DE4324880A1 - Verfahren zur Erzeugung eines stereoskopischen Bildes - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erzeugung eines stereoskopischen Bildes gemaß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, ein stereoskopisches Bild mit Hilfe von zwei Bilddarstellungsvorrichtungen, zwei Bildsignalprozessoren und eines speziellen Bildsignalprozessors zu erzeugen. Der spezielle Bildsignalprozessor erstellt aus zwei Kamerabildern ein pixelförmiges Bild für das rechte und linke Auge, so daß ein stereoskopischer Bildeffekt entsteht. Es werden jeweils 50% der Pixel von den Kamerabildern genutzt. Der spezielle Bildsignalprozessor ist sehr komplex und schwierig zu entwerfen, da der Stromkreis jeweils für die Bilddarstellung des rechten und linken Auges bei jedem Pixel eine Umschaltung vornehmen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und billige Anordnung zu schaffen, welche über eine pixelförmige Darstellung ein stereoskopisches Bild visualisiert. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemaße Anordnung erfaßt über eine optische Einheit ein Objekt, und durch eine unterschiedliche Polarisation der Strahlen wird ein stereoskopisches Bild auf einer Bilddarstel­ lungsvorrichtung abgebildet. Die optische Einheit ist in zwei optische Einheiten zur Erfassung des Objektes geteilt bzw. unterteilt, wobei die eine optische Einheit den Bildbereich für das linke Auge und die andere optische Einheit den Bildbereich für das rechte Auge erfaßt. Jede optische Einheit wird mit einer ersten Polarisationseinheit linear polarisiert. Diese Polari­ sation wird mit versetzten Winkeln durchgeführt, wobei dieser Winkel vorzugsweise 90° betragt. Die polarisierten Strahlen der ersten Polarisationseinheit treffen auf eine zweite Polarisa­ tionseinheit und werden durch diese Polarisationseinheit der Bilddarstellungsvorrichtung zugeführt.

Das zu erfassende Objekt wird also mit zwei Optiken erfaßt, wobei durch die Polarisation der Strahlen jede Optik speziell für ein Auge die Erfassung ermöglicht. Die polarisierten Strahlen werden auf der Bilddarstellungsvorrichtung als eine pixelweise polarisierte Matrix abgebildet, so daß der Eindruck eines stereoskopisches Bildes entsteht.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird das Objekt über zwei optische Einheiten erfaßt und die Strahlen über Formationseinheiten einer linsenförmigen Anordnung zugeführt. Diese linsenförmige Anordnung besteht aus mehreren nach oben gewölbten Linsen die nebeneinander angeordnet sind, wobei die Anordnung als Ganzes eine ebene Unterseite besitzt. Diese linsenförmige Anordnung ist durch die Wölbung in der Lage, die Strahlen zu trennen und auf der Bilderfassung- bzw. Bilddarstellungsvorrichtung das erfaßte Objekt pixelförmig darstellt, so daß der Eindruck eines stereoskopischen Bildes entsteht. Die linsenförmige Anordnung kann vorzugsweise durch eine prismaförmige Anordnung ersetzt werden.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß nur eine Bilddarstellungsvor­ richtung verwendet wird. Es wird weiterhin nur ein Bildsignal­ prozessor für die Bilddarstellungsvorrichtung benötigt. Ein spe­ zieller Bildsignalprozessor zur Projektion des Bildes auf einer Bilddarstellungsvorrichtung ist nicht notwendig. Desweiteren wird auch das Synchronsignal für die Kameras und den speziellen Bildsignalprozessor nicht benötigt. Es werden 100% der Pixel für die Bilddarstellung verwendet. Die Anordnung visualisiert ein pixelförmiges Bild, welches den Eindruck eines stereoskopi­ schen Bildes in einfacher und billiger Weise realisiert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemaße Verfahren,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemaßen Verfahrens und

Fig. 3 ein nächstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemaßen Verfahrens.

Fig. 4-12 zeigen weitere Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 stellt das erfindungsgemäße Verfahren dar. Ein Objekt O wird über zwei optische Einheiten 1l, 1r erfaßt. Die optischen Einheiten leiten den Strahlengang auf die jeweiligen ersten Polarisationseinheiten 2l, 2r. Die Polarisationseinheiten 2l, 2r leiten die vorzugsweise senkrecht zueinander polarisierten Strahlen weiter an eine zweite Polarisationseinheit 3. Von dort gelangen die Strahlen vorzugsweise senkrecht auf die Bilddarstellungsvorrichtung 4. Dort werden die pixelweise unterschiedlich polarisierten Strahlen für das linke und rechte Auge Bl, Br abgebildet und vermitteln den Eindruck eines stereoskopisches Bildes auf der Bilddarstellungsvorrichtung 4. Die Bilddarstellungsvorrichtung 4 kann durch eine Bilderfassungsvorrichtung ersetzt bzw. ergänzt werden, so daß eine Weiterverarbeitung zur Übertragung oder Aufzeichnung möglich ist. Die Bilderfassungsvorrichtung könnte z. B. ein CCD sein.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die optischen Einheiten 1l, 1r erfassen ein Objekt O (hier nicht dargestellt) und leiten die Strahlen über Spiegel 5 auf die Po­ larisationseinheiten 2l, 2r. Von dort gelangen die Strahlen wie­ derum auf die Polarisationseinheit 3 und werden zur Bilddarstel­ lungsvorrichtung 4 weitergegeben.

Fig. 3 stellt ein nächstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Die optischen Einheiten 1l, 1r erfassen ein Objekt (hier nicht dargestellt). Die optische Einheit 1l leitet den Strahlengang über die zugehörige Polarisationseinheit 2l auf den Strahlentrenner 6. Die optische Einheit 1r leitet den Strahlengang auf einen Spiegel 5, welcher die Strahlen auf die zugehörige optische Einheit 2r weitergibt. Von der optischen Einheit 2r gelangen die Strahlen auf den Strahltrenner 6. Der Strahltrenner 6 leitet die Strahlen der optischen Einheiten 1l, 1r auf die Polarisationseinheit 3, und von dort aus gelangen die Strahlen auf die Bilddarstellungsvorrichtung 4.

Die Bilddarstellungsvorrichtung und Bilderfassungsvorrichtung sind vorzugsweise für die dreidimensionale Darstellung bzw. Er­ fassung ausgelegt.

Fig. 4 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Die optischen Einheiten 1l, 1r leiten die Strahlen über Formationseinheiten 13l, 13r weiter zu einer linsenförmigen Anordnung 1l. Die Formationseinheiten 13l, 13r sorgen dafür, daß jeweils die Strahlen für den linken Bildbereich und für den rechten Bildbereich auf die linsenförmige Anordnung treffen und von dort zur Bilddarstellungsvorrichtung 10 gelangen, welche wiederum pixelweise für das linke und rechte Auge Bl, Br ein stereoskopisches Bild abbildet.

Fig. 5 zeigt die optischen Einheiten 1l, 1r, die linsenförmige Anordnung 1l und die Bilddarstellungsvorrichtung 10. Die optischen Einheiten 1l, 1r sind derart über der linsenförmigen Anordnung 1l angebracht, daß die austretenden Strahlen der optischen Einheit 1l, 1r auf die gewölbte Oberfläche der linsenförmigen Anordnung 1l gelangen und durch die Brechung der Strahlen jeweils eine pixelweise Zuordnung auf der Bilddarstellungsvorrichtung 10 für das linke und rechte Auge Bl, Br gewährleitet wird.

Fig. 6 ist eine vergrößerte Darstellung der über die rechte optische Einheit erfaßten Strahlen. Die Strahlen gelangen auf die linsenförmige Anordnung 1l, und durch die Brechung der Strahlen in der linsenförmigen Anordnung 1l gelangen die Strahlen auf die vorgesehenen rechten Pixel Br der Bilddarstel­ lungsvorrichtung 10.

Fig. 7 zeigt, wie über die optischen Einheiten 1l, 1r die Strahlen über die Spiegel 5, die linsenförmige Anordnung 1l zur Bilderstellungseinheit 10 gelangen.

Fig. 8 stellt statt der linsenförmigen Anordnung 1l eine prismaförmige Anordnung 12 dar. Die Strahlen der linken optischen Einheit li und der rechten optischen Einheit ri werden vor der prismaförmigen Anordnung 12 erfaßt und an die Bilddarstellungsvorrichtung 10 weitergegeben.

Fig. 9 ist eine vergrößerte Darstellung der prismaförmigen Anordnung. Es sind hier drei Strahlen li aufgeteilt in X, Y und Z. Der linke Strahl X trifft auf die Seite U des Prismas, und durch eine zu geringe Brechung des Strahls gelangt dieser zu einem sogenannten Linsenschild ls, so daß der Strahl nicht auf ein Pixelfeld gelangt, welches der rechten optischen Einheit vorbehalten ist. Der Strahl Y gelangt wie gewünscht durch die Brechung auf einen linken Pixelbereich Bl. Der Strahl Z tritt auf die Kante V der pixelförmigen Anordnung 12 auf und gelangt durch die unterschiedlichen Brechungen nicht mehr aus der prismaförmigen Anordnung 12 zur Bilddarstellungsvorrichtung 10.

Fig. 10 zeigt wiederum die linsenförmige Anordnung 11, welche mit der Bilddarstellungsvorrichtung 10 in direkter Verbindung steht. Die Strahlen ri der rechten optischen Einheit 1r, hier nicht dargestellt, gelangen durch Brechung auf einen rechten Pixelbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 10.

Fig. 11 zeigt die Unterteilung der Bilddarstellungsvorrichtung 10 für eine vierfache Pixeldarstellung. Die Aufteilung ist alternierend a, b, c, d. Der Strahlengang ist in Fig. 12 zu sehen. Die optischen Einheiten 1a, 1b, 1c und 1d erfassen das hier nicht dargestellte Objekt. Die Strahlen werden von den optischen Einheiten zur linsenförmigen Anordnung 11 geleitet. Durch Brechung der Strahlen gelangen sie zu dem jeweiligen Matrixfeld a, b, c, d der optischen Einheit.

Claims (11)

1. Verfahren zur Erzeugung eines stereoskopischen Bildes, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Einheit (1) ein Ob­ jekt (O) erfaßt und durch die unterschiedliche Polarisation und/oder über eine linsenförmige Anordnung (11) ein stereoskopisches Bild auf einer Bilderfassungsvorrichtung und/oder Bilddarstellungsvorrichtung (4) abgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einheit (1) in zwei optische Einheiten (1l, 1r) zur Erfassung des Objektes (O) geteilt bzw. unterteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Einheit (1l, 1r) linear polarisiert wird, wobei die ersten Polarisationseinheiten (2l, 2r) mit versetztem Winkel die Polarisation durchführen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, um den die ersten Polarisationeinheiten (2l, 2r) gegeneinander versetzt sind, vorzugsweise 90° beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polarisierten Strahlen der ersten Polarisationseinheiten (2l, 2r) auf eine zweite Polarisationeinheit (3) treffen und der Bilddarstellungsvorrichtung (4) zugeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über Spiegel (5) der Strahlengang der optischen Einheiten (1l, 1r) auf die ersten Polarisationseinheiten (2l, 2r) gelenkt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polarisierten Strahlen der ersten Polarisationseinheiten (2l, 2r) über einen Strahltrenner auf die zweite Polarisation­ einheit (3) treffen und der Bilddarstellungsvorrichtung (4) zugeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der optischen Einheit (1) Formationseinheiten (13) angeordnet sind, die die Strahlen zu der linsenförmigen Anordnung (11) führen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die linsenförmige Anordnung (11) aus mehreren nach oben gewölbten Linsen besteht, die nebeneinander angeordnet sind, und die Anordnung als Ganzes eine ebene Unterseite besitzt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen der optischen Einheiten (1l, 1r) durch die linsenförmigen Anordnung (11) jeweils für das linke und rechte Auge (Bl, Br) pixelweise das erfaßte Objekt (O) abbilden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die linsenförmige Anordnung (11) durch eine prismaförmige Anordnung (12) ersetzt wird.