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. DESCRIPTION The invention relates to an arrangement with an optical stereoscope for displaying a measurement image stereo model according to the preamble of patent claim 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. The interpretation of measurement images taken from different views is usually done with an optical stereoscope. It consists of a paired arrangement of two main beam paths with optical components, which reduce the center distance of two adjacent measurement images to the eye relief and, in general, at the same time enlarge the image. The stereoscopic image that appears to the viewer is referred to as a stereo model. The additional equipment with optical components for free adjustment of the magnification, for image rotation and for anamorphic equalization is known. Also known is the additional equipment with a secondary beam path for superimposing a third image in both or in one of the two main beam paths, so that the third image appears as a non-stereoscopic background of the stereo model. In relation to the evaluation of appearances of the earth's surface as the main area of application of stereoscopic measurement image interpretation, the third image is, for example, a thematic map to be checked or redrawn on the scale of the stereo model. An optical stereoscope with the above-mentioned properties is described in the "Stereozoom Transferskop" brochure from Bausch and Lomb (1983; Rochester-New York, USA). In addition, the GDR Patent No. 2 01 505 refers to such optical arrangements, which are also referred to as card supplement devices.

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. A rational method is the computer-aided interpretation of the measurement image with a representation of the interpretation results on a computer-controlled screen device. This screen representation is shown to scale in the stereo model above the secondary beam paths and, together with a device for manual graphical computer input, e.g. with a so-called trackball or a so-called graphic tablet for a comfortable interactive way of working.

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. Stereo image pairs can also be generated computationally with no particular difficulty, displayed on a screen and made accessible to binocular, stereoscopic viewing using optical aids known per se. Such agents are the anaglyph process, the interchangeable shutter process with PLZT ceramic and the color switch process with liquid crystal layer.

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. In the technically simpler anaglyph process, the stereo image pair is superimposed on the screen in complementary colors and viewed through two corresponding color filters. With the interchangeable shutter method, the stereo image pair is displayed alternately with the frame rate and the beam paths for the right and left eyes are released alternately by electro-optical shutters. With the color switch method, the stereo image is alternately displayed on a black and white screen at the frame rate and a switchable liquid crystal layer placed in front is switched synchronously. As with the anaglyph process, the examination is carried out using two color filters.

Die einzelnen Verfahren besitzen jeweils spezifische technische und anwendungsbezogene Vorteile. The individual processes each have specific technical and application-related advantages.

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. It has already been proposed (DE-OS 32 19 032) to use the screen to display the pair of measurement images and at the same time to display graphic information and to view them stereoscopically over two main beam paths or with the anaglyph method. However, this and related methods are disadvantageous for the interpretation of the measurement image because of the comparatively low line resolution of the television screen.

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. A disadvantage of the insertions described in the interpretation stereoscope is furthermore that the advantageous possibility of stereoscopically superimposing the measurement image stereo model with a pair of screen images cannot be used.

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. The object of the invention is to design an arrangement of the type mentioned in the introduction in such a way that the utilization of the possibilities of stereoscopic superimposition can be ensured.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen von Patentanspruch 1 enthaltenen Merkmalen gelöst. According to the invention the object is achieved by the features contained in the characterizing part of claim 1.

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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. Further optical components can be located in the main, secondary and branch beam paths, which are used, for example, for scale adjustment, equalization and for adapting the direction to a comfortable working posture.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung befindet sich in den beiden Zweigstrahlengänge je ein komplementäres Farbfilter für das oben genannte Anaglyphen-Verfahren. In an advantageous embodiment of the invention, a complementary color filter for the above-mentioned anaglyph method is located in the two branch beam paths.

Es ist auch möglich, in den Zweigstrahlengängen elektroop-tische Wechselverschlüsse, die mit dem Bildschirmgerät synchronisiert sind, einzuschalten. It is also possible to switch on electro-optical interchangeable closures in the branch beam paths, which are synchronized with the monitor.

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. In a further development of the invention, the semi-transparent reflecting surface of the secondary beam path is formed by multiple coating in such a way that it divides the spectral range into complementary colors for the anaglyph method. In this embodiment there are no filters and no interchangeable shutters in the branch beam paths.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, A particularly advantageous embodiment provides

dass sich vor dem Bildschirm ein elektronischer Farbschalter zur alternierenden Herstellung von Komplementärfarben und in den Zweigstrahlengängen komplementäre Farbfilter befinden. that there is an electronic color switch in front of the screen for the alternate production of complementary colors and complementary color filters in the branch beam paths.

Das Objektiv des Nebenstrahlenganges ist auf einen Bildschirm eines Bildschirmgerätes gerichtet, das über einen Digitalrechner mit einem Gerät zur manuellen graphischen Eingabe verbunden ist. The objective of the secondary beam path is aimed at a screen of a screen device, which is connected via a digital computer to a device for manual graphic input.

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. The invention is not limited to the modes of operation described above, since the monocular or non-stereoscopic binocular overlay required, for example, to supplement the card can also be produced with little technical effort. A non-stereoscopic binocular overlay is thus provided if an identical pair of images is shown on the screen instead of the corresponding one. A monocular overlay is produced by exchanging the semitransparent reflecting surface for a fully reflecting surface, these reflecting surfaces being mounted, for example, on a changing device. The assigned selective optical devices can be removed from the beam paths in this operating mode.

Die Erfindung besitzt demnach folgende Funktionen: The invention therefore has the following functions:

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. There is a corresponding pair of images in the optical stereoscope, which appears to the evaluator as a first stereo model. Another corresponding pair of images is superimposed in color or alternating on the screen (pair of screens) in the manner described and appears to the evaluator via assigned selective optical devices and the branch beam paths in the form of staggered details, lines or areas as a second, the first superimposed stereo model.

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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. The first and second stereo models are made to coincide with adjustment aids known per se on the optical beam path and on the screen device.

Der Auswerter vergleicht beide Stereomodelle und modifiziert erforderlichenfalls das zweite Stereomodell interaktiv mit Hilfe der Einrichtung zur manuellen graphischen Eingabe. The evaluator compares both stereo models and, if necessary, modifies the second stereo model interactively using the device for manual graphic input.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels mittels der Figur näher erläutert. Die Figur zeigt hierbei eine Gesamtanordnung in der Draufsicht. The invention is explained in more detail below using an example using the figure. The figure shows an overall arrangement in plan view.

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. The left main beam path 4a leads to the measurement image la via two mirrors 2a, 2b and a semi-transparent mirror 5a to the eyepiece 3a and to the eye 6a of the viewer. The right main beam path 4b runs in an analogous manner.

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. The secondary beam path 7 leads from the screen 8 via the lens 9 to the semitransparent mirror 10, which causes the secondary beam path 7 to be divided into the branch beam paths IIa, IIb.

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. The deflecting mirrors 12a, 12b, 12c guide the branch beam paths through selective optical devices 13a, 13b to the semitransparent mirrors 5a, 5b. Here the branch beam paths are combined with the main beam paths and reach the viewer via the eyepieces 3a, 3b.

Der Betrachter sieht aufgrund dieser Vereinigung eine Überlagerung der Stereomodelle von Mess- und Schirmbild. As a result of this union, the viewer sees an overlay of the stereo models of the measurement and screen image.

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. The control unit 14 of the screen device 8 is connected via a data line 15 to a digital computer 18 and a digital-graphic tablet 19. The manual graphic operation takes place via a crosshair magnifier 20 electrically coupled to the tablet 19.

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. The selective optical devices 13a, 13b can consist of two complementary color filters or each of a transparent polarizing piezocrystal, which are provided with high-voltage electrodes for switching the direction of polarization and each of which is preceded by one polarizer. This device is connected via control lines 17a, 17b for synchronization with the screen control unit 14.

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. The mirror 10 can be designed as a semi-transparent, color-selective mirror, so that the branch beam paths IIa, 1 lb contain complementary color separations. In this embodiment, the selective optical devices 13a, 13b are replaced by the design and the function of the mirror 10.

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. However, the selective optical devices can also consist of the color filters 13a, 13b, as in the first embodiment, and additionally of a liquid crystal color switch 13c in front of the display device 8. The liquid crystal color switch 13c is for synchronization via a control line 16 with the Screen control unit 14 connected.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Arrangement with an optical stereoscope for displaying a measurement image stereo model with additional screen device for superimposing a screen representation into the measurement image stereo model with two main beam paths emanating from two measurement images and one secondary beam path emanating from a display device, the main beam paths and the secondary beam path consisting of mechanical and optical components which serve to form the beam paths and for observation by an observer, and enable image changes, characterized in that the secondary beam path (7) is divided by a semi-transparent, reflecting surface (10) into two branch beam paths (IIa; IIb), each of which has at least one further reflecting surface (12a; 12b; 12c) and a further semitransparent, reflecting surface (5a; 5b) are combined with one of the main beam paths (4a; 4b), whereby in the secondary beam path (7) and / or in the branch beams nts (IIa IIb) selective optical devices (13a; 13b; 13c), which show a pair of screens and superimpose the stereo image model stereoscopically.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the branch beam paths (IIa; IIb) after passing through the other reflecting surfaces (12a; 12b; 12c) are aligned parallel without distortion and spaced at an approximate eye distance.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the selective optical devices (13a; 13b) consist of a pair of complementary color filters, the pair of screens being overlaid by complementary colors on the screen device (8).

4. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the selective optical devices (13a; 13b) consist of a pair of optoelectronic closures and the pair of screens is shown alternately stroboscopically on the screen device (8), the optoelectronic closures with the screen device (8) are synchronized.

5. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the semi-transparent reflecting surface (10) is formed by coating so that the reflected branch beam path (IIa) and the transmitted branch beam path (IIb) is divided into complementary colors, the pair of screens by Complementary colors are superimposed on the display device (8).

6. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the selective optical devices consist of a pair of complementary color filters (13a; 13b) and a liquid crystal color switch (13c).

7. Arrangement according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the display device (8) is connected to a digital computer (18) and a device (19; 20) for manual digital-graphic input.