DE10250953A1 - Abbildungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Erfindungsgemäß umfasst eine Abbildungsvorrichtung zum stereoskopischen Visualisieren insbesondere digitaler Bilder eine Beleuchtungseinrichtung 10 zum Emittieren von Licht, ein erstes Abbildungssystem 30 zum Erzeugen einer optischen Darstellung und eine Spiegeleinrichtung 20 mit einer Anzahl von Spiegelelementen 21, welche jeweils mindestens eine erste und eine zweite ansteuerbare Spiegelstellung 21, 21' aufweisen, wobei die erste Spiegelstellung 21 geeignet ist, das von der Beleuchtungseinrichtung 10 emittierte Licht in das erste Abbildungssystem 30 abzulenken. Die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein zweites Abbildungssystem 40 zum Erzeugen einer optischen Darstellung vorhanden ist, wobei die zweite Spiegelstellung 21' geeignet ist, das von der Beleuchtungseinrichtung 10 emittierte Licht in das zweite Abbildungssystem 40 abzulenken.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abbildungsvorrichtung zum stereoskopischen Visualisieren insbesondere digitaler Bilder sowie ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere ein Operationsmikroskop, mit einer solchen Abbildungsvorrichtung.
  • Abbildungsvorrichtungen zum Visualisieren von Bildern umfassen üblicherweise ein Abbildungssystem mit Linsen zum Projizieren des Bildes bspw. auf einen Schirm oder eine Leinwand, eine in einer Bildebene befindliche Matrix (Bildgeber) zum Erzeugen eines Bildes und eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten der Matrix. In sog. Durchlichtprojektoren wird die Matrix vom Licht der Beleuchtungseinrichtung durchleuchtet und das Licht dann auf einen Schirm projiziert. Die Durchlichtprojektion ist z.B. aus Diaprojektoren bekannt. Neben den Durchlichtprojektoren sind auch Auflichtprojektoren bekannt, bei denen das Licht der Beleuchtungseinrichtung von der Matrix durch das Abbildungssystem auf einen Schirm reflektiert wird.
  • Ein Auflichtprojektor ist bspw. aus EP 0 631 445 bekannt. Dort ist ein Abbildungssystem mir einer Beleuchtungseinrichtung zum Emittieren von rotem, grünem und blauem Licht und einem Digital Micromirror Device (DMD) als Matrix offenbart. Ein DMD basiert auf einem Feld von Spiegelelementen, deren Winkellagen jeweils elektrostatisch veränderbar sind und die individuell angesteuert werden können. In dem in EP 0 631 445 beschriebenen Abbildungssystem repräsentiert jedes Spiegelelement einen Bildpunkt (Pixel) eines Bildes und kann zwei diskrete Winkellagen annehmen. Nur in einer der beiden Winkellagen wird das von dem Spiegelelement reflektierte Licht über ein Projektionslinsensystem auf einen Schirm geworfen. Der entsprechende Bildpunkt erscheint hell. In der anderen Winkellage, in der das reflektierte Licht nicht auf den Schirm geworfen wird, erscheint der Bildpunkt hingegen dunkel.
  • Aus AU-A 80423/94 ist eine Projektionseinrichtung bekannt, in der ein DMD pro Frame (Einzelbild) abwechselnd mit Licht unterschiedlicher Polarisation bestrahlt wird, das dann von dem DMD durch eine Projektionsoptik auf einen Schirm projiziert wird. Ein Betrachter, der eine Polarisationsbrille trägt, kann beim Betrachten des Schirms einen räumlichen Bildeindruck gewinnen.
  • In vielen Anwendungen, bspw. bei Operationsmikroskopen, ist jedoch eine binokulare Visualisierung eines Stereobildes gewünscht. Abbildungsvorrichtungen zum binokularen stereoskopischen Visualisieren besitzen zum Visualisieren der beiden stereoskopischen Teilbilder jeweils eine eigene Darstellungskette für den rechten und den linken Bildkanal. Die Darstellungskette eines Bildkanals umfasst eine eigene Matrix, ein eigenes Abbildungssystem und ggf. auch eine eigene Beleuchtungseinrichtung.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Abbildungsvorrichtung zum binokularen stereoskopischen Visualisieren insbesondere digitaler Bilder zur Verfügung zu stellen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere ein Operationsmikroskop, mit einer erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgaben werden durch eine Abbildungsvorrichtung zum stereoskopischen Visualisieren von Bildern nach Anspruch 1 und ein optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 17 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Gemäß Anspruch 1 umfasst eine Abbildungsvorrichtung zum stereoskopischen Visualisieren von Bildern, insbesondere von digitalen Bildern, eine Beleuchtungseinrichtung zum Emittieren von Licht, ein erstes Abbildungssystem zum Erzeugen einer optischen Darstellung und eine Spiegeleinrichtung mit einer Anzahl von Spiegelelementen, welche jeweils mindestens eine erste und eine zweite ansteuerbare Spiegelstellungen aufweisen, wobei die erste Spiegelstellung geeignet ist, das von der Beleuchtungseinrichtung emittierte Licht in das erste Abbildungssystem abzulenken. Die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein zweites Abbildungssystem zum Erzeugen einer optischen Darstellung vorhanden ist, wobei die zweite Spiegelstellung geeignet ist, das von der Beleuchtungseinrichtung emittierte Licht in das zweite Abbildungssystem abzulenken.
  • Indem das emittierte Licht je nach Spiegelstellung der Spiegelelemente in das eine oder das andere Abbildungssystem geleitet wird, lässt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine binokulare Darstellung eines stereoskopischen Bildes realisieren, ohne dass zwei vollständige Darstellungsketten mit zwei Bildgebern und eigenen Ansteuerungselektroniken vorhanden sein müssen. Der Verzicht auf zwei vollständige Darstellungsketten verringert den für die Abbildungsvorrichtung benötigten Materialaufwand und damit die Herstellungskosten. Daneben kann die Baugröße der Abbildungsvorrichtung vermindert werden. Beim Erzeugen der binokularen Darstellung einer stereoskopischen Abbildung werden von der Abbildungsvorrichtung abwechselnd die entsprechenden Teilbilder für das rechte und das linke Auge dargestellt, d.h. es werden abwechselnd Teilbilder vom ersten und vom zweiten Abbildungssystem erzeugt. Das Darstellen der Teilbilder erfolgt dabei mit einer Bildwechselfrequenz, die höher ist als das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges. Der Begriff Bildwechselfrequenz soll hierbei nicht nur dahingehend verstanden werden, dass mit jeder Periode inhaltlich neue Teilbilder dargestellt werden. Vielmehr soll damit auch der Fall erfasst sein, dass mit jeder Periode ein wiederholtes Darstellen derselben Teilbilder erfolgt.
  • In der Abbildungsvorrichtung sind die Spiegelemente vorzugsweise in einem Raster angeordnet und einzeln ansteuerbar. Einem Spiegelelement kann dann z.B. ein Bildpunkt (Pixel) des zu visualisierenden Bildes zugeordnet werden. Das Darstellen eines in der Visualisierung hell erscheinenden Bildpunktes erfolgt dann, indem das dem Bildpunkt zugeordnete Spiegelelement das von der Beleuchtungseinrichtung emittierte Licht in dasjenige Abbildungssystem ablenkt, das die optische Darstellung erzeugen soll. Ein in der Visualisierung dunkel darzustellender Bildpunkt wird hingegen von dem ihm zugeordneten Spiegelelement nicht in dasjenige Abbildungssystem abgelenkt, das die optische Darstellung erzeugen soll. Dabei ist zu beachten, dass ein hell darzustellender Bildpunkt je nachdem, welches der beiden Abbildungssysteme das Bild darstellen soll, unterschiedliche Spiegelstellungen erfordert. Ein dunkel darzustellender Bildpunkt kann z.B. durch eine dritte Spiegelstellung, die das von der Beleuchtungseinrichtung emittierte Licht weder in das eine noch in das andere Abbildungssystem reflektiert, realisiert werden.
  • Eine dritte Spiegelstellung ist nicht nötig, wenn das erste und das zweite Abbildungssystem jeweils einen Unterbrecher zum zeitweisen Unterbrechen des Strahlengangs umfassen. Diejenige Spiegelstellung, die für das eine Abbildungssystem einen hellen Bildpunkt repräsentiert, kann dann für das andere Abbildungssystem einen dunklen Bildpunkt repräsentieren und umgekehrt. Der Unterbrecher stellt dabei sicher, dass die „dunklen" Bildpunkte des einen Abbildungssystems im andern Abbildungssystem nicht als helle Bildpunkte erscheinen und so die stereoskopische Abbildung stören. Dazu unterbrechen die Unterbrecher den Strahlengang im Takt einer Unterbrechungsfrequenz, die der Frequenz entspricht, mit der eine Visualisierung im ersten bzw. zweiten Abbildungssystem erfolgt. Die Unterbrecher der beiden Abbildungssysteme unterbrechen den Strahlengang um einen halben Taktzyklus versetzt, so dass im ersten Abbildungssystem der Strahlengang unterbrochen ist, wenn das zweite Abbildungssystem eine optische Darstellung erzeugt und umgekehrt.
  • Die Unterbrecher können als mechanische Blenden, beispielsweise als drehbare Blendenräder, realisiert sein. In einer alternativen Realisierung sind die Unterbrecher elektrooptische Schalter, insbesondere elektronisch schaltbare Flüssigkristallelemente (LCD-Elemente) oder Polarisationsfilter.
  • Im zuletzt genannten Fall ist zum Polarisieren des von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichtes im Strahlengang vor den Unterbrechern ein Polarisator vorhanden. Durch das Verwenden elektrooptischer Schalter lassen sich Schwingungen, die ggf. durch rotierende Elemente entstehen können, vermeiden.
  • Das digitale Bild muss weder spaltenweise noch zeilenweise die gleiche Anzahl an Bildpunkten aufweisen wie die Spiegeleinrichtung Spiegelelemente besitzt. Es kann daher eine Zuordnungseinheit vorhanden sein, welche die Zahl der Bildpunkte des digitalen Bildes erfasst und einen oder mehrere Bildpunkte einem oder mehreren Spiegelelementen zuordnet. Weist das Bild mehr Bildpunkte auf, als Spiegelelemente vorhanden sind, so ordnet die Zuordnungseinheit einem Spiegelelement mehrere Bildpunkte zu. Weist das Bild hingegen weniger Bildpunkte auf, als Spiegelelemente vorhanden sind, so ordnet sie mehrere Spiegelelemente einem Bildpunkt zu. Wenn einem Spiegelelement mehrere Bildpunkte zugeordnet sind, kann es von der Durchschnittshelligkeit dieser Bildpunkte abhängig gemacht werden, ob das Spiegelelement einen hellen oder dunklen Punkt repräsentieren soll. Als Alternative zur Zuordnungseinheit kann die Abbildungsvorrichtung eine Berechnungseinheit umfassen, die ein digitales Bild mit einer Bildpunktzahl, die nicht der Zahl der Spiegelelemente entspricht, in ein digitales Bild umrechnet, dessen Bildpunktzahl der Zahl der Spiegelelemente entspricht.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Beleuchtungseinrichtung zum wechselweisen Emittieren von rotem, grünem oder blauem Licht geeignet. Das wechselweise Emittieren von rotem, grünem oder blauem Licht ermöglicht das Visualisieren von farbigen Bildern. Um das wechselweise Emittieren zu realisieren, kann die Beleuchtungseinrichtung mit Filtern zum Erzeugen roten, grünen und blauen Lichtes ausgestattet sein. Die Lichtquelle selbst kann dann weißes Licht ausstrahlen. In einer einfachen Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung sind die Filter auf einem drehbaren Filterrad angeordnet. In einer alternativen Ausgestaltung umfasst die Beleuchtungseinrichtung statt einer Lichtquelle zum Emittieren von weißem Licht farbige Leuchtdioden (LEDs) zum Emittieren farbigen Lichtes.
  • Auf die Filter, insbesondere das Filterrad, kann dann verzichtet werden. Auf diese Weise können Schwingungen, die aufgrund eines sich drehenden Filterrades entstehen können, vermieden werden. Der Verzicht auf das Filterrad ist besonders vorteilhaft, wenn als Unterbrecher elektrooptische Schalter Verwendung finden, d.h. auch die Unterbrecher keine Schwingungen verursachen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung sind eine erste Darstellungseinrichtung zum Darstellen des vom ersten Abbildungssystem erzeugten Bildes und eine zweite Darstellungseinrichtung zum Darstellen des vom zweiten Abbildungssystem erzeugten Bildes vorhanden. Die erste und die zweite Darstellungseinrichtung können einen ersten Projektionsschirm bzw. einen zweiten Projektionsschirm umfassen, das erste und das zweite Abbildungssystem jeweils eine Projektionslinse.
  • Außerdem wird ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere ein Operationsmikroskop, mit einer erfindsungsgemäßen Abbildungsvorrichtung zur Verfügung gestellt. Weitere mögliche optische Beobachtungsgeräte sind bspw. Teleskope oder Endoskope.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung ergeben sich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
  • 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge mäßen Abbildungsvorrichtung und
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung der in der Erfindung verwendeten Digital Micromirror Device (DMD).
  • Anhand von 1 wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung beschrieben. Die Abbildungsvorrich tung umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 10, eine Matrix 20, ein erstes Abbildungssystem 30 sowie ein zweites Abbildungssystem 40.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 10 ist mit einer weißes Licht abgebenden Lichtquelle 11, die bspw. eine Halogenlampe sein kann, und einer in 1 durch eine Linse angedeuteten Optik 13 ausgestattet. Zwischen der Lichtquelle 11 und der Optik 13 ist ein Filterrad 15 angeordnet, das sich mit einer bestimmten Rotationsfrequenz um eine senkrecht zum Filterrad verlaufende Achse 16 dreht. An dem Filterrad sind drei Filter angebracht, je einer zum Erzeugen von rotem, grünem und blauem Licht. Statt einer Halogenlampe und einem Filterrad kann die Beleuchtungseinrichtung in einer alternativen Ausführungsform auch drei Sorten farbiger Leuchtdioden, z.B. rote, grüne und blaue, zum Emittieren von farbigem Licht umfassen.
  • Mit dem von der Lichtquelle erzeugten und vom Filterrad gefilterten Licht wird ein DMD beleuchtet, das die Matrix 20 der Abbildungsvorrichtung bildet und das eine Anzahl von Spiegelelementen 21 umfasst, von denen in 1 der Einfachheit halber nur eines dargestellt ist. Jedes der Spiegelelemente 21 ist um ein Gelenk 23 kippbar und kann zwei verschiedene Kippstellungen 21, 21' einnehmen.
  • Die Anordnung der Spiegelelemente im DMD ist in 2 gezeigt, die eine Draufsicht auf das DMD zeigt. Die Spiegelelemente 21 sind in Zeilen 27 und Spalten 28 angeordnet. Es zwar nicht notwendig, dass die Zahl der Zeilen und Spalten des DMD einer gängigen Bildauflösung, bspw. 1024 × 768, 1280 × 1024 oder 1600 × 1200, entspricht, jedoch bringt dies aus Kompatibilitätsgründen Vorteile mit sich. In 2 entsprechen die hell dargestellten Spiegelelemente 21 der ersten und die dunkel dargestellten Spiegelelemente 21' der zweiten Kippstellung.
  • In der einen Kippstellung reflektiert das Spiegelelement 21 das von der Beleuchtungseinrichtung 10 kommende Licht in das erste Abbildungssystem 30, wohingegen es in der zweiten Kippstellung das Licht in das zweite Abbildungssystem 40 reflektiert (1). Die zweite Kippstellung ist in 1 durch die Bezugsziffer 21' und der Strahlengang in der zweiten Kippstellung durch gestrichelte Linien angedeutet, während der Strahlengang in der ersten Kippstellung durch durchgezogene Linien angedeutet ist. Von einem Mikroprozessor als Steuereinheit können die Spiegelelemente 21 jeweils einzeln angesteuert werden, so dass sich ihre Winkellagen unabhängig voneinander einstellen lassen. Die Winkellagen der Spiegelelemente 21 werden in bestimmten Zeitabständen, die durch eine Aktualisierungsfrequenz gegeben sind, aktualisiert. Ein typischer Wert für die Aktualisierungsfrequenz beträgt 120 Hz, sie kann jedoch auch darüber oder darunter liegen.
  • Das erste und das zweite Abbildungssystem 30, 40 umfassen jeweils eine Projektionslinse 31, 41 und einen Unterbrecher 33, 43, bspw. ein rotierendes Blendenrad, das den Strahlengang des entsprechenden Abbildungssystems 30, 40 mit einer bestimmten Frequenz, der Unterbrechungsfrequenz, unterbricht und wieder freigibt. Diese Unterbrechungsfrequenz ist mit der Bildwechselfrequenz, der Rotationsfrequenz des Filterrades und der Aktualisierungsfrequenz, mit der die Kippstellungen der Spiegelelemente aktualisiert werden, abgestimmt und entspricht zumindest bei monochromer Darstellung in der Regel der Bildwechselfrequenz. Bei farbiger Darstellung kann die Unterbrechungsfrequenz hingegen höher sein als die Bildwechselfrequenz.
  • Das Blendenrad ist lediglich beispielhaft als Unterbrecher genannt. Es können jedoch auch elektronisch schaltbare Polarisationsfiler oder andere elektrooptische Schalter als Unterbrecher verwendet werden. Falls Polaristionsfilter Verwendung finden, muß in den Strahlengang zwischen der Beleuchtungseinheit und den Abbildungssystemen zumindest ein weiterer Polarisationsfilter geschaltet werden, der dem Licht eine bestimmte Polarisation vorgibt. Dabei ist ggf. auch eine Polarisation des Lichtes durch die Reflexion an den Spiegelelementen zu berücksichtigen.
  • Außerdem umfasst die Abbildungsvorrichtung im Ausführungsbeispiel einen in den Figuren nicht dargestellten Speicher zum Speichern der Stereobilder und einen ersten und einen zweiten Schirm (ebenfalls in den Figuren nicht dargestellt), auf welche die Abbildungssysteme 30, 40 das stereoskopische Bild projizieren.
  • Ein stereoskopisches Bild umfasst zwei Teilbilder, je eines für das rechte und das linke Auge des Betrachters. Die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung visualisiert das stereoskopische Bild, indem das erste Teilbild immer mit Hilfe des ersten Abbildungssystems 30 und das zweite Teilbild immer mit Hilfe des zweiten Abbildungssystems 40 visualisiert wird. Während das erste Teilbild visualisiert wird, ist der Strahlengang im zweiten Abbildungssystem 40 durch den Unterbrecher 43 unterbrochen und umgekehrt.
  • Beim Visualisieren des ersten Teilbildes repräsentiert jedes Spiegelelement 21 einen Bildpunkt dieses Teilbildes. Nur wenn ein Bildpunkt hell erscheinen soll, reflektiert das entsprechende Spiegelelement 21 das von der Beleuchtungseinrichtung 10 ausgehende Licht in das erste Abbildungssystem 30. Soll ein Bildpunkt hingegen dunkel erscheinen, so reflektiert das entsprechende Spiegelelement 21 das Licht in das zweite Abbildungssystem 40, in dem der Strahlengang vom Unterbrecher 43 unterbrochen ist.
  • Während das erste Teilbild mittels des ersten Abbildungssystems 30 visualisiert wird, kann ein wiederholtes Aktualisieren der Kippstellung der Spiegelelemente 21 erfolgen. Dadurch lassen sich unterschiedliche Helligkeitsabstufungen eines Bildpunktes zur Darstellung seines Grau- oder Farbwertes realisieren. Je heller der Bildpunkt erscheinen soll, desto häufiger wird die Kippstellung des entsprechenden Spiegelelementes 21 dahingehend aktualisiert, dass das von der Beleuchtungseinrichtung 10 ausgehende Licht in das Abbildungssystem reflektiert wird, mit dessen Hilfe die Visualisierung erfolgt. Je dunkler der Bildpunkt erscheinen soll, desto häufiger wird die Kippstellung des entsprechenden Spiegelelementes 21 dahingehend aktualisiert, dass das Licht in das Abbildungssystem reflektiert wird, dessen Strahlengang unterbrochen ist. Das Visualisieren des zweiten Teilbildes erfolgt auf die gleiche Weise, jedoch erfolgt die Visualisierung mit Hilfe des zweiten Abbildungssystems 40. Im ersten Abbildungssystem 30 unterbricht der Unterbrecher 33 den Strahlengang, solange das zweite Teilbild visualisiert wird. Graustufen bzw. Farbwerte können anstatt über die Häufigkeit der Aktualisierung pro Einzelbild auch dadurch realisiert werden, dass ein Spiegelelement je nach darzustellendem Farb- oder Graustufenwert über einen längeren oder einen kürzeren Abschnitt der Darstellungslänge eines Teilbildes, d.h. der halben Periode der Bildwechselfreguenz, einen hellen Bildpunkt repräsentiert. Für die hellste Darstellung eines Bildpunktes repräsentiert das Spiegelelement über die gesamte Darstellungslänge des Teilbildes (entspricht der halben Darstellungslänge des stereoskopischen Gesamtbildes) einen hellen Bildpunkt, für die dunkelste Darstellung über die gesamte Darstellungslänge des Teilbildes einen dunklen Bildpunkt.
  • Die Aktualisierungsfrequenz, mit der die Kippstellung der Spiegelelemente 21 aktualisiert wird, ist vorzugsweise höher als die Unterbrechungsfrequenz und damit auch höher als die Bildwechselfrequenz, so dass für jedes Teilbild eine Anzahl von Aktualisierungen vorgenommen wird, welche die Darstellung von Graustufen oder eines Farbwertes ermöglichen. Je mehr Graustufen oder Farbwerte darstellbar sein sollen, desto höher ist die Aktualisierungsfrequenz im Verhältnis zur Unterbrecherfrequenz zu wählen. Andrerseits sollte die Bildwechselfrequenz und damit die Unterbrechungsfrequenz so hoch sein, dass das zeitliche Auflösen des Bildwechsels für das Auge des Betrachters nicht möglich ist. Insbesondere ist dann auch das Visualisieren von Filmsequenzen möglich.
  • Während beim Visualisieren von stereoskopischen Graustufenbildern lediglich ein Teilbild für das rechte und ein Teilbild für das linke Auge zu visualisieren ist, sind zum Visualisieren stereoskopischer Farbbilder insgesamt sechs stereoskopische Teilbilder nötig, nämlich je eines pro Auge und Grundfarbe, d.h. bspw. ein rotes, ein grünes sowie ein blaues Teilbild für das rechte und ein rotes, ein grünes sowie ein blaues Teilbild für das linke Auge. Für die Reihenfolge, in der diese Teilbilder visualisiert werden bestehen zwei Varianten. In der ersten Variante werden zuerst das rote, das grüne und das blaue Teilbild für das eine Auge visualisiert, bevor die entsprechenden Teilbilder für das andere Auge visualisiert werden. Andererseits ist es auch möglich gemäß der zweiten Variante nach dem Visualisieren bspw. des roten Teilbildes für das eine Auge das rote Teilbild für das andere Auge zu visualisieren und danach in gleicher Weise mit den übrigen farbigen Teilbildern fortzufahren. In der ersten Variante entspricht die Unterbrechungsfrequenz der Bildwechselfrequenz, wohingegen sie in der zweiten Variante dem Dreifachen der Bildwechselfrequenz entspricht. Die Rotationsfrequenz des Filterrades 15 entspricht in der ersten Variante dem Doppelten Bildwechselfrequenz und damit auch dem Doppelten der Unterbrechungsfrequenz, wohingegen sie in der zweiten Variante der Bildwechselfrequenz entspricht und damit ein drittel der Unterbrechungsfrequenz beträgt.
  • In der beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung werden die digitalen Bilder von einem Speicher an den DMD-Chip weitergegeben. Sie können jedoch auch online von einer bilderzeugenden oder bildemfangenden Einheit an den DMD-Chip weitergegeben werden. Ein Speicher ist in diesem Fall nicht nötig, kann jedoch bspw. in Form eines Zwischenspeichers sinnvoll sein. Eine bilderzeugende Einheit kann beispielsweise ein CCD-Chip (CCD: charge-coupled device, dt.: ladungsgekoppeltes Schaltelement) sein.
  • Die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise in ein optisches Beobachtungsgerät, wie etwa ein Operationsmikroskop mit elektrischem Tubus, bei dem die Bilder vom Objektiv auf einen oder mehrere CCD-Chips abgebildet werden, integrieren. Der CCD-Chip bzw. die CCD-Chips geben die digitalen Bilder online an den DMD-Chip der Abbildungsvorrichtung weiter, von der sie zur Visualisierung von den Abbildungssystemen auf Schirme projiziert werden. Die Schirme stellen die Okulare für den handelnden Chirurgen dar. Ein solches elektronisches Operationsmikroskop bietet u.a. die Möglichkeit, die digitalen Bilder gleichzeitig an mehrere erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtungen weiterzugeben, so dass bspw. mehrere Chirurgen dasselbe Bild betrachten können.

Claims (18)

  1. Abbildungsvorrichtung zum stereoskopischen Visualisieren von Bildern, insbesondere von digitalen Bilden, mit – einer Beleuchtungseinrichtung (10) zum Emittieren von Licht, – einem ersten Abbildungssystem (30) zum Erzeugen einer optischen Darstellung, und – einer Spiegeleinrichtung (20) mit einer Anzahl von Spiegelelementen (21), welche jeweils mindestens eine erste und eine zweite ansteuerbare Spiegelstellungen (21, 21') aufweisen, wobei die erste Spiegelstellung (21) geeignet ist, das von der Beleuchtungseinrichtung (10) emittierte Licht in das erste Abbildungssystem (30) abzulenken, dadurch gekennzeichnet, dass – ein zweites Abbildungssystem (40) zum Erzeugen einer optischen Darstellung vorhanden ist, – wobei die zweite Spiegelstellung (21') geeignet ist, das von der Beleuchtungseinrichtung (10) emittierte Licht in das zweite Abbildungssystem (40) abzulenken.
  2. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelelemente (21) in einem Raster angeordnet und einzeln ansteuerbar sind.
  3. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Abbildungssystem (30, 40) jeweils einen Unterbrecher (33, 43) zum zeitweisen Unterbrechen des Strahlengangs umfassen.
  4. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrecher (33, 43) mechanische Blenden sind.
  5. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrecher (33, 43) durch elektooptische Schalter realisiert sind.
  6. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrooptischen Schalter elektronisch schaltbare Flüssigkristallelemente sind.
  7. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polarisator zum Polarisieren des von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichtes im Strahlengang vor den Unterbrechern (33, 43) angeordnet ist und die Unterbrecher (33, 43) Polarisationsfilter sind.
  8. Abbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuordnungseinheit vorhanden ist, welche die Zahl der Bildpunkte des digitalen Bildes erfasst und einen oder mehrere Bildpunkte einem oder mehreren Spiegelelementen (21) zuordnet.
  9. Abbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Berechnungseinheit vorhanden ist, die ein digitales Bild mit einer Bildpunktzahl, die nicht der Zahl der Spiegelelemente (21) entspricht, in ein digitales Bild mit einer der Zahl der Spiegelelemente (21) entsprechenden Bildpunktzahl umrechnet.
  10. Abbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (10) zum wechselweisen Emittieren von rotem, grünem oder blauem Licht ausgestaltet ist.
  11. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (10) eine Lichtquelle (11) zum Emittieren weißen Lichts und Filter (15) zum Erzeugen von rotem, grünem und blauem Licht aus dem weißen Licht umfasst.
  12. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter auf einem drehbaren Filterrad (15) angeordnet sind.
  13. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (10) verschiedenfarbige LEDs zum Emittieren farbigen Lichts umfasst.
  14. Abbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Darstellungseinrichtung zum Darstellen des vom ersten Abbildungssystem (30) erzeugten Bildes und eine zweite Darstellungseinrichtung zum Darstellen des vom zweiten Abbildungssystem (40) erzeugten Bildes vorhanden sind.
  15. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Darstellungseinrichtung einen ersten Projektionsschirm bzw. einen zweiten Projektionsschirm umfassen.
  16. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Abbildungssystem (30, 40) jeweils eine Projektionslinse (31, 41) umfassen.
  17. Optisches Beobachtungsgerät mit einer Abbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
  18. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Operationsmikroskop ist.
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