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Die
Erfindung betrifft eine Abbildungsvorrichtung zum stereoskopischen
Visualisieren insbesondere digitaler Bilder sowie ein optisches
Beobachtungsgerät,
insbesondere ein Operationsmikroskop, mit einer solchen Abbildungsvorrichtung.
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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.
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Ein
Auflichtprojektor ist bspw. aus
EP 0 631 445 A1 bekannt. Dort ist ein Abbildungssystem
mit 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 A1 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.
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Aus
AU 8042394 A 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.
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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.
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Die
JP 08227054 A beschreibt
eine stereoskopische Abbildungsvorrichtung, bei der von einem LED-Feld
ausgehendes Licht mittels eines rotierenden Spiegels abwechselnd
in den rechten und den linken Stereokanal der Vorrichtung reflektiert
wird.
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Die
JP 58102917 A beschreibt
eine stereoskopische Faser-Abbildungsvorrichtung mit zwei optischen
Fasern und einem drehbaren Spiegel, welcher eine Öffnung aufweist.
In einer ersten Drehstellung reflektiert der Spiegel Licht zum Beleuchten
eines Objektes in die erste Faser. Licht, das vom Objekt kommend
durch die zweite Faser geleitet wird, tritt in dieser Drehstellung
durch die Öffnung
im Spiegel hindurch und gelangt so in das eine Auge des Betrachters.
In einer zweiten Drehstellung reflektiert der Spiegel Licht zum
Beleuchten eines Objektes in die zweite Faser. In dieser zweiten
Drehstellung tritt Licht, welches vom Objekt stammt und durch die erste
Faser geleitet wird, durch die Öffnung
des Spiegels hindurch, so dass das Licht in das andere Auge des Betrachters
gelangt.
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JP 2001-117049 A beschreibt
eine 3D-Betrachtungsvorrichtung, in welcher ein erster LED-Satz
und ein zweiter LED-Satz Verwendung finden, um jeweils drei farbige
Lichtstrahlen für
das linke und das rechte Auge eines Betrachters zu emittieren. Die
farbigen Lichtstrahlen werden mittels einer Modulationseinrichtung,
die bspw. eine DMD sein kann, moduliert. In der einen Spiegelstellung
reflektiert die DMD das Licht in Richtung auf den Betrachter, in
der anderen Spiegelstellung nicht. Ob das von der DMD zum Betrachter
reflektierte Licht in das rechte oder das linke Auge des Betrachters
gelangt, hängt
davon ab, von welchem LED-Satz das Licht stammt.
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Die
DE 196 06 424 A1 beschreibt
eine Anordnung zur stereoskopischen Betrachtung, in der ein Zwischenbild
auf einer DMD erzeugt wird, das abwechselnd in ein linkes und ein
rechtes optisches System eingespiegelt wird.
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Die
DE 195 42 827 A1 offenbart
eine Anordnung zum Betrachten stereoskopischer Bilder, bei der zwischen
einem Objektiv und einem Binokulartubus eine Kippspiegelanordnung
vorgesehen ist, auf der ein Zwischenbild entsteht und welche die
stereoskopischen Teilstrahlengänge
abwechselnd dem einen und dem anderen Betrachterauge zuordnet. Die Kippspiegelanordnung
kann als DMD oder als Galvanometerspiegel ausgestaltet sein.
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Die
DE 2 231 524 A beschreibt
eine Anordnung zum stereoskopischen Darstellen von Raumbildern,
in der die Teilbilder den Augen eines Betrachters zeitlich nacheinander
dargeboten werden. Während
das eine Telbild dargeboten wird, wird das andere Teilbild mittels
eines elektrooptischen Schalters ausgeblendet.
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Die
DE 100 65 050 A1 offenbart
ein stereoskopisches Darstellungssystem, in dem rechte und linke
Teilbilder zeitlich sequentiell auf einem einzigen Display, das
in einem Ausführungsbeispiel
als DMD ausgestaltet ist, dargestellt werden. Zum Darstellen der
Bildinformationen für
das rechte und das linke Auge sind zwei Teilstrahlengänge vorgesehen.
Mittels einer Umschalteinrichtung, die bspw. ein Polarisationsschalter
sein kann, werden die auf dem Display (der DMD) dargestellten Bildinformationen
aus einem gemeinsamen Teil des Beobachtungsstrahlenganges alternierend
in die beiden Teilstrahlengänge eingekoppelt.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Abbildungsvorrichtung
zum binokularen stereoskopischen Visualisieren insbesondere digitaler
Bilder zur Verfügung
zu stellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere
ein Operationsmikroskop, mit einer erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung zur
Verfügung
zu stellen.
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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.
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Gemäß Anspruch
1 umfasst eine Abbildungsvorrichtung zum stereoskopischen Visualisieren
von digitalen Bildern, eine Beleuchtungseinrichtung zum Emittieren
von Licht, ein erstes Abbildungssystem zum Erzeugen einer optischen
Darstellung, ein zweites 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 und die zweite Spiegelstellung
geeignet ist, das von der Beleuchtungseinrichtung emittierte Licht
in das zweite Abbildungssystem abzulenken. In der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung
sind die Spiegelelemente in einem Raster angeordnet und einzeln
ansteuerbar. Einem Spiegelelement ist ein Bildpunkt (Pixel) des
zu visualisierenden Bildes zugeordnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Außerdem wird
ein optisches Beobachtungsgerät,
insbesondere ein Operationsmikroskop, mit einer erfindsungsgemäßen Abbildungsvorrichtung
zur Verfügung
gestellt. Weitere mögliche
optische Beobachtungsgeräte
sind bspw. Teleskope oder Endoskope.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung ergeben
sich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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1 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung
und
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2 zeigt
eine schematische Darstellung der in der Erfindung verwendeten Digital
Micromirror Device (DMD).
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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.
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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.
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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.
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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 ist
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.
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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.
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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.
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Das
Blendenrad ist lediglich beispielhaft als Unterbrecher genannt.
Es können
jedoch auch elektronisch schaltbare Polarisationsfilter oder andere elektrooptische
Schalter als Unterbrecher verwendet werden. Falls Polarisationsfilter
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.
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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.
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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.
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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.
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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 Bildwechselfrequenz,
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.
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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.
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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.
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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.
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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.