CH670520A5

CH670520A5 -

Info

Publication number: CH670520A5
Application number: CH1165/86A
Authority: CH
Inventors: Steffen Haenel
Original assignee: Strahlen Umweltforsch Gmbh
Priority date: 1985-05-03
Filing date: 1986-03-24
Publication date: 1989-06-15
Also published as: DE3515908A1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem optischen Stereoskop zur Darstellung eines Messbildstereomodells gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die Interpretation von Messbildern, die aus verschiedenen Ansichten aufgenommen wurden, geschieht üblicherweise mit einem optischen Stereoskop. Es besteht aus einer paarweisen Anordnung zweier Hauptstrahlengänge mit optischen Bauelementen, die eine Verringerung des Mittenabstandes zweier nebeneinander liegender Messbilder auf den Augenabstand und im Allgemeinen zugleich eine vergrösserte Darstellung bewirken. Das dem Betrachter erscheinende stereoskopische Bild wird als Stereomodell bezeichnet. Bekannt ist die zusätzliche Ausstattung mit optischen Bauelementen zur freien Einstellung der Vergrösserung, zur Bilddrehung und zur anamorphotischen Entzerrung. Bekannt ist ferner die zusätzliche Ausstattung mit einem Nebenstrahlengang zur Einblendung eines dritten Bildes in beide oder in einen der beiden Hauptstrahlengänge, so dass das dritte Bild als nicht-stereoskopischer Hintergrund des Stereomodells erscheint. Bei Beziehung auf die Auswertung von Erscheinungen der Erdoberfläche als hauptsächliches Anwendungsgebiet der stereoskopischen Messbild-Interpretation ist das dritte Bild beispielsweise eine zu überprüfende oder neu zu zeichnende thematische Karte im Massstab des Stereomodells. Ein optisches Stereoskop mit den genannten Eigenschaften ist in dem Prospekt «Stereozoom Transferskop» der Firma Bausch und Lomb beschrieben (1983; Rochester-New York, USA). Ausserdem bezieht sich die DDR-Patentschrift Nr. 2 01 505 auf derartige optische Anordnungen, die auch als Kartenergänzungsgeräte bezeichnet werden.

Ein rationelles Verfahren ist die rechnerunterstützte Messbildinterpretation mit einer Darstellung von Interpretationsergebnissen auf einem rechnergesteuerten Bildschirmgerät. Über den Nebenstrahlengängen wird diese Bildschirmdarstellung massstabgetreu in das Stereomodell eingeblendet und führt zusammen mit einer Einrichtung zur manuellen graphischen Rechnereingabe, z.B. mit einer sogenannten Rollkugel oder einem sogenannten graphischen Tablett zu einer bequemen interaktiven Arbeitsweise.

Stereobildpaare können auch rechentechnisch ohne besondere Schwierigkeiten erzeugt, auf einem Bildschirm dargestellt und mit an sich bekannten optischen Hilfsmitteln der binokularen, stereoskopischen Betrachtung zugänglich gemacht werden. Solche Mittel sind das Anaglyphen-Verfahren, das Wechsel-Verschluss-Verfahren mit PLZT-Keramik und das Farbschalter-Verfahren mit Flüssigkristallschicht.

Beim technisch einfacheren Anaglyphen-Verfahren wird das Stereobildpaar auf dem Bildschirm in Komplementärfarben überlagert und durch zwei entsprechende Farbfilter betrachtet. Beim Wechselverschluss-Verfahren erfolgt die Bilddarstellung des Stereobildpaares alternierend mit der Bildwechselfrequenz und die Strahlengänge für das rechte und das linke Auge werden durch elektrooptische Verschlüsse entsprechend alternierend freigegeben. Beim Farbschalterverfahren wird das Stereobild auf einem Schwarz-Weiss-Bildschirm alternierend mit der Bildwechselfrequenz dargestellt und eine vorgesetzte umschaltbare Flüssigkristallschicht synchron umgeschaltet. Die Betrachtung erfolgt hier wie beim Anaglyphen-Verfahren durch zwei Farbfilter.

Die einzelnen Verfahren besitzen jeweils spezifische technische und anwendungsbezogene Vorteile.

Es wurde bereits vorgeschlagen (DE-OS 32 19 032), den Bildschirm zur Darstellung des Messbildpaares und zugleich zur Darstellung graphischer Informationen zu verwenden und stereoskopisch über zwei Hauptstrahlengänge oder mit dem Anaglyphen-Verfahren zu betrachten. Dieses und verwandte Verfahren sind jedoch wegen der vergleichsweise geringen Linienauflösung des fernsehtechnischen Bildschirms für die Messbildinterpretation unvorteilhaft.

Ein Nachteil der beschriebenen Einblendungen im Interpretations-Stereoskop besteht weiterhin darin, dass die vorteilhafte Möglichkeit, das Messbild-Stereomodell mit einem Schirmbildpaar stereoskopisch zu überlagern, nicht genutzt werden kann.

Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht darin, eine Anordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass die Ausnutzung der Möglichkeiten der stereóskopischen Überlagerung gewährleistet werden kann.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen von Patentanspruch 1 enthaltenen Merkmalen gelöst.

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In den Haupt-, Neben- und Zweigstrahlengängen können sich weitere optische Bauelemente befinden, die beispielsweise zur Massstabanpassung, zur Entzerrung und zur Richtungsanpassung an eine bequeme Arbeitshaltung dienen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung befindet sich in den beiden Zweigstrahlengänge je ein komplementäres Farbfilter für das oben genannte Anaglyphen-Verfahren.

Es ist auch möglich, in den Zweigstrahlengängen elektroop-tische Wechselverschlüsse, die mit dem Bildschirmgerät synchronisiert sind, einzuschalten.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die halbdurchlässige spiegelnde Fläche des Nebenstrahlenganges durch Mehrfach-beschichtung so ausgebildet, dass sie den Spektralbereich in Komplementärfarben für das Anaglyphen-Verfahren teilt. In dieser Ausführungsart befinden sich keine Filter und kein Wechselverschluss in den Zweigstrahlengängen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor,

dass sich vor dem Bildschirm ein elektronischer Farbschalter zur alternierenden Herstellung von Komplementärfarben und in den Zweigstrahlengängen komplementäre Farbfilter befinden.

Das Objektiv des Nebenstrahlenganges ist auf einen Bildschirm eines Bildschirmgerätes gerichtet, das über einen Digitalrechner mit einem Gerät zur manuellen graphischen Eingabe verbunden ist.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend beschriebene Betriebsarten, denn mit geringem technischen Aufwand kann zusätzlich die beispielsweise zur Kartenergänzung benötigte monokulare oder nicht-stereoskopische binokulare Einblendung hergestellt werden. So ist eine nicht-stereoskopische binokulare Einblendung gegeben, wenn auf dem Bildschirm anstelle des korrespondierenden ein identisches Bildpaar dargestellt ist. Eine monokulare Einblendung wird durch Austausch der halbdurchlässigen spiegelnden Fläche gegen eine vollreflektierende Fläche hergestellt, wobei diese spiegelnden Flächen beispielsweise auf einer Wechselvorrichtung montiert sind. Die zugeordneten selektiven optischen Vorrichtungen können in dieser Betriebsart aus den Strahlengängen entfernt sein.

Die Erfindung besitzt demnach folgende Funktionen:

Im optischen Stereoskop befindet sich ein korrespondierendes Bildpaar, das dem Auswerter als ein erstes Stereomodell erscheint. Ein weiteres korrespondierendes Bildpaar befindet sich in der beschriebenen Weise farblich überlagert oder zeitlich alternierend auf dem Bildschirm (Schirmbildpaar) und erscheint dem Auswerter über zugeordnete selektive optische Vorrichtungen und die Zweigstrahlengänge in Form tiefgestaffelter Einzelheiten, Linien oder Flächen als zweites, dem ersten überlagertes Stereomodell.

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Durch an sich bekannte Einstellungshilfen am optischen Strahlengang und an der Bildschirmeinrichtung werden das erste und das zweite Stereomodell in Deckung gebracht.

Der Auswerter vergleicht beide Stereomodelle und modifiziert erforderlichenfalls das zweite Stereomodell interaktiv mit Hilfe der Einrichtung zur manuellen graphischen Eingabe.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels mittels der Figur näher erläutert. Die Figur zeigt hierbei eine Gesamtanordnung in der Draufsicht.

Der linke Hauptstrahlengang 4a führt zum Messbild la über zwei Spiegel 2a, 2b und einen halbdurchlässigen Spiegel 5a zum Okular 3a und zum Auge 6a des Betrachters. Der rechte Hauptstrahlengang 4b verläuft in analoger Weise.

Der Nebenstrahlengang 7 führt vom Bildschirm 8 über das Objektiv 9 zu dem halbdurchlässigen Spiegel 10, der eine Aufteilung des Nebenstrahlenganges 7 in die Zweigstrahlengänge IIa, IIb bewirkt.

Die Umlenkspiegel 12a, 12b, 12c führen die Zweigstrahlengänge durch selektive optische Vorrichtungen 13a, 13b zu den halbdurchlässigen Spiegeln 5a, 5b. Hier werden die Zweigstrahlengänge mit den Hauptstrahlengängen vereinigt und gelangen über die Okulare 3a, 3b zum Betrachter.

Der Betrachter sieht aufgrund dieser Vereinigung eine Überlagerung der Stereomodelle von Mess- und Schirmbild.

Die Steuereinheit 14 des Bildschirmgerätes 8 ist über eine Datenleitung 15 mit einem Digitalrechner 18 und einem digitalgraphischen Tablett 19 verbunden. Die manuelle graphische Bedienung erfolgt über eine elektrisch mit dem Tablett 19 gekoppelte Fadenkreuzlupe 20.

Die selektiven optischen Vorrichtungen 13a, 13b können aus zwei komplementären Farbfiltern bestehen oder aus je einem transparenten polarisierenden Piezokristall, die mit Hochspannungselektroden zur Umschaltung der Polarisationsrichtung versehen sind und denen je 1 Polarisator vorangesetzt ist. Diese Vorrichtung ist über Steuerleitungen 17a, 17b zur Synchronisation mit der Bildschirmsteuereinheit 14 verbunden.

Der Spiegel 10 kann als halbdurchlässiger farbselektiver Spiegel ausgebildet sein, so das die Zweigstrahlengänge IIa, 1 lb komplementäre Farbauszüge enthalten. Die selektiven optischen Vorrichtungen 13a, 13b sind in dieser Ausführung durch die Ausbildung und die Funktion des Spiegels 10 ersetzt.

Die selektiven optischen Vorrichtungen können aber auch aus den Farbfiltern 13a, 13b bestehen, wie bei der ersten Ausführungsform, und zusätzlich aus einem Flüssigkristall-Farb-schalter 13c vor dem Bildschirmgerät 8. Der Flüssigkristall-Farbschalter 13c ist zur Synchronisation über eine Steuerleitung 16 mit der Bildschirmsteuereinheit 14 verbunden.

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Claims

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1. Anordnung mit einem optischen Stereoskop zur Darstellung eines Messbildstereomodells mit zusätzlicher Bildschirmeinrichtung zur Einblendung einer Bildschirmdarstellung in das Messbildstereomodell mit zwei von zwei Messbildem ausgehenden Hauptstrahlengängen und einem von einem Bildschirmgerät ausgehenden Nebenstrahlengang, wobei die Hauptstrahlengänge und der Nebenstrahlengang aus mechanischen und optischen Bauelementen bestehen, die zur Formierung der Strahlengänge und zur Betrachtung durch einen Beobachter dienen, und Abbildungsänderungen ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenstrahlengang (7) durch eine halbdurchlässige, spiegelnde Fläche (10) in zwei Zweigstrahlengänge (IIa; IIb) aufgeteilt ist, die jeweils über mindestens eine weitere spiegelnde Fläche (12a; 12b; 12c) und eine weitere halbdurchlässige, spiegelnde Fläche (5a; 5b) mit einem der Hauptstrahlengänge (4a; 4b) vereinigt sind, wobei sich im Nebenstrahlengang (7) und/oder in den Zweigstrahlengängen (IIa; IIb) selektive optische Vorrichtungen (13a; 13b; 13c) befinden, die ein Schirmbildpaar einblenden und dem Messbildstereomodell stereoskopisch überlagern.

2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigstrahlengänge (IIa; IIb) nach Durchgang durch die weiteren spiegelnden Flächen (12a; 12b; 12c) verzerrungsfrei parallel ausgerichtet und auf annähernden Augenabstand distanziert sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Anordnung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die selektiven optischen Vorrichtungen (13a; 13b) aus einem Paar komplementärer Farbfilter bestehen, wobei das Schirmbildpaar durch Komplementärfarben auf dem Bildschirmgerät (8) überlagert ist.

4. Anordnung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die selektiven optischen Vorrichtungen (13a; 13b) aus einem Paar optoelektronischer Verschlüsse bestehen und das Schirmbildpaar stroboskopisch alternierend auf dem Bildschirmgerät (8) dargestellt ist, wobei die optoelektronischen Verschlüsse mit dem Bildschirmgerät (8) synchronisiert sind.

5. Anordnung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die halbdurchlässige spiegelnde Fläche (10) durch Beschichtung so ausgebildet ist, dass der reflektierte Zweigstrahlengang (IIa) und der durchgelassene Zweigstrahlengang (IIb) in Komplementärfarben aufgeteilt ist, wobei das Schirmbildpaar durch Komplementärfarben auf dem Bildschirmgerät (8) überlagert ist.

6. Anordnung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die selektiven optischen Vorrichtungen aus einem Paar komplementärer Farbfilter (13a; 13b) und aus einem Flüssigkristall-Farbschalter (13c) bestehen.

7. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildschirmgerät (8) mit einem Digitalrechner (18) und einer Einrichtung (19; 20) zur manuellen digitalgraphischen Eingabe verbunden ist.