DE4112755C2 - Vorrichtung zum Betrachten von stereoskopischen Bildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betrachten von stereoskopischen Bildern, die sich mit der durch einen Sensor bestimmten Orientierung des Kopfes ändern, mit Hilfe von optischen Abbildungselementen.

In der Patentanmeldung P 40 08 358.6 ist eine durchsich­ tige Flüssigkristallanzeige vorhanden, die durch eine punktförmige Lichtquelle beleuchtet ist. Die Flüssig­ kristallanzeige muß klein sein und Lichtstrahlen, die stark abgelenkt sind, sind nicht in der Lage, eine durch­ sichtige Flüssigkristallanzeige gut zu beleuchten. Diese Lösung garantiert daher keine gute Bildqualität.

Es ist bereits bekannt, in einem stereoskopischen Betrach­ tungssystem einen Hohlspiegel als abbildendes Element zu verwenden (US-PS 38 33 300).

Es ist auch bereits ein Verfahren zum Betrachten von stereoskopischen Bildern, die sich mit der durch einen Sensor bestimmten Orientierung des Kopfes ändern, mit Hilfe von optischen Abbildungselementen bekannt.

Bei diesem Verfahren ändert sich zwar das Bild, wenn der Beobachter seinen Kopf bewegt. Die Bilder, die der Be­ trachter aber sieht bzw. die in sein natürliches Blickfeld mit halbdurchlässigen Spiegeln eingespiegelt werden, sind Computer generierte Bilder und zeigen lediglich Markierun­ gen oder andere Symbole. Der Sehvorgang selbst ist völlig normal (GB-PS 22 06 421).

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, mit der Stereobilder bequem und möglichst weitgehend unter Anpassung an die natürlichen Gegeben­ heiten betrachtet werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art vorgeschlagen, die durch die im Pa­ tentanspruch 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Es ist dabei vorgesehen, daß Bilder in Form von Bildstrah­ len von der punktförmigen Bildquelle der Bildschirmanzeige betrachtet werden und unterschiedlichen Bildrichtungen entsprechen. Die entsprechenden Bilder können mit Sätzen der Fernsehkameras gemacht werden. Wendet nun der Bet­ rachter seinen Kopf, so wird das gezeigte Bild gewechselt. Wie beim natürlichen Schauen ändert sich also das Bild mit der Blickrichtung. Dadurch, daß ein punktförmiger Bildstrahl verwendet wird, führt nach dem Prinzip der Loch­ kamera von jedem Bildpunkt nur ein einzelner Lichtstrahl zum Auge, so daß das Bild in jeder Entfernung scharf ist. Insofern ist ein akkomodationsfreies Betrachten des Bildes möglich, was das Betrachten sehr bequem macht. Durch die optischen Abbildungselemente, d. h. Hohlspiegel, können andererseits alle Bildstrahlen von der punktförmigen Bild­ schirmanzeige am Ort der Pupille fokussiert werden, so daß alle Bildstrahlen, auch solche, die abgelenkt sind, in das Auge fallen. Man erhält dadurch und auf diese Weise ein sehr großes Blickfeld, d. h. ein Bild ohne Rand.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform werden alle Bild­ strahlen auf die Netzhaut gelangen, wo sie in jedem Fall (auch wenn diese vorteilhafte Ausführungsform nicht ver­ wendet wird) scharf abgebildet werden, da sie von einer punkt­ förmigen Bildquelle ausgehen. Auf der Netzhaut haben alle fallende Bildstrahlen genauso ähnliche Bildrichtungen wie beim normalen Schauen.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Vorrichtung eine Verschlußblende aufweist, die das Bildfeld verdunkelt, wenn von einem Bild zum nächsten gewechselt wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die optischen Abbildungselemente zwei Hohlspiegel auf, so könn­ en die Krümmungen bzw. Spiegelflächen so gewählt werden, daß sich die Verzerrungen aufheben. Dabei ist zweckmäßig­ erweise der Hohlspiegel ein rotationsellipsoidaler Spiegel, damit man das seitlich angeordnete Bild besser betrachten kann.

Wenn die Vorrichtung Einrichtungen zum Schwenken des Bildträgers um die optische Achse aufweist, so kann auch erreicht werden, daß sich das betrachtete Bild bei Neigen des Kopfes entsprechend ändert, wodurch der natürliche Betrachtungseindruck weiter erhöht wird.

Als punktförmige Bildquellen haben sich Hohlkörper beson­ ders vorteilhaft erwiesen, die eine punktförmige Öffnung und eine Bildschirmanzeige haben.

Weiterhin ist vorgesehen, daß der Bildträger eine Bild­ schirmanzeige ist und entsprechend der Kopfstellung variiert wird, wobei die Vorrichtung einen Sensor zum Feststellen der Kopfänderungen aufweist. Außerdem sind Einrichtungen zum Verschwenken der punktförmigen Bildquelle um die optische Achse vorgesehen.

Der Brennpunkt der Abbildungsstrahlen im Bereich der Pupille befindet sich in ständiger Vibration. Dadurch sind Blickrichtungen des Auges in den extremen Positionen weitgehend erhöht und die Bildfläche an der Netzhaut ist größer.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 von vorne eine Vorrichtung zum Betrachten von stereoskopischen Bildern

Fig. 2 von oben die Vorrichtung nach Fig. 1, und

Fig. 3 den Strahlengang bei der Vorrichtung zum Betrachten von stereoskopischen Bildern.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung der Erfindung von vorne gezeigt, d. h. von der Seite, die vom Betrachter wegweist. Die Vorrichtung hat eine brillenähnliche Form, wobei an die Stelle der Brillengläser Hohlspiegel 4 treten, die durch einen Nasenbügel 10 und eine Vibrationsanlage 19 miteinander verbunden sind und deren verspiegelte Innenwölbung zum Betrachter gerichtet ist. Punktförmige Bildquellen 1 sind beweglich in einem Halterahmen 11 gelagert. Die Bilder änd­ ern sich, wenn ein Sensor 8, der als Gyroskop ausgebildet ist, eine Änderung der Ausrichtung des Kopfes feststellt. Durch zusätzlichen Spiegel kann man, wie oben erwähnt, Verzerrungen aufheben.

Fig. 2 zeigt die Ausführungsform nach Fig. 1 von oben. Zu­ sätzlich zu den dort erwähnten Teilen sind noch Ohrenbügel 12 der brillenähnlichen Vorrichtung, eine Schwenklagerung 13 mit einer Vibrationsanlage 19 für den Hohlkörper 1 mit punktförmiger Öffnung 9. Wenn der Betrachter den Kopf neigt, kann der Hohlkörper 1 um die optische Achse geschw­ enkt werden. Zum Bewegen des Hohlkörpers 1 benutzt man einen Elektromotor 14. Art und Intensität der Vibrationen in den Vibrationsanlagen 19 sind regulierbar.

Fig. 3 zeigt den Strahlengang bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2. Wie man erkennt, ist der Hohlkörper 1 als Hohlraum ausgebildet, der die Bildschirmanzeige 2 aufweist z. B. eine Flüssigkristallanzeige oder Bildschreibröhre. Die gesamten Bildstrahlen treten aus der Öffnung 9, die im we­ sentlichen punktförmig ist, heraus, so daß die Bildquelle eine punktförmige Bildquelle ist.

In Fig. 3 ist mit 15 noch die vordere Stirnwand der punkt­ förmigen Bildquelle 1, die fest mit einem Halterahmen 11 verbunden ist, bezeichnet, in der sich die Öffnung 9 befin­ det. Eine Verschlußblende 3 unterbricht den Bildstrahl, wenn der Betrachter die Lage seines Kopfes ändert. Ände­ rungen der Lage des Kopfes stellt Sensor 8 fest. Ände­ rungen in der waagerechten bzw. senkrechten Richtung sind elektronisch erfolgt, in der nach Bewegung des Kopfes das Bild der entsprechenden anderen Fernsehkameras auf die Bildschirmanzeige 2 gegeben wird. Beim Neigen des Kopfes bleibt die punktförmige Bildquelle 1 mit Hilfe der Elektromotoren 14 in der ursprünglichen Lage. Mit 16 ist der Brennpunkt am Ort der punktförmigen Bildquellen 1 bezeichnet. Die von hieraus ausgehenden Bildstrahlen werden im Punkt 17 vereinigt. Punkt 17 ist gleichzeitig der Ausgangspunkt der Abbildung durch den zweiten Spiegel 4. Alle Bildstrahlen werden dann am Ort der Pupille fokussiert, der bei 18 angeordnet ist. Mit Hilfe der Vibrationsan­ agen 19 befindet sich Brennpunkt 18 in ständiger Vibration.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Betrachten von stereoskopischen Bildern, die sich mit der durch einen Sensor bestimmten Orientie­ rung des Kopfes ändern, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Hohlkörper (1) mit einer Bildschirm­ anzeige (2) im Inneren und einer punktförmigen Öffnung (9) ausgehenden Bildstrahlen mit Hilfe von zwei rotation­ sellipsoidalen Hohlspiegeln (4, 5) so abgelenkt werden, daß die von der punktförmigen Öffnung ausgehenden Stra­ hlen in die Augenpupille des Betrachters fokussiert wer­ den.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Verschlußblende (3) aufweist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (13, 14) zum Verschwenken des Hohlkörpers (1) um die optische Achse aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Vibrationsanlagen (19) aufweist.