso individual 15c Impulso individual 15d Impulso individual

20 15e Impulso individual 15f Impulso individual 16 Secuencia de impulsos 17 Divisor de rayos 18 Unidad de medida

25 20 Dispositivo 22 Secci6n de emisi6n 24 Secci6n de recepci6n 26 Dispositivo laser 28 Dispositivo de registro

30 30 Disposici6n de formaci6n de rayos 31 Dispositivo de conversi6n de longitudes de onda 32 Disposici6n de varios laser 40 Dispositivo de oscilador laser y amplificador laser 111 Filtro de cantos

35 110 Telescopio

117 Laser de diodos 118 Unidad de mando 119 Barras de laser de diodos 120 Apilamiento

5 121 Elementos de laser de diodos 122 Soporte 123 Placa de disipaci6n de calor 124 Lentes microcilfndricas 125 Elemento distanciados

10 126 Entrada de corriente 127 Oscilador laser 128 Rayo laser 129 Amplificador laser 130 Rayo de iluminaci6n amplificado

15 131 Unidad de alimentaci6n y de formaci6n de impulsos

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para generar fotograffas DRI o HDR en el que imagenes individuales iluminadas diferentemente se agrupan por medio de un procesamiento de imagenes en una fotograffa HDR y en el que la iluminaci6n tiene lugar por medio de una radiaci6n (7) laser con distintas intensidades, caracterizado porque la radiaci6n (7) laser con diferentes longitudes de onda se genera de tal modo, que las radiaciones (4) parciales sean emitidas con distintas longitudes de onda cada una con determinadas intensidad distintas, porque la radiaci6n (7) laser asf generada es dirigida sobre un objeto (8) a fotografiar y porque la radiaci6n (9) reflejada por el objeto (8) iluminado con la radiaci6n (7) laser es registrada de manera diferenciada por longitudes de onda para generar asf imagenes individuales con distintas intensidades de iluminaci6n.

2. 2.

   Procedimiento segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque la radiaci6n (7) laser con distintas longitudes de onda es emitida junto con un impulso laser de iluminaci6n.

3. 3.

   Procedimiento segun la reivindicaci6n 1 6 2, caracterizado porque un objeto (8) a fotografiar es iluminado con una secuencia de impulsos laser con distintas intensidades, con preferencia de tal modo, que

   a) los impulsos (15a 15f) laser son emitidos en la secuencia de impulsos laser con separaciones en el tiempo inferiores o iguales a 1 ms aproximadamente, con preferencia con separaciones en el tiempo en el margen de nanosegundos o en el margen de picosegundos, con mayor preferencia en el margen de menor o igual que 100 ns aproximadamente y/o

   b) se generan impulsos (15a 15f) laser con anchos de impulso inferiores o iguales a 1 ms, con preferencia con anchos de impulso menores o iguales a 100 ns, que se utilizan para la exposici6n.

4. 4.

   Procedimiento segun la reivindicaci6n 3, caracterizado porque se generan impulsos (15a 15f) laser con longitudes de onda distintas y con distintas intensidades, siendo identificados los impulsos laser con una determinada intensidad por medio de su longitud de onda para el procesamiento de imagenes DRI o HDR.

5. 5.

   Procedimiento segun la reivindicaci6n 3 6 4, caracterizado porque los impulsos (15a 15f) laser sucesivos se generan con una secuencia determinada con distintas intensidades, siendo identificados los impulsos laser con una determinada intensidad por medio de su secuencia en el tiempo para el procesamiento de imagenes DRI o HDR.

6. 6.

   Procedimiento segun la reivindicaci6n 5, caracterizado porque la secuencia de impulsos (15a 15f) laser con distintas intensidades se genera con un oscilador (127) laser capaz de emitir una secuencia de impulsos (15a 15f) laser, siendo variada despues la amplitud de los impulsos (15a 15f) laser sucesivos procedentes del oscilador (127) laser en un amplificador (129) laser por medio de la variaci6n de la energfa de bombeo para el amplificador laser.

7. 7.

   Dispositivo (20) para generar fotograffas DRI o HDR con un dispositivo (28) de registro para registrar la radiaci6n de luz reflejada por un objeto (8) a fotografiar, estando preparado este dispositivo (28) de registro para registrar imagenes iluminadas distintamente del objeto (8) y con una unidad (14) de procesamiento de imagenes para generar una imagen DRI o HDR a partir de varias imagenes individuales iluminadas distintamente registradas por el dispositivo (28) de registro, con una secci6n (22) de emisi6n para emitir una radiaci6n (7) de luz con distintas intensidades sobre el objeto

   (8) a fotografiar, poseyendo la secci6n de emisi6n un dispositivo (26) laser preparado para emitir como radiaci6n de luz una radiaci6n laser con distintas intensidades sobre el objeto (8), caracterizado porque el dispositivo (26) laser esta configurado para marcar y/o codificar la radiaci6n (4) laser parcial con distintas intensidades, porque el dispositivo (28) de fotograffa posee una disposici6n (11) de filtros, que filtra la radiaci6n (9) reflejada por el objeto (8) basandose en las marcas, respectivamente la codificaci6n para registrar imagenes individuales a partir de una radiaci6n laser con una determinada intensidad, porque el dispositivo (26) laser para la marcaci6n y la codificaci6n de la radiaci6n laser con distintas intensidades emite una radiaci6n laser con longitudes de onda distintas, estando asignada a una longitud de onda una intensidad y porque la disposici6n (11) de filtros esta preparada para filtrar radiaciones (4) laser con distintas longitudes de onda y para generar a partir de ello imagenes individuales.

8. 8.

   Dispositivo segun la reivindicaci6n 7, caracterizado porque el dispositivo (26) laser es apropiado para la emisi6n de impulsos laser de un maximo de 1 ms, con preferencia maximo 100 ns, con una separaci6n de los impulsos de maximo 1 ms , con preferencia maximo 100 ns aproximadamente.

9. 9.

   Dispositivo segun la reivindicaci6n 8, caracterizado porque el dispositivo (26) laser esta preparado para la emisi6n de impulsos laser con distintas intensidades.

10. 10.

    Dispositivo segun la reivindicaci6n 9, caracterizado porque el dispositivo (26) laser esta preparado para emitir impulsos laser con distintas longitudes de onda de tal modo, que los impulsos laser con distintas longitudes de onda se emitan con distintas intensidades.

11. 11.

    Dispositivo segun una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el dispositivo (26) laser esta preparado para la emisi6n de un impulso laser, que contenga radiaciones parciales de luz con distintas longitudes de onda y con distintas intensidades.

12. 12.

    Dispositivo segun la reivindicaci6n 10 u 11, caracterizado porque el dispositivo (26) laser posee un laser (1) para la

    5 emisi6n de una radiaci6n primaria y al menos un dispositivo (31) de conversi6n de longitudes de onda para desplazar una parte de la radiaci6n primaria a otra longitud de onda.
13. 13. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 7 a 12 precedentes, caracterizado porque el dispositivo (32) laser posee una disposici6n (32) de varios laser para generar radiaciones laser con distintas intensidades, con preferencia de tal modo, que

    10 a) los varios laser (117, 119) estan preparados para emitir en distintas longitudes de onda y/o

    b) los varios laser (117, 119) se gobiernan de tal modo, que emitan en una secuencia en el tiempo determinada.
14. 14. Dispositivo segun la reivindicaci6n 7 a 13, caracterizado por un dispositivo de laser de diodos como dispositivo (26) de laser en la secci6n (22) de emisi6n, con una disposici6n (32) de varios laser (117, 119) de diodos agrupados con preferencia en un apilamiento (120), estando configurados los laser (117, 119) de diodos o varios grupos de elementos

    15 (121) de laser de diodos para generar una radiaci6n laser con distintas intensidades y

    a) poseyendo los laser (117, 119) de diodos distintas longitudes de onda de emisi6n y/o

    b) siendo excitados los laser (117, 119) de diodos sucesivamente para emitir con una determinada secuencia en el tiempo.
15. 15. Dispositivo segun la reivindicaci6n 7 a 13, caracterizado porque por medio de un dispositivo (40) de oscilador laser y

    20 amplificador laser como dispositivo (26) laser en la secci6n (22) de emisi6n, con un oscilador (127) laser para generar un rayo (128) laser, que contenga una secuencia de varios impulsos y con un amplificador (129) laser para amplificar los impulsos generados por el oscilador (127) laser asf como una fuente (131) de bombeo para el amplificador (129) laser, que, para la alimentaci6n del amplificador (129) laser, con una energfa de bombeo variable en el tiempo para amplificar los impulsos de manera variable en el tiempo.