-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur optischen Manipulation
von zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen.
-
Das
normale menschliche Sehen ist stereoskopisch. Das heißt, dass
das menschliche Gehirn die Entfernung zu einem Gegenstand einschätzen kann, indem
es Unterschiede zwischen den von jedem Auge aus unterschiedlichen
Positionen erfassten Bildern vergleicht. Der Augenabstand beträgt typischerweise
63 mm, aber die Fähigkeit,
relative Entfernungen zu interpretieren, ist immer noch gegeben,
wenn dieser Bilderfassungsabstand künstlich vergrößert wird,
zum Beispiel mit einem Fernglas, oder künstlich verkleinert wird, zum
Beispiel mit einem Mikroskop oder einem Endoskop.
-
Früher wurden
stereoskopische Bilder mit Hilfe von zwei Kameras und komplexen
Mitteln, mit denen die resultierenden Bilder getrennt zu jedem Auge
gelenkt wurden, erfasst. In einigen Fällen wurden getrennte, aber
miteinander verbundene Projektoren zusammen mit einer Polarisationsbrille
verwendet, um die auf einem Bildschirm überlagerten Bilder zu trennen.
Eine Variation davon, die normalerweise zu Videozwecken verwendet
wird, besteht darin, derselben Kamera abwechselnd linke und rechte
Bilder zu zeigen. Die Bilder erscheinen zeitlich abwechselnd und/oder
als Streifen auf einem Bildschirm, entweder horizontal oder vertikal.
Alle diese bekannten Systeme wirken sich nachteilig auf die Bildqualität aus, es
sei denn, es werden weitere Komplikationen in Form eines Speichers
eingeführt,
um die Lücken bei
jedem der stereoskopischen Bilder zu füllen. Solche zusätzlichen
Komplikationen erfordern eine ganz spezielle und komplizierte Elektronik,
die außerdem die
zusammengesetzten Komponenten jedes Bildes zu dem entsprechenden
menschlichen Auge lenken muss.
-
Ein
passives optisches System ist aus dem Britischen Patent Nr. GB-A-2236198
bekannt. In diesem Patent werden landschaftsartige Bilder von getrennten
Linsen neu ausgerichtet, so dass jedes Bild gleichzeitig das halbe
Blickfeld einer einzigen Kamera ausfüllt und ohne dass die Proportionen
der Bilder längs
einer Achse komprimiert sind. Im Wesentlichen werden die Bilder
in ihrer eigenen Ebene 90° gegen den
Uhrzeigersinn gedreht und einer einzigen Kamera so gezeigt, dass
ihre längsten
Seiten aneinandergrenzen. Bei Darstellung auf einem Fernsehschirm oder
Bildschirm bedeutet dies, dass jede Abtastzeile, jedes Feld und
jeder Rahmen zu beiden Bildern beiträgt. Bei den meisten elektronischen
stereoskopischen Betrachtungssystemen ist dies nicht der Fall. Ein
Fernsehschirm wird normalerweise auf jeder zweiten Zeile (Feld 1)
abgetastet und dann auf den Zeilen dazwischen (Feld 2), und viele
elektronische stereoskopische Betrachtungssysteme widmen ein Feld
dem linken Auge und das andere Feld dem rechten Auge. Diese bekannten
elektronischen stereoskopischen Betrachtungssysteme werden als rasterfrequente
Betrachtungssysteme beschrieben. Das Flimmern ist eine bekannte
Komplikation, da sich die Bilder abwechseln, wenn sie jedem Auge
der Reihe nach gezeigt werden. Beim monoskopischen Fernsehen ergeben
zwei aufeinander folgende Felder einen ganzen Rahmen.
-
Eine
passive optische Betrachtungsvorrichtung ist in dem Britischen Patent
Nr. GB-A-2283877 offenbart. Dies stellt zwar eine beachtliche Verbesserung
gegenüber
vielen bekannten Arten von stereoskopischen Betrachtungsvorrichtungen
dar, doch sind bei der Vorrichtung des Britischen Patents Nr. 2283877
die Bilder um 90° gedreht,
wozu Bilder, die zum Beispiel auf einem Fernsehschirm betrachtet werden,
so sein müssen,
dass der Fernseher um 90° gedreht
werden muss. Dies kann unpraktisch sein.
-
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das oben genannte Problem
zu umgehen bzw. zu vermindern.
-
Demzufolge
stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur optischen
Manipulation von zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen bereit,
die ein geschlossenes Gehäuse
(54) und drei Öffnungen in
dem Gehäuse
umfasst, wobei eine Öffnung
eine photographische Schnittstelle bildet und die beiden anderen Öffnungen
eine menschliche Schnittstelle bilden,
wobei die Öffnungen
das Licht von der menschlichen Schnittstelle zu der photographischen
Schnittstelle zur Aufzeichnung durch eine Kamera oder von der photographischen
Schnittstelle zu der menschlichen Schnittstelle für jedes
Auge des Menschen in einer Richtung parallel zu der des bei der
anderen Schnittstelle eintretenden Lichts ohne Links-Rechts-Bildumkehr zwischen
der photographischen Schnittstelle und der menschlichen Schnittstelle
gelangen lassen;
wobei die Vorrichtung durch mindestens vier
reflektierende Flächen
(56, 58, 60, 62) gekennzeichnet
ist, die Licht längs
dreier zueinander senkrechter Achsen lenken und jeweils mit einer
Kante auf einer gemeinsamen flachen Ebene liegen, die außerdem die
Teilungslinie zwischen benachbarten stereoskopischen Landschaftsaufnahmen
enthält,
die an der photographischen Schnittstelle präsentiert werden, wodurch die
Vorrichtung bewirkt, dass stereoskopische Landschaftsaufnahmen,
die nebeneinander liegen, wobei eine Aufnahme für das linke Auge links von
einer Aufnahme für
das rechte Auge liegt und die kürzesten Abmessungen
nebeneinander liegen, und die sich an der menschlichen Schnittstelle
befinden, an der photographischen Schnittstelle übereinander gestapelt werden.
-
Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist dergestalt, dass Bilder
betrachtet werden können, ohne
dass man die Bildquelle auf ihrer Basis um 90° drehen muss.
-
Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst einen ersten Strahlengang,
um eine erste der zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen zu
transportieren, und einen zweiten Strahlengang, um eine zweite der
zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen zu transportieren.
-
Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, bei
der die vier reflektierenden Flächen
eine der zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen neu ausrichten,
so dass die stereoskopischen Landschaftsaufnahmen im Landschaftsformat
an einem ersten Ende des ersten und des zweiten Strahlengangs nebeneinander
liegen; so dass die stereoskopischen Landschaftsaufnahmen an einem
zweiten Ende des ersten und des zweiten Strahlengangs übereinander
liegen und dass die stereoskopischen Landschaftsaufnahmen am ersten und
am zweiten Ende des ersten und des zweiten Strahlengangs mit derselben
Seite nach oben zeigen. Bei den Strahlengängen kann es sich um jeden geeigneten
und angemessenen Strahlengang handeln, einschließlich Übertragungslinsenstrahlengänge und
faseroptische Strahlengänge.
-
Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auf einer großen Vielzahl
von Gebieten Anwendung finden, einschließlich auf medizinischem Gebiet,
in der Industrie und im Bereich der Medien. Die Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung kann somit im Form eines stereoskopischen
Endoskops, einer professionellen Videoausrüstung und als stereoskopisches
Heimaufzeichnungssystem bei Pick-and-Place-Fertigungssystemen, bei
ophthalmologischen Geräten
und bei Lifekamera-Projektionsvorrichtungen
hergestellt werden. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist
kompatibel mit Fernsehsystemen, die unter Verwendung eines einzigen unmodifizierten
analogen oder digitalen Videokanals senden. Die Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung ist auch mit dem Internet kompatibel.
-
Wie
oben erwähnt,
ist ein Beispiel für
eine industrielle Anwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
die eines Endoskops. Endoskope werden von Chirurgen häufig verwendet.
-
Chirurgen
operieren häufig
in einem oft als Schlüsselloch-Chirurgie bezeichneten
Verfahren durch Öffnungen
minimaler Größe, um den
Heilungsprozess eines Patienten zu beschleunigen. Dazu müssen die
Chirurgen ins Innere des Körpers
des Patienten schauen. Rohrförmige
Instrumente, die solche Bilder liefern können, werden als Endoskope bezeichnet.
Die bekannten Endoskope können
starr oder biegsam sein, je nach ihrem Verwendungszweck. Die bekannten
Endoskope können
einen Durchmesser von nur ein paar Millimetern haben. Eine Kamera
kann vom Inneren des Endoskops aus arbeiten, oder ein Bild kann
längs des
Endoskops durch optische Mittel vom Inneren des Patienten zu einem
Kamerakopf befördert
werden, der direkt durch den Chirurgen gesteuert wird. Die Ergebnisse können auf
einem Bildschirm betrachtet werden. Die bekannten Endoskope liefern
monoskopische Bilder, bei denen der Chirurg nicht den Vorteil einer
Tiefen- und Entfernungswahrnehmung hat, da beide Augen dasselbe
Bild empfangen. Es wurden viele Versuche unternommen, dem Chirurgen
stereoskopische Ansichten zu liefern, indem nach den oben genannten Prinzipien
der elektronischen Bildumschaltung gearbeitet wurde. Diese Versuche
haben zu einem allen gemeinsamen Problem geführt, wonach sich die Bilder
auf verschiedene Weise abwechseln und bald ermüdend werden. Bei der Vorrichtung
der vorliegenden Erfindung in Form eines Endoskops können stereoskopische
Bilder durch zwei Strahlengänge
längs des
Endoskops befördert
werden, und sie können neu
ausgerichtet werden, um gleichzeitig einer einzigen Kamera präsentiert
zu werden. Bei einer herkömmlichen
Anzeigeröhre
trägt jede
Zeile, jedes Feld und jeder Rahmen zu beiden Bildern bei.
-
Die
beiden optischen Kanäle
können
in Form von Stablinsen im Inneren eines Rohres vorliegen, wo Paare
von Linsen jeweils denselben Brennpunkt haben. Wiederholungspaare,
die über
die Länge
eines starren Endoskops hintereinandergeschaltet sind, können die
Größe des Bildes
aufrechterhalten, jeweils ähnlich
wie bei einem Teleskop. Die beiden Strahlengänge können al ternativ zwei geordnete Bündel von
optischen Fasern umfassen, die biegsam sind. Stecknadelkopfgroße Proben
eines Bildes vom Inneren eines Patienten können in derselben Lage zueinander
gehalten werden, wenn sie zum anderen Ende des Endoskops befördert werden,
wo sie wie Pixels auf der Oberfläche
eines Anzeigeschirms ankommen.
-
Bei
einem starren oder biegsamen Endoskop gemäß der vorliegenden Erfindung
werden die Bilder übereinanderliegend
(anstatt nebeneinander) einer einzigen Kamera gezeigt, die im Uhrzeigersinn um
90° gedreht
wird, um die kombinierte Form der beiden Bilder zu erfassen. Sobald
sie durch die Kamera erfasst wurden, können die Bilder zu einem einzigen
Monitor, Fernsehgerät
oder Projektor befördert werden.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in Form eines Endoskops
ist insofern von Vorteil gegenüber
bekannten Endoskopen, als sie getrennte stereoskopische Bilder von
zwei optischen Kanälen bereitstellt,
die gleichzeitig einer einzigen Kamera gezeigt werden, wobei jedes
das halbe Blickfeld einnimmt, so dass bei einer herkömmlichen
Fernseh- oder Monitorbildröhre
jede Zeile, jedes Feld und jeder Rahmen zu beiden Bildern beiträgt. Die
meisten alternativen Betrachtungssysteme basieren auf einer rasterfrequenten.
Betrachtung, wie oben erwähnt,
so dass sich die Bilder ganz oder teilweise abwechseln. Die Speicherung
in einem Speicher und sonstige Komplikationen sind notwendig, um
die Flimmereffekte zu reduzieren.
-
In
ihrer Form als Endoskop kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
bei analogen, digitalen oder Filmsystemen verwendet werden. Ein
Chirurg oder sonstiger Benutzer braucht keinen vollständig neuen
Gerätesatz.
Ein bekanntes monoskopisches Endoskop kann durch ein stereoskopisches Endoskop
gemäß der vorliegenden
Erfindung auf derselben medizinisch zulässigen Kamera ersetzt werden.
Die zusätzliche
passive optische Neuausrichtung des medizinischen Bildschirmausgangs
erlaubt es dem Chirurgen dann, durch eine passive Polarisationsbril le,
die überlagerte
Bilder trennt, stereoskopisch zu sehen. Der Benutzer des Endoskops kann
immer noch normal sehen, wenn er von dem Bildschirm wegschaut. Elektronisch
umgeschaltete Betrachtungssysteme stören das normale Sehen. Es kann
zum Beispiel eine Schwebungsfrequenz mit dem Lichtnetz geben.
-
Ein
Monitor ohne Vorsatz zum stereoskopischen Sehen wird physisch getrennte
Bilder anzeigen. Elektronische stereoskopische Anzeigen zeigen eine
unansehnliche Mischung von Bildern, wenn der Trennmechanismus beim
Betrachten fehlt.
-
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft und anhand der beigefügten Zeichnungen
beschrieben; darin zeigen:
-
1 eine
nicht der vorliegenden Erfindung gemäße Vorrichtung zur optischen
Manipulation von zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen;
-
2 eine
nicht der vorliegenden Erfindung gemäße Vorrichtung zur optischen
Manipulation von zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen;
-
3 eine
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zur optischen Manipulation von zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen;
-
4 eine
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zur optischen Manipulation von zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen;
-
5 eine
nicht der vorliegenden Erfindung gemäße Vorrichtung und insbesondere
ein Beispiel für
die optische Neuausrichtung von zwei Bildschirmdarstellungen mittels
optischer Fasern, was eine Bildtrennung entweder durch eine Über lagerungsmatrix
mit Winkelverschiebung oder durch Polarisationsfilter erlaubt;
-
6 eine
Darstellung, wie die Anzeige eines Fernsehschirms oder Monitors
durch eine Polarisationsbrille oder ein linsenartiges Overlay betrachtet werden
kann, wobei dies in Zusammenhang mit 5 zu sehen
ist;
-
7 einen
Teil einer nicht der vorliegenden Erfindung gemäßen Vorrichtung zur optischen
Manipulation von zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen, wobei
es sich im Prinzip um ein Bauteil von 2 handelt;
und
-
8 eine
seitliche Schnittansicht der in 7 dargestellten
Vorrichtung.
-
Anhand
von 1 ist eine Vorrichtung zur optischen Manipulation
von zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen dargestellt. Die
Vorrichtung 2 umfasst ein Gehäuse 4, das zum besseren
Verständnis
in auseinandergezogener Form dargestellt ist. Die Vorrichtung 2 umfasst
außerdem
ein Mittel 6 zur optischen Neuausrichtung, das in dem Gehäuse 4 positioniert
ist und dazu dient, die zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen
zwischen einer ersten Ausrichtung, die für eine Betrachtung durch den
Menschen erforderlich ist, und einer zweiten Ausrichtung, die zur
Aufzeichnung mit einer einzigen Kamera oder zur Wiedergabe von einem
einzigen Bildschirm erforderlich ist, neu auszurichten, wobei der
einzige Bildschirm dergestalt ist, dass er ein erstes Paar von Seiten
hat, die kürzer
sind als ein zweites Paar von Seiten. Die zweite Neuausrichtung
ist außerdem
dergestalt, dass es keine Umkehr einer der stereoskopischen Landschaftsaufnahmen
von oben nach unten in Bezug auf die andere von den stereoskopischen Landschaftsaufnahmen
gibt. Die zweite Ausrichtung ist ferner dergestalt, dass die stereoskopischen Landschaftsaufnahmen
zur Anzeige in jeder von zwei Hälften
des einzigen Bildschirms gedreht wer den können, so dass die längsten Seiten
der stereoskopischen Landschaftsaufnahmen parallel zu dem ersten
Paar von Seiten des Bildschirms sind, wodurch ein gutes Seitenverhältnis beibehalten
wird, ohne dass die zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen komprimiert
oder gestreckt werden müssen.
-
Das
Mittel 6 zur optischen Neuausrichtung ist ferner dergestalt,
dass die zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen das Mittel 6 zur
optischen Neuausrichtung in einer Richtung belassen, die parallel
ist zu einer Richtung, in der die zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen
in das Mittel 6 zur optischen Neuausrichtung eintreten.
-
Wie
aus 1 hervorgeht, umfasst das Mittel 6 zur
optischen Neuausrichtung zwei Spiegel 8, 10, die
nur Licht reflektieren, und einen Spiegel 12, der Licht
sowohl reflektiert als auch durchlässt. Der Spiegel 12 ist
ein halb versilberter Spiegel, der im Wesentlichen 50% des Lichtes
reflektiert und im Wesentlichen 50% des Lichtes durchlässt. Das
Mittel 6 zur optischen Neuausrichtung umfasst ferner Polarisationsfilter
in einem Polarisationsrahmen 14 und eine Polarisationsbrille 16.
Der Spiegel 12 kann ein anderes Metall oder metallartiges
Material als Silber aufweisen, um die 50%ige Lichtreflexion und
die 50%ige Lichtdurchlässigkeit
zu ergeben. Der Polarisationsrahmen 14 bildet eine photographische Schnittstelle.
-
Wie
aus 1 hervorgeht, werden Bilder von einem Fernsehgerät 18 mit
einem Boden 20, einer Oberseite 22 und Seiten 24, 26 über die
Polarisationsbrille 16 betrachtet. Das Fernsehgerät 18 steht somit
normal aufrecht, wobei sein Bildschirm dem Gehäuse 4 zugewandt ist.
Die Polarisationsbrille 16 hat eine rechte Augenöffnung 66 und
eine linke Augenöffnung 68.
-
Der
Spiegel 12 ist zwischen dem Spiegel 8 und dem
Spiegel 10 positioniert. Ein erstes Polarisationsfilter 28 ist
so in dem Polarisationsrahmen 14 positioniert, dass es
sich zwischen dem Fernsehschirm und dem Spiegel 8 befindet.
Ein zweites und entgegengesetzt polarisiertes Filter 30 ist
so in dem Polarisationsrahmen 14 positioniert, dass es
sich zwischen dem Fernsehschirm und dem Spiegel 12 befindet. Vorteilhafterweise
kann ein drittes Polarisationsfilter vorgesehen sein, das zu dem
ersten und dem zweiten Filter senkrecht ist und dessen Ebene durch
ihre Teilungslinie verläuft.
Dieses dritte Polarisationsfilter kann notwendig sein, wenn ein
Bildschirm bereits über
seine ganze Fläche
polarisiert ist. In diesem Fall wird eine Phasenverschiebung um
90° für das Bild des
linken Auges notwendig, was zum Beispiel dadurch erreicht wird,
dass es erst durch ein zirkulares Polarisationsfilter und dann durch
ein lineares. Polarisationsfilter geleitet wird.
-
Der
Spiegel 8 ist an einem Rand 32 angelenkt, so dass
sich die Betrachtungsvorrichtung an eine kleinere Bildschirmgröße anpassen
kann. Der Spiegel 12 bildet einen Winkel von 45°, wie dargestellt.
Die Spiegelränder 33, 34, 35, 36 sind
in einer gemeinsamen flachen Ebene enthalten. Zwischen den Bildern
R, L gibt es eine Teilung in der gemeinsamen Ebene.
-
Anhand
von 2 ist nun eine zweite Vorrichtung 42 dargestellt,
die der in 1 dargestellten Vorrichtung 2 ähnlich ist. Ähnliche
Teile wurden zum leichteren Vergleichen und zum besseren Verständnis mit
denselben Bezugszeichen versehen. Die Vorrichtung 42 ist
etwas kompakter als die Vorrichtung 2.
-
Sowohl
bei der Vorrichtung 2 als auch bei der Vorrichtung 42 wurde
der Lichtweg des ursprünglichen
Bildes selbstverständlich
umgeklappt, damit der Anzeigebildschirm nicht gedreht werden muss.
-
Sowohl
bei der Vorrichtung 2 als auch bei der Vorrichtung 42 kann
der obere Spiegel 10 vorteilhafterweise an seinem oberen
Rand angelenkt sein. Eine leichte Verstellung seines normalen 45°-Winkels
erleichtert dann das Betrachten aus einer veränderlichen vertikalen Position.
-
Eine
vertikale Schwenkachse durch den Mittelpunkt des Spiegels 10 und
des darunterliegenden Spiegels kann die horizontale Führung des
stereoskopischen Sehens erleichtern.
-
Die
Betrachtungsfläche
des Gehäuses
des Spiegels 10 kann praktischerweise eine Schicht aus antireflexionsbeschichtetem
Glas oder Kunststoff (nicht dargestellt) sein. Dies bietet der Optik
einen gewissen mechanischen Schutz, hält Staub fern und reduziert
unerwünschte
Reflexionen von externen Lichtquellen.
-
Anhand
von 3 ist nun eine dritte Vorrichtung 52 zur
optischen Manipulation von zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen
dargestellt. Die Vorrichtung 52 umfasst ein Gehäuse 54,
das zum besseren Verständnis
in auseinandergezogener Form dargestellt ist. Das Gehäuse 54 enthält vier Spiegel 56, 58, 60 und 62,
die Licht längs
drei zueinander senkrechter Achsen R, 56; 56, 58; 60, 62 lenken.
Die Spiegel 56, 60 sind beide so angebracht, dass
ihre reflektierenden Flächen
nach unten abgewinkelt sind. Die Spiegel 58 und 62 sind
beide so angebracht, dass ihre vollständig reflektierenden Flächen nach
oben abgewinkelt sind. Der Spiegel 56 kann um seinen oberen
Rand 64 drehbar sein, um eine stereoskopische Betrachtung
eines kleineren Bildanzeigefelds zu erlauben. Die vier Spiegel 56, 58, 60, 62 haben
jeweils einen Rand 64, 58c, 60c, 62c in einer
gemeinsamen flachen Ebene. Die gemeinsame Ebene verläuft durch
eine Teilung 204 zwischen den zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen.
-
Der
Spiegel 62 kann um eine horizontale Achse CD gedreht werden,
oder alternativ kann der Abstand seines Gehäuses von einer rechten Augenanordnung 66 geändert werden,
damit ein menschliches Gehirn die Bilder von der rechten Augenanordnung 66 und
von einer linken Augenanordnung 68 bei unterschiedlichen
Augenabständen
leichter miteinander verschmelzen kann. Die Achse CD kann mit dem
oberen oder unteren horizontalen Spiegelrand zusammenfallen oder
dazwischen liegen.
-
Die
Vorrichtung 52 ist der Klarheit halber in auseinandergezogener
Form dargestellt. In der Praxis muss die Vorrichtung 52,
wie bei den Vorrichtungen 2 und 42, verhindern,
dass Licht von irgendwoanders als dem entsprechenden Teil der Vorrichtung in
die Augen eintritt, wie bei der monoskopischen Verwendung eines
Bildsuchers. Das Mittel zur optischen Neuausrichtung muss umschlossen
sein, normalerweise unter entsprechender Verwendung von Augenmuscheln.
Die nicht reflektierenden Innenseiten können mattschwarz sein. Eine
vertikale Trennwand der Bilder kann im Wesentlichen opak sein, und sie
kann sich bis auf die Höhe
und Breite des Spiegels 60 erstrecken.
-
Wie
aus dem unteren Teil von 3 hervorgeht, sind die zwei
stereoskopischen Landschaftsaufnahmen mit L, R gekennzeichnet, und
sie sind auf einem Bildschirm 70 durch einen Camcorder
(Rest nicht dargestellt) mit einer zweiachsigen Schwenkhalterung 72 versehen.
Dort gibt es eine photographische Schnittstelle 203. Der
Anzeigebildschirm der Kamera kann ein solches Paar. von Bildern
mit Hilfe eines der optischen Manipulation dienenden Kameravorsatzes
vor dem Objektiv zeigen, der in dem Britischen Patent Nr. 2236198
beschrieben ist. Wie aus 3 außerdem hervorgeht, können die
Bilder L, R übereinander
gesehen werden, wobei es mit der Vorrichtung 52 möglich ist,
dass jedes Bild L, R getrennt zu dem entsprechenden Auge gelenkt
wird, d.h. zu der rechten Augenanordnung 66 und zu der
linken Augenanordnung 68, wobei dies in einer Weise erfolgt,
als ob man nach unten in ein Fernglas blickt.
-
Die
Vorrichtung 52 bietet die Wahlmöglichkeit, mit oder ohne Polarisationsbrille 16 zu
schauen. In diesem Fall ist eine Brille kein Vorteil.
-
Die
Vorrichtung kann im Prinzip mit einer 180°-Drehung verwendet werden, so
dass die Okulare vertauscht werden. Das Bild des rechten Auges wäre dann
direkt unter dem linken Okular, anstatt dass das Bild des linken
Auges auf dem Bildschirm unter dem rechten Okular ist, wie in 3 gezeigt.
-
Anhand
von 4 ist nun eine Vorrichtung 82 zur optischen
Manipulation von zwei stereoskopischen Landschaftsaufnahmen dargestellt.
Die Vorrichtung 82 hat die Form eines Endoskops.
-
Die
Vorrichtung 82 umfasst ein Positivlinsenelement 84 des
optischen Kanals für
das Bild des linken Auges und ein Positivlinsenelement 86 des
optischen Kanals für
das Bild des rechten Auges. Außerdem
gibt es ein zweites Linsenelement 88 des optischen Kanals
für das
Bild des rechten Auges. Der Körper
eines Patienten ist als Körperoberfläche 90 schematisch
dargestellt, und es ist zu erkennen, dass sich das rechte Ende der
Vorrichtung 82 in dem Patienten befindet, während das
linke Ende der Vorrichtung 82 außerhalb des Patienten ist.
-
Die
Vorrichtung 82 umfasst ferner eine reflektierende Prismenfläche 92 für das Bild
des rechten Auges. Diese reflektierende Prismenfläche 92 ergibt
eine erste Reflexion, die nach oben gerichtet ist.
-
Die
Vorrichtung 82 umfasst ferner eine reflektierende Prismenfläche 94 für das Bild
des rechten Auges. Diese reflektierende Prismenfläche 94 ergibt
eine zweite Reflexion, die zu dem Chirurgen hin gerichtet ist. Eine
reflektierende Prismen fläche 96 für das Bild
des rechten Auges ergibt eine dritte Reflexion, die quer über und
zu der optischen Achse des Bildes des linken Auges gerichtet ist,
aber darüber.
Eine reflektierende Prismenfläche 100 für das Bild
des rechten Auges ergibt eine vierte Reflexion, die parallel zu
dem Kanal für
das Bild des linken Auges gerichtet ist, aber direkt darüber. Die
Ränder
der reflektierenden Fläche,
die in einer gemeinsamen Ebene enthalten sind, sind die schräg verlaufenden
Ränder
der abgekehrten Seite der reflektierenden Prismenflächen 92 und 94,
der vertikale linke Rand der reflektierenden Prismenfläche 96 und
der vertikale rechte Rand der reflektierenden Prismenfläche 100.
-
Dieselbe
Neuausrichtung der beiden Bilder könnte mit Hilfe eines geordneten
Bündels
optischer Fasern erreicht werden, um das Bild des rechten Auges
wieder über
dem des linken Auges anzuordnen. Stecknadelkopfgroße Proben
eines Bildes werden in denselben relativen Positionen, wie Pixels
auf einem Bildschirm, bewahrt, wenn ein geordnetes Faserbündel ein
Bild umlenkt. Die "S"-Form des Faserbündels würde die
vier reflektierenden Flächen
ersetzen.
-
Außerdem sind
in 4 ein Positivlinsenelement 102 am Kameraende
des Kanals für
das Bild des rechten Auges und ein Positivlinsenelement 104 am
Kameraende des Kanals für
das Bild des linken Auges dargestellt. Die Übertragungselemente 86, 88 haben
einen gemeinsamen Brennpunkt 11. Die Vergrößerung ergibt
sich aus dem Verhältnis
der Brennweiten.
-
Das
Bild 106 des rechten Auges und das Bild 108 des
linken Auges werden gleichzeitig durch eine einzige Kamera erfasst.
Eine photographische Schnittstelle ergibt sich, wenn die Bilder
die Kamera treffen.
-
Das
Bezugszeichen 110 ist im Bild des linken Auges lediglich
der Klarheit halber als gestrichelte Linie dargestellt. Der Kanal
des linken Auges ist im Prinzip ein gerades monoskopisches Endoskop.
-
Das
Bezugszeichen 112 bezeichnet ein Bild des rechten Auges
(d.h. eine rechte Augenöffnung) vom
unteren Patientenende der Vorrichtung 82 aus. Das Bezugszeichen 114 veranschaulicht
das Bild des linken Auges (d.h. eine linke Augenöffnung) vom unteren Patientenende
der Vorrichtung 82 aus. Es ist ein gemeinsames Ziel 116 dargestellt,
das sowohl vom linken als auch vom rechten Auge betrachtet wird.
Die optischen Achsen konvergieren auf das gemeinsame Ziel 116.
-
Optische Übertragungssysteme
in Form von Linsenpaaren sind an beiden Enden des Kanals des rechten
Auges dargestellt, um das Prinzip zu veranschaulichen. In Wirklichkeit
können
die optischen Übertragungssysteme
aus normalen Endoskop-Stablinsen bestehen, die sich auf der Länge des
Endoskops wiederholen.
-
Weil
die in 4 dargestellte Vorrichtung 82 die Form
eines Endoskops hat, müsste
man normalerweise eine Beleuchtung das Endoskop hinunterschicken,
zum Beispiel durch optische Faserbündel (nicht dargestellt). Die
erforderliche Beleuchtung kann von der Seite der Vorrichtung 82 aus
eingespeist werden. Eine Kameraleitung (nicht dargestellt) kann
von der linken Seite der Vorrichtung 82 aus hereinkommen.
-
Anhand
von 5 ist gezeigt, wie mit Hilfe eines linsenartigen
Overlays Polarisationsfilter von dem Anzeigebildschirm weggelassen
werden können.
Mit dem linsenartigen Overlay soll eine Matrix aus optischen Fasern
dort abgedeckt werden, wo das Licht austritt. Damit soll stereoskopisches
Sehen durch einen Winkelabstand der Bilder, ohne Verwendung einer
Brille, ermöglicht
werden. Eine gemeinsame flache Ebene fällt mit allen Faserenden auf
der linken Seite von 5 zusammen.
-
Um
das linsenartige Overlay zu nutzen, wechseln sich vertikale Streifen
jedes Bildes quer über
die faseroptische Matrix ab. Dieselbe Anordnung kann zur Verwendung
mit einer Polarisationsbrille verwendet werden, die nicht dieselben
Einschränkungen
hinsichtlich der Betrachtungsposition hat, aber in diesem Fall muss
Licht für
die Bilder in entgegengesetzten Richtungen polarisiert werden. Polarisationsfilter
können
entweder auf die Fläche des
Anzeigebildschirms aufgebracht werden oder in abwechselnd entgegengesetzter
Richtung auf Säulen
der Fasern am Lichtausgangsende. Die erste, letzte und eine mittlere
Faser sind in Beispielsäulen in 5 dargestellt.
Die erste Säule
von Bildelementen für
das Bild des rechten Auges grenzt zum Beispiel an die erste Säule von
Bildelementen für
das Bild des linken Auges an.
-
5 zeigt
Beispiele für
die Führung
optischer Fasern. Bei einem vertikalen Streifen die linke Seite
des Bildes des rechten Auges hinunter tritt in eine Faser bei RS1
eintretendes Licht somit bei RR1 aus. Analog dazu tritt Licht für das Bild
des linken Auges unmittelbar angrenzend an LR1 aus. Quer über das
Bild tritt ferner bei RS5 eintretendes Licht bei RR5 angrenzend
an den entsprechenden Teil des Bildes LR5 des linken Auges aus.
Diese Form der Bildmanipulation hat den Vorteil, dass sie parallel
mit einem Bildschirm wirkt, der nicht aus seiner monoskopischen
Betrachtungsposition verschoben werden muss.
-
6 zeigt
selbsterklärende
Ansichten einer Fernsehdarstellung durch eine Polarisationsbrille oder
ein linsenartiges Overlay. Die vertikalen Streifen am Boden repräsentieren
wieder zusammengesetzte Bildelemente, wo die Neuausrichtung der
Bilder in der in 5 gezeigten Art und Weise realisiert
wurde.
-
Anhand
von 7 und 8 ist nun eine Vorrichtung 84 zur
optischen Manipulation von zwei stereoskopischen Landschafts aufnahmen
dargestellt. Die Vorrichtung 84 umfasst ein mit antireflexionsbeschichtetem
Glas oder Kunststoff bedecktes Betrachtungsfenster 86.
In anderer Hinsicht ist die Konstruktion ein Bestandteil von 2,
wo das antireflexionsbeschichtete Glas oder der antireflexionsbeschichtete
Kunststoff der Betrachtungsseite später kommt und die Bildquelle
eine andere sein kann. Ein Gehäuse 88 ist
vorzugsweise auf seiner Innenseite mattschwarz. Ein Filter 28 ist
zur zirkularen Polarisation vorgesehen, ein Filter 92 ist
zur linearen Polarisation vorgesehen und ein Filter 30 ist
ebenfalls zur linearen Polarisation vorgesehen. Das Filter 30 kann gewünschtenfalls
weggelassen werden, aber seine Gegenwart trägt zum Ausgleich der Helligkeit
bei.
-
Ein
Flüssigkristall-Dünnschichttransistor-Paneel 96 zeigt
ein Spiegelbild von dem Bild des linken Auges. Ein Flüssigkristall-Dünnschichttransistor-Paneel 98 zeigt
ein Spiegelbild von dem Bild des rechten Auges. Die Paneele sind
in der Art einer "Videowand" zu einem einzigen
Bildschirm mit zwei Hälften verbunden.
Ein auf die Kombination aufgebrachtes herkömmliches monoskopisches Videobild
würde so angezeigt
werden, dass sich auf jedem Paneel die Hälfte seiner Fläche befindet.
-
Von
einem Spiegel 12 wird Licht bei 45% gleichermaßen durchgelassen
und reflektiert.
-
Die
Polarisationsbrille 16 wird in der dargestellten Weise
verwendet. Die Anordnung von Paneelpolarisation und Polarisationsfiltern
ist dergestalt, dass sich die Polarisation jedes Bildes gegenseitig
ausschließt.
Jedes Auge kann nur das entsprechende Bild sehen.
-
Ein
Scharnier 32 wird für
die genaue Einstellung des Winkels des Spiegels 8 zur vertikalen
Ausrichtung der beiden Bilder verwendet. Eine alternative Methode
würde darin
bestehen, das Paneel 98 horizontal vor oder zurück zu schieben,
wie durch das Betrachtungsfenster 86 zu sehen ist.
-
Bei
einer weiteren Modifikation der Vorrichtung 84 können die
Paneele 96, 98 ein einziges großes Paneel
sein.
-
Es
versteht sich, dass die oben anhand der beigefügten Zeichnungen beschriebenen
Ausführungsformen
der Erfindung lediglich als Beispiel angegeben wurden und dass Modifikationen
möglich sind.
So könnte
zum Beispiel die in 4 dargestellte Vorrichtung 82 in
Form des Endoskops auf eine umgekehrte Weise arbeiten, wobei der
Kanal des rechten Auges dann der gerade Kanal wäre.