DE9217643U1

DE9217643U1 - Videobrille

Info

Publication number: DE9217643U1
Application number: DE9217643U
Authority: DE
Original assignee: Siwoff Ronald Bridgewater Nj Us
Current assignee: Siwoff Ronald Bridgewater Nj Us
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1992-12-23
Publication date: 1993-06-03
Anticipated expiration: 2002-12-24

Description

STRASSE, MAIWALD, MEYS, STACH&VONNEMANN

Ihr Zeichen Deutsches Gebrauchsmuster - Neuanmeldung -

Unser Zeichen S 7097

MÜNCHEN

Dipl-Ing JOACHIM STRASSF

Dipl -Chem Dr WALTER MAIWALD

PA TENTANWÄL1 b

tUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipi-Ing AXELH CH DRAUDT PATENTANWALT

HANS A R REICHARDT RECHTSANWALT

HAMBURG

Dipl. Chem. Dr HARALD STACH t

Dr Ing GERHARD R. VONNEMANN

PATENTANWÄLTE

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

BERLIN

Dipl-Chem. Dr HILDEGARD MEYS PATENTANWÄLTIN
EUROPEAN PATENT ATTORNEY

München

23. Dezember 1992

Ronald Siwoff

216 Finderne Avenue

Bridgewater, New Jersey 08807

Vereinigte Staaten von Amerika

Videobrille

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Bildern mit hohem Kontrast und hoher Auflösung, mit oder ohne Vergrößerungen. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Video- oder digitalisierten Bildern in zwei oder drei Dimensionen und eine auf einer Brille angeordnete Anzeige. Wird es in Verbindung mit einem digital verbesserten Bilderzeuger (digitally enhanced imager) für Menschen mit beeinträchtigtem Sehvermögen verwendet, dann können die visuelle Information verschiedener räumlicher Frequenzen, Kontrast und Wellenlänge selektiv erhöht und in das Auge einer Person projiziert werden, um die Sehschwäche zu kompensieren.

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BALANSTRASSE55 FAX +ig

8000 MÜNCHEN 90 ■ T E L E F O N + 4 9 / ( 0 ) 8 9 ■ 4 0 3 0 2 4 <(U)89-496b?7 ■ IELtXo22054PATD

Die Vorrichtung kann Stereoskope dreidimensionale Bilder erzeugen, da jedes Auge eine separates Bild erhält. Die Bilder können in Schwarz/Weiß oder in Farbe sein.

Ein Bild kann durch Kontrast, räumliche Frequenz, Auflösung und Wellenlänge beschrieben werden. Der Kontrast definiert sich als der Unterschied in der Intensität oder Helligkeit zwischen den hellen und den dunklen Bereichen des Bildes. Die räumliche Frequenz ist definiert als der Kehrwert des Winkelabstandes zwischen Komponentenzeilen, die ein Bild ergeben. Die Auflösung ist die Winkelöffnung (angular subtense) des kleinsten für den Betrachter erkennbaren Punktes. Die Wellenlänge für sichtbares Licht erstreckt sich von 380 nm für Violettblau bis ca 750 nm für tiefes Rot.

Menschen mit einer Sehschwäche haben ein Sehvermögen, das kontrastabhängig ist. Die Fähigkeit einer Person mit einer Sehschwäche, ein Bild richtig wahrzunehmen, hängt von dem Kontrast des Bildes ab. Häufig versuchen sie, ein vergrößertes Bild zu erkennen und berichten, daß es zwar größer, jedoch nicht klarer aussieht. Eine Erhöhung der Helligkeit des Textes und eine Erhöhung der Dunkelheit des Hintergrundes macht den Druck lesbarer, selbst wenn die Druckgröße dieselbe bleibt.

Zusätzlich zum Kontrast bestimmt die Auflösung eines optischen oder elektro-optischen Systems seine Erkennbarkeit.

Die Auflösung ist definiert als der minimale Winkelabstand der einzelnen Bestandteile eines Zeichens. Zum Beispiel kann der Buchstabe E lesbarer gemacht werden, indem der Kontrast zwischen den Zwischenräumen und den Strichen des Buchstabens erhöht wird. Im allgemeinen gilt, je schärfer sich der Text von dem Hintergrund abhebt, d.h. je enger die Breite des Übergangsbereiches zwischen dem Text und dem Hintergrund ist, desto höher ist die Auflösung und desto schärfer das Bild.

Außerdem haben Studien von Personen mit Sehschwäche gezeigt, daß ein erhöhter Abstand zwischen den Zeichen ebenfalls die Lesbarkeit verbessert.

Bei einem herkömmlichen, analogen Videoanzeigesystem, das aus einer Kamera, einem Monitor, einem Sender und Empfänger besteht, wird das Bild durch den Kontrast, die räumliche Frequenz und die Auflösung der Gegenstände begrenzt, deren Bilder von der Kamera eingefangen und übertragen werden. Das Bild ist weiterhin durch die Auflösung einer Videoanzeigevorrichtung wie einem Monitor begrenzt. Der Kontrast im Bild kann nicht zwischen diskreten Abschnitten des Bildes modifiziert werden, zum Beispiel einen hellen Hintergrund aufzuhellen und dunkle Buchstaben dunkler zu machen; noch kann die Sichtbarkeit dadurch verbessert werden, daß der Übergang zwischen hellen und dunklen Bereichen in dem Bild auf dem Monitor im wesentlichen verringert wird. Dieses Problem der Sichtbarkeit wird verschlechtert, wenn die Bilder erheblich vergrößert werden, was bei der Verbesserung der Lesbarkeit von Text für Menschen mit Sehschwäche ein häufiges Erfordernis ist.

Es gibt auch zahlreiche Geräte, die digitalisierte Videobilder verwenden; diese richten sich jedoch hauptsächlich auf eine Komprimierung der Information in eine enge Bandbreite, wie sie in U.S.-Patent 4,394,774 (Widergren) beschrieben ist, welches ein digitales Videokompressionssystem beschreibt, das auf NTSC-Farbsendekompressions- und -expansionssysterne gerichtet ist, oder in U.S.-Patent 4,772,956 (Roche) das ebenfalls auf einen Video-Sende-Empfangsgerät gerichtet ist, welches einen Kompressor aufweist, um die zur Übertragung und Digitalisierung eines Videobildes über einen Kanal mit enger Bandbreite erforderliche Zeit zu verringern.

Keine der beiden in Widergren oder Roche beschriebenen Erfindungen oder andere Erfindungen, wie diejenige, welche in dem

U.S.-Patent 4,689,741 (Redwine) beschrieben ist, welches auf Speichervorrichtungen gerichtet ist, die zur Verringerung oder Verhinderung der Übertragung von falschen oder ungültigen Signalen von der Videospeicherschaltung an die Videoanzeigevorrichtung oder Prozessor ausgelegt sind, sind so konstruiert, daß sie den Kontrast oder die Auflösung verbessern.

Es gibt zahlreiche Vorrichtungen, die bisher zur Verbesserung und Vergrößerung von Bildern im Stand der Technik verwendet wurden.

Professionelles Video (closed circuit video) wurde in den vergangenen zwanzig Jahren als adaptive Vorrichtung für Menschen mit einer Sehschwäche mit nur geringer Modifikation verwendet. Appollo Laser, Sun Chemical, Visual Tech, und seit kurzem Telesensory and Enabling Technology haben alle diese Technologie zur Vergrößerung des Druckes verwendet. Wie bereits oben ausgeführt, bedeutet eine bloße Vergrößerung des Druckes für viele Menschen mit Sehschwäche keine Verbesserung ihrer visuellen Möglichkeiten.

Ein Standard-Videobild wie dasjenige, welches auf einem Fernseh-Bildschirm angezeigt wird, ist aus 525 von oben nach unten angeordneten Zeilen zusammengesetzt, die mit 15,75 kHz horizontal abgetastet werden. Der Elektronenstrahl, der das Bild erzeugt, tastet jede zweite Zeile ab und kehrt dann zurück, um die übersprungenen Zeilen auszufüllen. Die erste Hälfte der Zeilen (262,5) wird in l/60stel einer Sekunde abgetastet, gefolgt von der zweiten Hälfte in der nächsten l/60stel Sekunde. Dieses Zeilensprungverfahren verringert das Flimmern. Jedes Bild wird daher in l/30stel einer Sekunde aus 525 Zeilen aufgebaut. Die drei weit verbreiteten Normen, Monochrome RS-170, NTSC und das europäische PAL-System, sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung alle im wesentlichen gleichwertig.

Moderne Videosignale haben sich seit dem Ikonoskop, welches zum ersten Mal 1923 von Vladimir Kasma Zworykin beschrieben wurde, nicht verändert. Herrn Zworykin wurde im Dezember 1938 ein Patent auf diese Vorrichtung erteilt. Anschließend ließ RCA eine Bildröhre, bezeichnet als Kineskop, patentieren.

Damit ein Videobild auf einer Bildröhre entsteht, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein. Erstens muß der Strahl, der auf dem Bildschirm auftrifft, in der Lage sein, mit zunehmender Spannung des Videosignales mehr Licht freizusetzen. Als zweites müssen der Elektronenstrahl der Kamera und des Bildes mit derselben Geschwindigkeit abtasten. Diese Abtastraten sind durch einen Synchronimpuls miteinander synchronisiert, welcher im Videosignal vorhanden ist, das am Ende jeder Zeile auftritt. Durch eine Digitalisierung des Bildes und eine Erhöhung der Abtastrate, wie es im Ausführungsbeispiel dieser Erfindung vorgesehen ist, läßt sich die Auflösung des Bildes verbessern. Durch eine Digitalisierung des Bildes und eine Verwendung von Komparatoren und digitalen Filtern lassen sich der Kontrast und die räumlichen Frequenzen verbessern. Dies verbessert die Bildqualität erheblich über die Qualität des Standes der Technik hinaus. Anzeigen mit hoher Auflösung und hoher Geschwindigkeit, einschließlich Flachanzeigen (flat panel displays) (Fuanda et al., Ishii et al., Masit et al., Orceyre (Fr)), die keine Elektronenstrahlkanone zur Erzeugung des Bildes verwenden, sind in der Lage, Videobilder mit hoher Abtastrate anzuzeigen. Ein weiterer Vorteil von Flachanzeigen sind ihr geringes Gewicht und ihre dünne kompakte Form, was sie problemlos tragbar macht.

Es gibt weder in den obengenannten Patenten noch in anderen Bereichen des Standes der Technik etwas, was auf die Verbesserung des Kontrastes und der Auflösung in Echtzeitprozessen zur Verbesserung der Erkennbarkeit von Bildern für Personen mit Sehschwäche gerichtet ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Wie oben ausgeführt, ist das Sehen eine kontrastabhängige Funktion und die vorliegende Erfindung kann Menschen mit Sehschwäche eine neue Freiheit bringen. Da diese Erfindung digital arbeitet, sind verschiedene neue Anwendungen möglich. Die verbesserten Bilder können auf einem Graphikdrucker ausgedruckt werden, unter Verwendung herkömmlicher Geräte wie Modems über Telefonleitungen übertragen oder für zukünftiges Lesen gespeichert werden. Nicht-Echtzeit-Anwendungen, wie die Umwandlung in Sprache, sind ebenfalls möglich. Außerdem können andere Ausgaben, wie Computeranzeigen, auf ähnliche Weise verarbeitet werden, um ein verbessertes Videobild zu erzeugen.

Dementsprechend besteht die vorliegende Erfindung aus einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Anzeige von zwei- und dreidimensionalen Video- oder digitalisierten Bildern durch eine auf einer Brille angebrachte Anzeige. Die auf einer Brille angebrachte Anzeige besteht aus einer Mikroanzeige, einer Projektoroptik, einem Spiegel, einem Video-D/A-Wandler zur Umwandlung der von dem digital verbesserten Bilderzeuger (Digital Enhanced Imager) erzeugten Bilder in analoge Bilder, und eine Reihe von Multiplexern zur Kombination der analogen Bilder mit horizontalen und vertikalen Synchronisiersignalen. Das auf einer Brille angebrachte System kombiniert digitale Bilder mit vertikalen und horizontalen Synchronisiersignalen und digital verbesserten Bildern, um eine nichtlineare Kontrastspitze, eine selektive Verbesserung verschiedener räumlicher Frequenzen und eine Verschiebung der räumlichen Frequenz durch Vergrößerung der Bilder zu erzeugen.

Es ist nicht genug, den Druck zu vergrößern, um ihn für viele Menschen mit Sehschwäche lesbar zu machen, sondern es muß auch sein Kontrast verbessert werden.

Wie oben erwähnt, weist die vorliegende Erfindung eine elektronische Vorrichtung auf, die gedrucktes Lesematerial abtastet, die Fähigkeit hat, es optisch oder elektronisch zu vergrößern, zu digitalisieren und elektronisch zu manipulieren, so daß sein Kontrast, seine räumliche Frequenz und seine Auflösung verbessert werden, und schließlich wird das verbesserte Bild auf einer Anzeige mit hoher Auflösung erzeugt.

Diese Erfindung unterscheidet sich von dem Stand der Technik darin, daß sie das Videobild erweitert und verbessert, so daß es in Echtzeit von einer Person mit Sehschwäche leichter gelesen werden kann. Eingangs-/Ausgangs-Ports auf herkömmlichen digitalen Mikroprozessoren oder Scannern sind alle zu langsam, um Videosignale in Echtzeit zu verarbeiten. Diese Erfindung ist in der Lage, mit äußerst hohen Geschwindigkeiten zu arbeiten, wie sie für die Echtzeitverarbeitung erforderlich sind.

In der vorliegenden Erfindung wird ein monochromes Videosignal an einen Analog/Digital-Wandler und einen Synchronisiersignal-Trenner gelegt. Der Analog/Digital-Wandler arbeitet auf herkömmliche Weise und nimmt das analoge Datensignal und macht es für die digitalen Schaltungen lesbar. Der Synchronisiersignaltrenner arbeitet ebenfalls auf herkömmliche Art und Weise und empfängt den Synchronisiersignalabschnitt des Signals und trennt es in Pixel-, horizontale und vertikale Takte. Alle Zeittaktgeber und Zähler sind auf die Synchronisiersignale von dem Videobild synchronisiert. Die digitalisierten Videodaten werden von dem Kontrastselektor verarbeitet und in zwei Seiten des Speichers eingelesen. Die Taktsignale, einschließlich der Pixeltakt, horizontale und vertikale Synchronisiersignale und das Seitenanfangs-Erfassungssignal werden durch zwei Eingangszähler, die die Reihen und Spalten steuern, an beide Speicherseiten geschickt, so daß die Daten mit der richtigen Geschwindigkeit in den Speicher eingelesen

werden. Die Daten werden von den zwei Ausgangszählern mit der richtigen Geschwindigkeit aus beiden Speicherseiten ausgelesen. Die Eingangs- und Ausgangszähler werden von zwei Multiplexern gesteuert. Die Daten werden abwechselnd in zwei Speicherseiten eingelesen. Wenn dementsprechend eine Seite Daten empfängt, dann sendet die zweite Seite Daten, und dann wechseln sie. Die Daten werden von einem AusgangsmuItiplexer kombiniert. Der Ausgang von diesem Multiplexer wird in einer Ausgangsanzeigevorrichtung mit den jeweiligen Pixel-, horizontalen und vertikalen Taktsignalen kombiniert.

Ein Taktgenerator erzeugt alle Takte, Zähler und Synchronisiersignale. Diese neuen Signale werden an die Multiplexer, die beiden Speicherseiten und die hochauflösende Anzeige gesandt. Das digitale Datensignal wird mit der genauen Frequenz für den Bildschirm aus dem Speicher ausgelesen und in ein für den Bildschirm geeignetes Format umgewandelt. Diese Synchronisierung kann entweder durch eine PLL-Schaltung oder ein programmierbares Flipflop wie ein Signetics 74F50729 bewirkt werden, welches sowohl auf dem Anstieg als auch auf dem Abfallen eingehender Taktimpulse getriggert wird. Diese duale Triggerung erzeugt eine Verdoppelung der ursprünglichen Frequenz. Diese Vorrichtung funktioniert auch bei der normalen, nichtverdoppelten Frequenz; eine verbesserte Auflösung wird jedoch bei der verdoppelten Frequenz erhalten. Die Ausgangsdaten können invertiert werden, um ein Kehrbild oder ein negatives Bild oder ein positives Bild zu erzeugen. Herkömmliche hochauflösende Anzeigen wie VGA- oder Super-VGA-Anzeigen sind als Ausgangsanzeigevorrichtungen geeignet.

Der digitalisierte Videobildkontrastselektor verwendet einen elektronischen Komparator, um zu wählen, welche Abschnitte des Bildes als hell oder ^Mweiß" angezeigt werden und welche Abschnitte auf der Ausgangsanzeige dunkel oder "schwarz" sein werden.

—. Q ·.

Der Kontrastselektor, welcher dem Benutzer ermöglicht, einen von sechzehn Intensitätspegeln zu wählen, funktioniert, indem er die Intensität der Daten für jedes diskrete Pixel mit der von dem Benutzer gewählten Intensität vergleicht. Nur die vier höchstwertigen Bits der von der Digitalisiervorrichtung zur Definierung der Intensität für jedes Pixel erzeugten acht Bits werden dazu verwendet, einen der 16 Pegel auszuwählen.

Da die Video-Digitalisiervorrichtung in der Lage ist, acht Bits Information zu erzeugen, sind 256 Intensitätspegel möglich, beginnend mit "schwarz" bei Pegel 1 und "weiß" bei Pegel 256. Indem jedoch die vier höchstwertigen Bits verwendet werden, überspannen die 16 von Benutzer auswählbaren Pegel den Bereich von Pegel 32 (fast "schwarz") bis Pegel 256 ("weiß").

Die Verbesserung von Kontrast in dem Kontrastselektor wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß alle dazwischenliegenden Intensitätspegel in dem Endbild eliminiert werden. Wenn der Benutzer einen der 16 Intensitätspegel in dem Bereich von 32 bis 256 wählt, dann wird jedes Pixel, das eine Intensität von weniger als der gewählte Intensitätspegel hat, in Intensität umgewandelt und ist effektiv "schwarz". Ist der Intensitätspegel des Pixels gleich oder größer als der gewählte Pegel, dann wird der Intensitätspegel zu maximaler Intensität umgewandelt und ist effektiv "weiß".

Diese Intensitätsdatenmanipulation erzeugt vollkommen "schwarze" und "weiße" Bilder ohne jede Grauabstufung. Eine Grauabstufung tritt normalerweise am Rand eines vergrößerten Zeichens auf, wenn Text in einem herkömmlichen System angezeigt wird. Die Wirkung dieser Datenmanipulation für Menschen mit Sehschwäche ist zweifach; erstens wird der Kontrast zwischen dem Text und dem Hintergrund maximalisiert und als zweites, da alle Grauübergänge in dem Bild wirkungsvoll eliminiert sind, ist die Abzeichnung der Zeichen und daher ihre Lesbarkeit wesentlich verbessert.

Zusätzlich zu dem verstärkten Kontrast wird bei Verarbeitung der Videodaten die Abtastrate im wesentlichen verdoppelt, um eine hochauflösende Anzeige mit den erforderlichen Frequenz- und Formatspannungen zu ergeben. Die Anzeige in der bevorzugten Ausführungsform ist eine hochauflösende Flachanzeige (flat panel display), die sehr leichtgewichtig ist. Viele andere Anzeigen sind mögliche Alternativen oder Verbesserungen. Obwohl diese bildverbesserte Vorrichtung zur Anzeige von Bildern auf Anzeigen mit Standard-Abtastgeschwindigkeit verwendet werden kann, verbessern eine Verdoppelung der Abtastgeschwindigkeit und die Verwendung einer hochauflösenden Anzeige des VGA-Types die Lesbarkeit der verbesserten Bilder. Zusätzlich können sogar noch höhere Abtastgeschwindigkeiten unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, falls erwünscht.

Zusätzlich zu der voranstehend beschriebenen monochromen Anwendung können auch Farbvideobilder unter Verwendung dreier Digitalisiervorrichtungen und Kontrastselektoren verbessert und modifiziert werden, einen für jedes der Rot-, Grün- und Blau-Signale, die bei der Digitalisierung eines Farbbildes erzeugt werden. Bei dieser Art der Anwendung können die Farben in dem Bild verändert werden, um zusätzlich zu einer Verbesserung des Kontrastes und der Auflösung noch ihre Erkennbarkeit für Personen, die farbblind sind, zu verbessern.

Weiterhin ist es bei Verwendung einer "Schwarz¹¹- und "Weiß¹¹-Anzeige (monochromen Anzeige) wünschenswert, komplexe Bilder wie Fotografien zu verbessern, um dem Benutzer mit Sehschwäche zu ermöglichen, eine oder mehrere "Grau"-Abstufungen in dem Bild zu wählen und zu verbessern. Dies kann dadurch erfolgen, daß das Bild zusätzlich zu "schwarz" und "weiß" in diskrete "graue" Schattierungen aufgebrochen wird. Die "grauen" Schattierungen in dem Eingangsbild würden zum Vergleich in dem Kontrastselektor in Bereiche unterteilt.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, mehrere Intensitätspegel zur Verfügung zu stellen, bis zu 256 sind möglich, wenn eine Acht-Bit-Digitalisiervorrichtung verwendet wird, und dem Benutzer zu ermöglichen, nicht nur "schwarz" und "weiß" (d.h. null und maximale Intensität) zu wählen, sondern auch mehrere dazwischenliegende "Grau"-Pegel. Die dazwischenliegenden "Grau"-Pegel, die auf der Ausgangsanzeige gezeigt würden, werden so gewählt, daß alle "Grau"-Intensitäten innerhalb eines jeden Bereiches als eine einzige "Grau"-Stufe anzeigt werden. Das resultierende Bild wird "schwarze", "weiße" und mehrere diskrete "Grau"-Intensitätspegel haben. Obwohl dieses Bild nicht soviel Detail enthalten wird wie das Eingangsbild, wird der verstärkte Kontrast zwischen dem diskreten "Grau" ein komplexes Bild für einen Betrachter mit Sehschwäche besser erkennbar sein.

Sowohl bei den Farbsystemen und den Systemen, die dazwischenbefindliche Graupegel erstellen, gibt es eine große Anzahl von möglichen Kombinationen, die eingestellt werden können, um den Kontrast, die räumliche Frequenz, die Farbe und andere Aspekte des sich ergebenden Bildes zu verändern. Sehschwächen jedoch fallen in zahlreichen Fällen in sehr diskrete Bereiche. Um die Brauchbarkeit eines Färb- oder Graustufensystems zu optimieren, wird erwogen, für einen bestimmten Benutzer aufgrund der Ergebnisse einer klinischen Auswertung der Sehschwäche dieser bestimmten Person gewisse Variablen vorzuwählen und im wesentlichen in die Erfindung vorzuprogrammieren. Im wesentlichen könnte eine ärztliche Verordnung auf der Grundlage der Sehschwäche dieser Person in die Erfindung einprogrammiert werden, insbesondere in den Kontrastselektor, die Farbwahl, die Graustufenwahl, die Vergrößerung und/oder die räumliche Filterwahl.

Menschen mit protanopischer oder deuteranomaler Farbenfehlsichtigkeit, die Schwierigkeiten bei der Unterscheidung zwi-

sehen Rot- und Grüntönen haben, würden in Abhängigkeit von den spezifischen Aspekten ihrer Sehbehinderung eine geeignete Farbverstärkung und/oder -verschiebung haben, um der spezifischen Person zu ermöglichen, den maximalen Nutzen von der Verwendung einer bestimmten vorprogrammierten Vorrichtung zu erhalten. Eine tritanopische Farbenfehlsichtigkeit, Blau-Gelb-Defizite, kann ebenfalls durch Verschiebung der Farbe des ursprünglichen Bildes erleichtert werden, um somit eine Farbwahrnehmung zu ermöglichen.

Gewisse Menschen mit einer Sehschwäche sind nicht in der Lage, fernzusehen oder komplexe Bilder wie Fotografien zu betrachten, da ihre Fähigkeit, zwischen relativ ähnlichen Grautönen oder zwischen ähnlichen Abstufungen verschiedener Farben zu unterscheiden, beeinträchtigt ist. Gegenwärtig sind Ärzte in der Lage, die spezifischen Schwächen bei Personen mit Sehbehinderung zu messen; es gibt jedoch keine sofortige Behandlung oder verfügbare Vorrichtung, um diese Sehschwäche zu lindern.

Die vorliegende Erfindung würde dem Arzt nach Bestimmung der bestimmten Art der Sehschwäche ermöglichen, zum Beispiel den Graustufenkontrastselektor so zu programmieren, daß er Bilder in diskrete Graustufen aufbricht, die ausreichend unterschiedlich sind, um dem Betrachter mit einer Sehbehinderung zu ermöglichen, zwischen den Schattierungen zu unterscheiden. Zwar würde das Bild, das erzeugt würde, wenn es von einer Person mit normalem Sehvermögen betrachtet wird, weniger Detail enthalten als das ursprüngliche Bild, die Person mit einer Sehschwäche jedoch würde erheblich mehr Detail erkennen als in dem nichtverbesserten Bild.

Dementsprechend ist die Hinzufügung von vierzehn Graustufen zusätzlich zu Schwarz und Weiß für eine erhebliche Anzahl von Personen mit verringertem Sehvermögen zur Unterscheidung zwischen Graustufen hilfreich. Die Verwendung von insgesamt sech-

zehn verschiedenen Pegeln von Graustufen einschließlich
Schwarz und Weiß wird bevorzugt, obwohl mehr oder weniger in
gewissen Fällen wünschenswert wären.

Zusätzlich zu der Färb- und Graustufenverbesserung liegt es
ebenfalls im Bereich der Möglichkeiten des Systems der vorliegenden Erfindung, für verschiedene Abschnitte eines komplexen Bildes, die mit der räumlichen Frequenz des Details in dem gewissen Abschnitt des Bildes verbunden sind, eine selektive Modifizierung des Kontrastes zu ermöglichen. Dies wird
dadurch erzielt, daß das digitale räumliche Filter auf folgende Art und Weise verwendet wird.

Für Personen, die einen Verlust von Sehschärfe in Abschnitten eines Bildes mit feinem Detail haben, kann der Kontrast in
diesen Abschnitten des Bildes erhöht werden, um die Unterschiede in den Details durch Aufhellen der Ränder der Details in dem Bild hervorzuheben. Obwohl dies eine Person mit normalem Sehvermögen von dem Bild ablenkt, wird es einer Person mit beeinträchtigtem Sehvermögen ermöglicht werden, unter den Gegenständen in diesem Bildabschnitt zu unterscheiden und sie zu erkennen.

Derselbe Ansatz kann selektiv auf Abschnitte des Bildes angewandt werden, die für eine Person mit geringem Raumfrequenzverlust schwer zu sehen sind, und dadurch, daß die Ränder der größeren Details hervorgehoben werden, so daß die Person zwischen den größeren Abschnitten des Bildes unterscheiden kann. Der hohe oder geringe Raumfrequenzverlust ist ein ausführlich dokumentierter und verhältnismäßig häufiger Sehfehler und die vorhergenannte Verbesserung des Bildes wird für Personen mit
beeinträchtigtem Sehvermögen die Erkennbarkeit wesentlich
erhöhen.

Für Menschen, die an Farbblindheit leiden, kann die Vorrichtung gemäß einer Verordnung des Arztes konfiguriert werden oder von der Person eingestellt werden. Die Vorrichtung ist einstellbar, indem der Kontrast für die Farbkombination, mit der Schwierigkeiten bestehen, verbessert wird oder indem das Farbsignal individuell invertiert wird, um ein schnelles Unterscheiden zwischen den ansonsten nicht-unterscheidbaren Farben zu ermöglichen. Diese Inversion würde in dem Kontrastselektor für die individuelle Farbe vollzogen. Eine geeignete Farbanzeige muß verwendet werden.

Obwohl es möglich ist, Videobilder digital mit einem Mikroprozessor zu manipulieren, macht das System der vorliegenden Erfindung es möglich, daß diese Manipulationen schnell genug sind, um eine Echtzeitanwendung durchzuführen, da die Geschwindigkeit für die Eingangs-/Ausgangsports aller gegenwärtig erhältlichen Mikroprozessoren zu schnell ist.

In der vorliegenden Erfindung ist eine Videokamera mit Vergrößerungs- oder Zoomkapazität mit der Bildverbesserungsverarbeitung in einem flachen Anzeigebildschirm in einer kompakten, tragbaren Einheit oder einer Brillenanzeige kombiniert. Die Einheit ist so konstruiert, daß sie auf eine flache Oberfläche gelegt wird und das gedruckte Material, z.B. eine Zeitung oder Buch oder ein anderes Textmaterial, unter die Videokamera gelegt werden kann. Die Anzeige kann zur vereinfachten Betrachtung durch die Bedienungsperson in einer einstellbaren Position angeordnet werden. Das Textmaterial kann unter die Kamera eingelegt, die Position auf den Anfang des Textmaterials eingestellt und die Vergrößerung und der Kontrast eingestellt werden, damit der Text von der Person mit beeinträchtigtem Sehvermögen bequem lesbar ist. Das Textmaterial wird dann von Hand von der Bedienungsperson bewegt, um das Material sofort in verbesserter Form auf dem Bildschirm anzuzeigen. Der Text wird kontinuierlich gemäß im wesentlichen

derselben Art und Weise neu positioniert, wie er gelesen würde, wenn ihn eine Person ohne Sehfehler ablesen würde, die das Material überfliegt, um es zu lesen. Abschnitte können daher nach Ermessen der Bedienungsperson nochmals gelesen werden, indem lediglich der Text auf eine vorherige Position zurückbewegt wird. Zusätzlich zu diesem Verfahren zum Lesen von Textmaterial ist es ebenfalls möglich, das verbesserte Bild des Textes auf einem Videoband oder einer anderen Vorrichtung aufzuzeichnen, so daß es von der Bedienungsperson oder einer anderen Person zu einem zukünftigen Zeitpunkt erneut abgespielt werden kann. Bei der Brillenversion dieser Erfindung kann eine Kamera auf der Brille angeordnet werden.

Videosignale haben eine Spitze-Spitze-Spannung von 1 Volt. Sie werden gefiltert und verstärkt, ehe sie an einen A/D-Wandler gelegt werden. Die Videosignale werden digitalisiert und von einer Reihe von Latch-Speiehern festgehalten, die jedes Pixel abtastet und festhält. Eine 8-Bit-Grauskala wird erzeugt, die 256 Kontrastpegel erzeugt.

Eine genaue Referenzspannung muß erstellt werden, um die Grenzen des Komparators zu setzen. Sowohl +12 bis +15 Volt als auch -12 bis -15 Volt werden zu diesem Zweck an den A/D-Wandler gelegt. Ein Synchronisiersignaltrenner wird dazu verwendet, die horizontalen und vertikalen Synchronisiersignale aus dem zusammengesetzten Videobild wiederzugewinnen. Der Pixeltakt wird bestimmt, indem ein Oszillator eines bekannten Vielfachen auf das Synchronisiersignal verriegelt wird.

Schließlich werden die 8-Bit-Grauskala, die horizontalen und vertikalen Synchronisiersignale und der Pixeltakt ausgegeben.

Diese Video-Digitalisiervorrichtung kann mit NTSC-Norm-Video oder jeder anderen Videovorrichtung verwendet werden. Es kann als eine separate Schaltung hergestellt werden oder ist als

hybride Integratorschaltung von Analog Devices erhältlich.

Ist das Bild einmal digitalisiert, kann es durch Hochpaß-, Tiefpaß- oder Bandpaßfilter geschickt werden, um die räumliche Frequenz des betrachteten Bildes zu verändern. Unter Verwendung programmierbarer EPROMs oder EEPROMs können die Kontrastpegel neu zugeordnet werden. EPROMs können auch dazu verwendet werden, den Kontrast für gewählte räumliche Frequenzen zu verbessern. Gedrucktes Material wird durch eine interne Lichtquelle beleuchtet. Ein Videobild wird durch eine Autofokus-Autoiris-Linse gebildet und das Videobild wird an den Analog-Digital-Wandler gelegt.

Zusätzlich zu der Digitalisierung des analogen Videosignals trennt ein integrierter Synchronisiersignaltrenner die eingehenden horizontalen und vertikalen Takte. Der Taktgenerator erzeugt den ausgegebenen vertikalen Synchronisiertakt, den horizontalen Synchronisiertakt und den ausgegebenen Pixeltakt sowie alle anderen Takte. Das digitalisierte Bild verläuft durch einen Kontrastselektor, bevor es in einen Bildspeicher eingelesen wird. Der Bildspeicher funktioniert so, daß er eine gesamte Bildschirmseite in jeder Seite speichert. Während zum Beispiel eine Seite gerade die ungeraden Zeilen, gefolgt von den geraden Zeilen, empfängt, wird die andere Seite gerade an die Anzeige ausgelesen. Die gesamte an die Anzeige ausgegebene Seite wird vor dem nächsten Dateneinlesen für die nächste Seite zweimal gelesen.

Die Taktsignale von den horizontalen und vertikalen Eingangszählern und den horizontalen und vertikalen Ausgangszählern an die richtige Seite des Speichers werden durch zwei Sätze von Multiplexern gesteuert. Das Videobild wird auf abwechselnden Zeilen gespeichert, so daß ungerade und gerade Zeilen des Standard-Videobildes wieder gebildet werden können.

Schließlich wird jede Zeile des Bildes aus dem Speicher ausgelesen. Der digitalisierte Signalausgang wird so eingestellt, daß er die Anforderungen der Anzeige erfüllt. Der Taktgenerator nimmt das Synchronisiersignal von dem Videosignal und dem Ausgang des Seitenanfangsdetektors und schickt neue horizontale und vertikale Synchronisiersignale an den Bildschirm.

Ein Pixeltakt kann unter Verwendung eines programmierbaren Flipflops oder durch Synchronisieren des neuen Pixeltaktes auf den alten, indem eine phasensynchronisierte Schleife zur Verhinderung von Abweichungen (drifting) verwendet wird, von einem Vielfachen des Videopixeltaktes abgeleitet werden.

Die vorliegende Erfindung ist in einer auf einer Brille angeordneten Anzeige eingebracht und wird in Verbindung mit dem digital-verstärkten Bilderzeuger (digitally enhanced imager) verwendet. Die visuelle Information der verschiedenen räumlichen Frequenzen kann selektiv verbessert und in das Auge einer Person projiziert werden, um somit jedwede Sehschwäche oder beeinträchtiges Sehvermögen zu kompensieren.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte tragbare Vorrichtung zum Erfassen, Verbessern und Projizieren von Bildern, die hauptsächlich aus Textmaterial bestehen, aufzuweisen, um die Lesbarkeit für Menschen mit beeinträchtigtem Sehvermögen zu verbessern.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Kontrast von Videobildern durch Digitalisieren eines herkömmlichen analogen Videosignals zu verbessern und den Kontrast zwischen den Test- und Hintergrundbereichen unter Verwendung digitaler Technologie zu erhöhen.

Eine weitere, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, die Erkennbarkeit von Videobildern dadurch zu

verbessern, daß der "Grau"-Übergang zwischen den Zeichen und dem Hintergrund in Textmaterial eliminiert wird.

Dieser Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, die Auflösung der Videobilder durch Erhöhung der Abtastgeschwindigkeit zu verbessern, um die normale Videobildabtastgeschwindigkeit zu verdoppeln.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Videobilder mit verbessertem Kontrast und Auflösung sowie ebenfalls maßstäblich änderbare oder vergrößerte Textbilder zum Zwecke ihrer Anzeige auf Videomonitoren, Aufzeichnen der Bilder auf Bandvorrichtungen, Diskettenvorrichtungen, Floppy-Disks oder anderen Arten von elektronischen Speichermedien zum Zwecke ihrer erneuten Anzeige in dem verbesserten Format oder zum Drucken dieser verbesserten Bilder mit hochauflösenden Druckern zu erzeugen.

Es ist die weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Person mit einer kompakten, tragbaren Vorrichtung zu versehen, die dazu verwendet werden kann, Textmaterial abzutasten, die von der Kamera erzeugten Bilder zu verarbeiten, den Kontrast und die Auflösung zu verbessern und diese verbesserten Videobilder in Echtzeit auf einem leichtgewichtigen, kompakten, hochauflösenden Monitor wie einer flachen, tragbaren Anzeige anzuzeigen. Dies ermöglicht einer Person mit beeinträchtigtem Sehvermögen, die Sehverbesserungsvorrichtung zum Lesen von Textmaterial zu verwenden, das anderenfalls nicht lesbar wäre.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Anzeige der genormten Monochrome RS-170, NTSC oder europäischen PAL-Videosignale auf hochauflösenden Schwarz-Weiß- oder Farbmonitoren anzuzeigen.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Verbesserung der Erkennbarkeit von Farbbildern für Menschen, die farbblind sind, anzugeben, indem die Farbverteilung von Videobildern manipuliert wird.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung zum Vergrößern des Abstandes zwischen Zeichen im Text zur Anzeige bereitzustellen.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine auf einer Brille angeordnete Kamera oder brillenartige Videoanzeige bereitzustellen, die die Erfindung enthält, um die Sehfähigkeit eines Menschen zu verbessern.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Videobilder so zu verbessern, daß sie eine Schwellenintensität überwinden, die gewisse Menschen mit beeinträchtigtem Sehvermögen betrifft.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, mehrfache Intensitätspegel bereitzustellen, das heißt, "schwarze", "weiße" und "graue" monochrome Bilder aufzuweisen und die Wahl eines oder mehrerer "Grau"-Stufen zum Betrachten von Bildern zu ermöglichen, die ansonsten für eine Person mit beeinträchtigtem Sehvermögen schwer oder unmöglich zu sehen wären.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Bildkontrastverbesserungsvorrichtung mit so viel wie zweihundertsechsundfünfzig (256) einzelnen Intensitätspegeln bereitzustellen.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, Menschen, die farbblind sind, die Verwendung von Farbkodes zu ermöglichen, wie zum Beispiel diejenigen auf elektrischen Komponenten, durch Verwendung einer Farbversion dieser Erfindung.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, die Farberkennung für Menschen, die unter protanopischer, deuteranomaler oder tritanopischer Farbenfehlsichtigkeit leiden, zu verbessern.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, Kontrast und Auflösung von Bildern zur direkten Anzeige auf Anzeigen ohne Verwendung jedweden Speichers zur Speicherung digitaler Videobilddaten, wie einer Finluxanzeige, zu verbessern.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, einem Lehrer zu ermöglichen, textartiges Material einer Gruppe von Personen mit Sehschwäche anzuzeigen, unter Verwendung einer einzelnen Abtastvorrichtung wie beispielsweise einer Kamera, einer einzelnen Bildverbesserungsvorrichtung und dann dieses verbesserte Videosignal in Echtzeit an Monitoren zu verteilen, die sich vor jeder Person befinden, um ihnen zu ermöglichen, gleichzeitig das Material in verbesserter Form zu betrachten, wie es von der Person, die den Unterricht gibt, angezeigt wird.

Es ist ebenfalls eine Aufgabe dieser Erfindung, die Verbesserung und Anzeige von genormten Videobildern zu ermöglichen, indem die Ausgabe von zum Beispiel einem Videorekorder in Echtzeit verbessert wird und nach der Verbesserung das Videobild in ein Standard-Analogsignal zurück umgewandelt wird und das verbesserte Bild auf einem Standard-Fernsehgerät angezeigt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das System in einer auf einer Brille angebrachten Anzeige zur Verwendung von Personen mit beeinträchtigtem Sehvermögen unterzubringen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einem Auge verbesserte Videobilder zuzuführen, um die Unfähigkeit des Auges,

Kontrast, Detail oder Farbe wahrzunehmen, zu kompensieren.

Eine zusätzliche Aufgabe 1st es, eine Vorrichtung zum Betrachten von Videobildern in 2 oder 3 Dimensionen aufzuweisen, indem ein virtuelles Bild einer Anzeige im Raum unter Verwendung eines Brillen-Bilderzeugers (spectacle imager) erzeugt wird.

Ein Vorteil dieser Erfindung ist es, daß sie eine digitale Bildverbesserungsvorrichtung aufweist, welche aus einem Kontrastselektor besteht, in dem der mit jedem Pixel in einem Videobild verbundene Intensitätspegel mit einer vom Benutzer gewählten Einstellung verglichen wird und ein Ausgang von der Kontrastwahl entweder zu maximaler oder minimaler Intensität umgewandelt wird, in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen dem Eingang und dem Komparatorpegel, um den Kontrast in dem Ausgangs-Videobild zu maximalisieren.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine digitale Bildverbesserungsvorrichtung vorhanden ist, die aus einer programmierten logischen Vorrichtung besteht, welche so programmiert ist, daß sie den mit jedem Pixel in dem Ausgangsvideobild verbundene Intensitätspegel auf der Grundlage der Kontrastempfindlichkeitsbedürfnisse einer spezifischen Person neuzuordnet.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Eingangsdatenintensitätspegel durch einen 8-Bit-Binärkode dargestellt ist und der Komparator oder die programmierte logische Vorrichtung ein oder mehrere binäre Datenbits verwendet, um den Kontrast in dem Ausgangsvideobild zu bestimmen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß das Farbvideobild einen Intensitätspegel von einem oder mehreren der drei digitalisierten Farbsignale hat, von denen jedes mit einem von Benutzer gewählten Pegel für jedes Pixel dieser Farbe in dem

Videobild verglichen wird, und der Ausgang von der Kontrastwahl vor richtung in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen dem Eingang und dem gewählten Komparatorpegel entweder zu maximaler Intensität oder minimaler Intensität umgewandelt wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, als Teil der brillenartigen digitalen Bildverbesserungsvorrichtung eine programmierbare logische Vorrichtung miteinzugliedern, welche so programmiert ist, daß sie den mit jedem Pixel in dem Ausgangsvideobild verbundenen Intensitätspegel auf der Grundlage der Kontrastempfindlichkeit einer Person neu zuordnet.

Ein Vorteil der Erfindung ist die Verwendung der Kontrastwahlvorrichtung, in der mindestens zwei Intensitätspegel gewählt werden, wodurch mindestens drei AusgangsIntensitäten erzeugt werden, einschließlich Schwarz, Weiß und mindestens ein Grauton.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bandpaßfilter miteinzuschließen, um den Kontrast von Details mit hoher räumlicher Frequenz in dem Bild zu verbessern.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuweisen, die in der Lage ist, den Kontrast von Details mit niedriger räumlicher Frequenz in dem Bild wahlweise zu verbessern.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu haben, bei der der Kontrast von Details mit räumlicher Frequenz im Mittelbereich im Bild verbessert werden.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist es, daß der Kontrast von Details mit niederer, Mittelbereichs- und hoher räumlicher Frequenz im Bild verbessert wird.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung aufzuweisen, bei der die von einem 8-Bit-Binärkode beschriebene Videopixelintensität durch Schwarz, Weiß und 14 Graustufen dargestellt werden kann, indem fünfzehn 8-Bit-Komparatoren, fünfzehn 8-Bit-Binärschalter und ein Kodierer mit fünfzehn Eingängen und vier Ausgängen verwendet werden.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß einer oder mehrere Komparatoren Schwarz, Weiß und einen oder mehrere Grautöne erzeugen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist ein Bandpaßfilter zur selektiven Verbesserung des Kontrastes von Details mit hoher räumlicher Frequenz in dem Bild.

Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung in der Lage ist, den Kontrast von Details mit niedriger räumlicher Frequenz in dem Bild zu verbessern.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß der Kontrast von Details im Bild mit einer räumlicher Frequenz im Mittelbereich verbessert wird.

Ein Vorteil der Erfindung ist es, daß der Kontrast von Details einer räumlichen Frequenz im unteren, mittleren oder oberen Bereich in dem Bild verbessert wird.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß ausgewählte Information im unteren, mittleren oder oberen räumlichen Frequenzbereich genommen und mit den ursprünglichen Bilddaten multipliziert wird, und dann diese Information zurück zu dem ursprünglichen Bild addiert werden.

Ein zusätzlicher Vorteil ist es, daß die Videopixelintensität für jede Farbe, Rot, Grün und Blau, die durch einen 8-Bit-

Binärkode beschrieben ist, durch 16 Abstufungen einer jeden Farbe dargestellt werden kann, unter Verwendung von fünfundvierzig 8-Bit-Komparatoren, fünfundvierzig 8-Bit-Binärschaltern und drei Kodierern mit fünfzehn Eingängen und vier Ausgängen .

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, zwei oder mehrere Komparatoren auf jedem digitalisierten Farbsignal bereitzuhalten, um eine maximale Intensität, minimale Intensität und eine oder mehrere Zwischenstufen zu erzeugen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß die digitale Bildverbesserungsvorrichtung einen Videosignaldigitalisierer, einen Sychronisiersignalseparator, einen Kontrastselektor, einen Taktgenerator, einen horizontalen Ausgangszähler, einen vertikalen Ausgangszähler umfaßt, wodurch ein analoges Videosignal von einer herkömmlichen Videoquelle in dem Videodigitalisierer digitalisiert wird und worin das Videobild des Digitalisierers in dem Kontrastselektor verarbeitet wird, wodurch der Benutzer des digitalisierten Bilderzeugers (imager) den Kontrastpegel zwischen relevanten Merkmalen des Videobildes und dem Hintergrund wählt, so daß das Bild in Schwarz und Weiß ohne Graustufen angezeigt wird.

Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist es, Projektoroptik zur Abbildung von Videodaten auf der Retina des Auges aufzuweisen.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, ein verspiegeltes Projektorsystem aufzuweisen, welches Videodaten durch einen Spiegel auf die Retina abbildet.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist es, daß ein Bildgleichrichter mit faseroptischem Bündel die durch die Abbildung von Videodaten im Auge durch herkömmliche Optik erzeugte

Verzerrung kompensiert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß sie einen digitalen Bit-Neuabbilder (remapper) zur Gleichrichtung und Kompensierung der durch die Abbildung von Videodaten in dem Auge mittels herkömmlicher Optik erzeugte Verzerrung aufweist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß sie einen digitalen Bit-Neuabbilder zur Gleichrichtung und Kompensierung der durch schlechtes Sehvermögen bedingten Verzerrungen oder Verlust des Sichtfeldes aufweist.

Eine weitere Aufgabe ist es, daß das verspiegelte System einen konkaven Spiegel zur Erzeugung eines virtuellen Bildes einer Videoanzeige verwendet.

Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß die Brille eine Mikroanzeige, Projektoroptik, einen Spiegel und eine Reihe von Multiplikatoren umfaßt, um Videobilder mit verbesserten Daten- und Synchronisiersignalen zu kombinieren.

Ein zusätzlicher Vorteil dieser Erfindung ist es, daß sie einen Video-D/A-Wandler (Digital/Analog-Wandler) sowie eine Reihe von Multiplexern verwendet, um horizontale und vertikale Synchronisiersignale zu rekombinieren, um ein zusammengesetztes Videosignal zu bilden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des digital verbesserten Bilderzeugers, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Video-Digitalisierers gemäß der Erfindung,

Fig. 3A eine schematische Darstellung des Kontrastselektors gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3B ein Blockschaltbild des Kontrastselektors und anderer, verbindender Elemente,

Fig. 4A eine schematische Darstellung des Seitenanfangsdetektors ,

Fig. 4B eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Seitenanfangsdetektors,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Taktgenerators, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 eine Darstellung einer Flachanzeige (panel display) und der Vorrichtung, wie sie zur erfindungsgemäßen Verwendung angeordnet sind,

Fig. 7 die Verwendung dreier Digitalisierer und dreier Kontrastwähler für Rot-, Grün- und Blau-Daten zur Erzeugung verbesserter oder modifizierter Farbbilder,

Fig. 8 eine digitale räumliche Filter- und Kontraststeuerlogikvorrichtung zur Vergrößerung des Kontrastes gewählter Bereiche räumlicher Frequenzen der Merkmale des Videobildes,

Fig. 9 eine schematische Darstellung für eine alternative Ausführungsform, die eine bildschirmabhängige Vorrichtung verwendet, welche die Verwendung eines digitalen Videobildspeichers nicht benötigt,

Fig. 10 eine schematische Darstellung für einen "Grau"-Skala-Kontrastselektor, der "Schwarz", "Weiß¹¹ und vierzehn "Grau"-Töne erzeugt, unter Verwendung von fünfzehn 8-Bit-Komparatoren, fünfzehn 8-Bit-Binärschaltern und einem 15-Bit-Eingangskodierer mit vier Ausgängen, der einen vier-Bit-Ausgang erzeugt, der Schwarz, Weiß und vierzehn Grautöne erzeugt,

Fig. 11 das digital verbesserte Bilderzeugersystem in einem Blockschaltbild mit einem optischen System gemäß der vorliegenden Erfindung dar,

Fig. 12 eine aufgerollte (unfolded) optische Pfadanzeige gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 13 eine Reflektorversion mit einer verspiegelten Brille gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 14A,

14B, 14C ein digital verbessertes Bilderzeugersystern, welches einstellbare Spiegel und Prismen in einer auf einer Brille angeordneten Anzeige verwendet, wie es in der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist,

Fig. 15 einen räumlichen Frequenzverbesserer, der eine analoge Anzeige verwendet,

Fig. 16 einen Videoanzeigeprozessor, der eine analoge Anzeige verwendet, und

Fig. 17 einen optischen Pfad einer Reflektorbrille unter Verwendung einer Videoanzeige mit einem gekrümmten Spiegel.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des digital verbesserten Videobilderzeugers gemäß dieser Erfindung gezeigt.

Gedrucktes Material wird von einer internen Lichtquelle 102 beleuchtet. Eine Videoseite wird von einer Autofokus-Autoiris-Zoomlinse 104 gebildet und ein Videobild 103 wird auf einen Analog/Digital-Wandler oder Video-Digitalisierer 3 gerichtet. Insbesondere fängt eine Kamera 1 ein Bild eines Abschnittes oder des gesamten Textmaterials 2 ein und überträgt das analoge Videosignal 103 an den Video-Digitalisierer 3, in dem das Signal von einer analogen in eine digitale Form umgewandelt und zum Teil durch einen Ausgang 104 an einen Synchronisiersignalseparator 4 übertragen wird. Ein Datenteildigitalisierer-Videosignal 5 wird an einen Kontrastselektor 6 übertragen, der dazu verwendet wird, den Kontrast des Videobildes zu verbessern. Verbesserte digitalisierte Videodaten 80 werden entweder an eine Hochgeschwindigkeitsspeicherseite 7A oder 7B gesandt.

Das an den Synchronisiersignalseparator 4 übertragene Signal wird in ein Eingangspixeltaktsignal 8, ein horizontales Eingangssynchronisiersignal 9 und ein vertikales Eingangssynchronisiersignal 10 unterteilt. Diese drei Signale werden an einen Taktgenerator 11 übertragen, der einen Ausgangspixeltakt 20, ein horizontales Ausgangssynchronisiersignal 21 und ein vertikales Ausgangssynchronisiersignal 22 erzeugt. Eine Bildskalierungsschaltung 333 empfängt diese Eingänge und sendet an einen Ausgang 31, welcher auf einen horizontalen Ausgangszähler 40 gerichtet ist, und an einen Ausgang 32, welcher auf einen vertikalen Ausgangszähler 41 gerichtet ist. Ein Seitenanfangsdetektor 50 sendet über einen Ausgang 34 an den vertikalen Zähler 41.

Die Ausgänge von dem Signalseparator 4, werden zusätzlich zur Übertragung an den Taktgenerator 11 wie folgt ebenfalls an

einen horizontalen Eingangszähler 60 und einen vertikalen Eingangszähler 61 übertragen; das Pixeltaktsignal 8 und das horizontale Synchronisiersignal 9 werden an einen horizontalen Eingangszähler 60 übertragen.

Das vertikale Synchronisiersignal 10 und das horizontale Synchronisiersignal 9 werden an den vertikalen Eingangszähler 61 übertragen. Ein Ausgang 121 von dem horizontalen Eingangszähler 60 und ein Ausgang 122 von dem vertikalen Eingangszähler 61 werden auf je einen Multiplexer 70 und 71 gerichtet, zusammen von einem Ausgang 125 des horizontalen Ausgangszählers 40 und von einem Ausgang 126 des vertikalen Ausgangszählers 41.

Die Multiplexer 70 und 71 richten den richtigen eingangs- und ausgangsadressierbaren Platz auf RAM-Seite 7B und 7A, die beide in der bevorzugten Ausführungsform 256K &khgr; 1 sind. Während Eingangsdaten 80 in eine RAM-Seite 7B eingelesen werden, werden Ausgangsdaten 84 von RAM-Seite 7A an einen Multiplexer 72 übertragen. Ist die Übertragung von Ausgangsdaten 84 vollendet, dann wird von einem Ausgang 83 von der RAM-Seite 7B an den Multiplexer 72 übertragen. Während dies stattfindet, werden die Eingangsdaten 80 auf die RAM-Seite 7A gerichtet.

Die Multiplexer 70 und 71 halten sich über die eingangs- und ausgangsadressierbaren Speicherplätze auf dem laufenden, indem sie jeweilige horizontale Ausgangsplätze 125 und vertikalen Ausgangsplatz 126 empfangen. Während RAM 7B ausgibt, empfängt RAM 7A Eingangsadressen 82 von den horizontalen Eingangsplätzen 121 und vertikalen Eingangsplätzen 122, RAM 7B empfängt Ausgangsadressen 81 von horizontalen Speicherplätzen 125 und vertikalen Plätzen 126. Der Multiplexer 72 überträgt wechselweise von Ausgang 84 des RAM 7A und von Ausgang 83 des RAM 7B. Der Multiplexer 72 schaltet bei Empfang eines Seitenanfangssignals 34A. Der Ausgang von Multiplexer 72, nämlich

ein Datensignal 85 geht zu einem Umkehrvideoselektor 200, welcher ein Datensignal 86 zu einer Anzeige 30 schickt, wo es mit dem Datentakt 20, dem vertikalen Synchronisiersignal 22 und dem horizontalen Synchronisiersignal 21 kombiniert wird, um ein geeignetes Bild auf der Anzeige 30 zu erzeugen. Die Eingangsdaten 80 werden auf abwechselnden Zeilen in RAM 7A oder RAM 7B gespeichert. Nachdem ein Halbbild eingegeben ist, füllt das zweite die nichtbenutzten Adreßzeilen. Sowohl die ungeraden als auch die geraden Zeilen eines Standard-Videobildes bilden ein vollständiges Videobild in jeder RAM-Seite. Die wird von dem vertikalen Eingangszähler 61 erzeugt.

Zusätzlich zu einer direkten Übertragung von Ausgang 85 des Multiplexers 72 zur Anzeige 30 kann ein Ausgang 85 von einem Standardinvertierer verarbeitet werden, um ein Negativbild zu erzeugen. Ein Umkehrbildselektor 200 besteht aus einem Invertierer und einem Wahlschalter. Der Ausgang 86 von dem Umkehrvideoselektor 200 kann Positiv- oder Negativbilder, weiß auf schwarz oder schwarz auf weiß erzeugen.

Zusätzlich kann der Ausgang 86 bei Kombination mit dem Datentakt 20, dem horizontalen Synchronisiersignal 21 und dem vertikalen Synchronisiersignal 22 in einem Digital-Analog-Wandler 201 zu einem Standard-Videosignal 87 umgewandelt werden, welches das durch diese Erfindung ermöglichte verbesserte Bild enthält. Dieses Standard-Videosignal kann auf einem Videorekorder 202 aufgezeichnet oder auf einem Standard-Fernsehgerät angezeigt werden.

Zusätzlich kann eine Bildskalierung durch eine Veränderung des Ausgangs 20, Ausgangs 21 und Ausgangs 22 vom Taktgenerator 11 vorgenommen werden. Die Bildskalierungsschaltung 333 verändert die Ausgänge von den jeweiligen Ausgangszählern auf die oben angegebene Art und Weise. Die Bildskalierungsschaltung 333 ist eine herkömmliche Bildskalierungsvorrichtung, die die verti-

kale Größe des endgültigen Bildes steigern und/oder verringern kann, indem die horizontalen und vertikalen Ausgangszähler 40 und 41 verändert werden, um eine Bildskalierung, Aspektverhältnismodifikation durchzuführen oder den Zeichenabstand zu verändern.

Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Video-Digitalisierers 3 und Synchronisiersignal-Trenners 4, der stabile Bezugsspannungsguellen lOOA und lOOB für den Analog-Digital-Wandler 101 aufweist und herkömmliche Schaltungen 110 enthält, in denen der Videoeingang 103 verstärkt wird, das Abtastsynchronisierungssignal in das Pixeltaktsignal 8, in das horizontale Synchronisiersignal 9 und das vertikale Synchronisiersignal 10 aufgeteilt wird und die digitalisierten Videodaten 5 (wobei 8 Bits pro Pixel die Intensität darstellen) vom Analog/Digital-Wandler 101 ausgegeben werden. Eine phasensynchronisierte Schleife 105, die aus einer Teile-durch-N-Schaltung 106, einem Phasendetektor 107, einem Schleifenfilter 108 und VCO 109 besteht, hält den Pixeltakt 8 mit dem Videoeingang 103 synchronisiert.

Gemäß den Figuren 3A und 3B werden die vier höchstwertigen Bits (DO, Dl, D2 und D3) der digitalisierten Videodaten 5 einem Größenkomparator 300 eingegeben. Ein binärer Wahlschalter 301, der einen von 16 Intensitätspegeln wählen kann, wird dazu verwendet, den Intensitätspegel im Komparator 300 einzustellen. Im Komparator 300 wird der Intensitätspegel für jedes Pixel (dargestellt durch DOl, Dl, D2 und D3) mit dem von dem Wahlschalter 301 eingestellten Pegel verglichen. Ist der Intensitätspegel des Pixels höher als der von dem Wahlschalter 301 eingestellte Pegel, dann wird diesem Pixel die maximale Intensität ("weiß") zugeordnet. Ist der Intensitätspegel des Pixels geringer als der eingestellte Pegel, dann wird diesem Pixel die minimale Intensität ("schwarz") zugeordnet. Vom Größenkomparator 300 werden Ausgangsdaten 80 in die Speicher-

seite 7A oder 7B eingelesen. Programmierbare logische Vorrichtungen wie ein Eprom oder ein programmierbarer EEprom können anstelle des Wahlschalters 301 und des Größenkomparators 300 verwendet werden, um geeignete Ausgangspixelintensitätspegel zu erzeugen.

Gemäß der Figur 4A wird das vertikale Synchronisiersignal 10 von dem Synchronisiersignaltrenner 4 durch ein NOR-Gatter

1400, einen wiedertriggerbaren monostabilen Multivibrator

1401, ein Flipflop 1402 und ein NOR-Gatter 1403 eingegeben. Das NOR-Gatter 1400 und der wiedertriggerbare monostabile Multivibrator 1401 erzeugen einen neuen vertikalen Synchronisierimpuls 1OA. Der vertikale Synchronisierimpuls 1OA ist breit genug, daß bei Zusammenfall der Hinterflanke 10 des vertikalen Synchronisierimpulses 1OA (hoher bis niedriger Übergang) mit der Vorderflanke 1OA oder 30 Hz Rechteckwelle F (niedriger bis hoher Übergang), die jeweils nach zwei Bildern auftritt, das NOR-Gatter 1403 einen 30 Hz Seitenanfangsimpuls G und Ausgang in Seitenanfangsignal 33 erzeugt.

Nach der Figur 4B wird ein alternatives Verfahren zum Erzeugen von Seitenanfangsimpulsen einen Synchronzähler für den vertikalen Synchronisierausgang verwendet. Das horizontale Eingangssynchronisiersignal 9 wird im Zähler 410 mit dem vertikalen Eingangssynchronisiersignal 10 kombiniert. Ein Zählerausgang 420 ist nur dann hoch, wenn beide Synchronisierimpulse vorliegen, was das erste Halbbild angibt. Der Ausgang 420 wird durch ein auf der positiven Flanke getriggertes Flipflop 411 geleitet, welches in der bevorzugten Ausführungsform eine 30 Hz Rechteckwelle 421 erzeugt. Der Ausgang 421 wird durch ein NOR-Gatter 412 geschickt, um den Seitenanfangsimpuls 33 zu erzeugen.

Die Figur 5 stellt die bevorzugte Ausführungsform des Taktgenerators 11 dar, der aus einem programmierbaren Flipflop

400, einer Verzögerung 401 und einem Invertierer 402 besteht. Der Eingangsdatenpixeltakt 8 wird in dem Invertierer 402 invertiert und der Ausgang 8A wird auf dem Datenpixeltakt 8 dem programmierbaren Flipflop 400 eingegeben. Der Ausgang 2OB von dem programmierbaren Flipflop 400 wird durch Verzögerung von 401 verarbeitet, welche 100 Nanosekunden beträgt, und der Ausgang von Verzögerung 401 wird mit Ausgang 2OB kombiniert, um das Bildschirmpixeltaktsignal 20 zu erzeugen, welches die doppelte Eingangsdatenplxeltaktfrequenz hat. Das horizontale Ausgangssynchronisiersignal 21 wird erzeugt, indem das horizontale Eingangssynchronisiersignal 9 durch NOR-Gatter 404 und Zähler 403 verarbeitet wird, in welchem der Ausgangsbildschirmpixeltakt 20 das Taktsignal für den Zähler 403 zur Erstellung des horizontalen Ausgangssynchronisiersignals 21 erstellt. Das vertikale Ausgangssynchronisiersignal 22 wird erzeugt, indem das vertikale Eingangssynchronisiersignal 10 durch Invertierer 406 verarbeitet wird, und das invertierte Signal zusammen mit dem horizontalen Ausgangssynchronisiersignal 21 einem Zähler 405 zur Erzeugung des vertikalen Ausgangssynchronisiersignals 22 eingegeben wird. Obwohl die Taktgeschwindigkeiten ungefähr das Doppelte der Eingabegeschwindigkeiten sind, können auch Taktgeschwindigkeiten gleich den Eingabegeschwindigkeiten oder gleich Mehrfachen der Eingabegeschwindigkeiten implementiert werden, um den Abtastgeschwindigkeitsanforderungen einer jeden Ausgabevorrichtung Rechnung zu tragen.

Die Figur 6 zeigt eine digitale verbesserte Videobilderzeugervorrichtung 1000 mit Flachanzeige 1001, die in der geöffneten Stellung über einem Gehäuse 1003 dargestellt ist, welches durch eine Halterung 1004 in einer Position über einer Anzeigeplatte 1002 angeordnet ist. Diese Vorrichtung 1000 weist die Schaltungen auf, welche in Bezug auf die Figuren 1-5 dargestellt und erörtert wurden, und ist hier als eine Ausführungsform gezeigt. Ein serieller Port 1012 befindet sich an

der Seite der Einheit, und ferner befinden sich eine Eingangsbuchse 1011, welche zur Aufnahme des Standardvideosignaleinganges für das anzeigende Instrument ausgelegt ist, und eine Ausgangsbuchse 1010, die dazu ausgelegt ist, dem Benutzer ein Aufzeichnen verbesserter Bildausgänge auf einem Standard-Videorekorder zu ermöglichen, ebenfalls an der Seite des Gehäuses 1003.

Die Figur 7 stellt die vorliegende Erfindung in einer Farbvideoumgebung dar. Gemäß Figur 7 wird das Farbvideosignal in der Farbvideoquelle eines Signaltrenners 2000 zu einem Pixeltaktsignal 8, einer horizontalen Synchronisiersignalleitung 9, einem vertikalen Synchronisiersignal 10 und drei Videosignale verarbeitet. Das erste ist ein Rot-Videosignal 103R, das zweite ist ein Grün-Videosignal 103G und das dritte ist ein Blau-Videosignal 103B. Jedes der analogen Signale wird von jedem der drei Videodigitalisierer, dem Rot-Videodigitalisierer 3A, dem Grün-Videodigitalisierer 3B und dem Blau-Videodigitalisierer 3C digitalisiert. Digitalisierte Ausgangsdaten von jedem Digitalisierer, nämlich Rot-Videodaten 5A, Grün-Videodaten 5B und Blau-Videodaten 5C werden an jeweilige Kontrastselektoren 6A, 6B und 6C übertragen. Die Kontrastselektoren 6A, 6B und 6C können verwendet werden, um maximale und minimale Intensität für jede Farbe zu erzeugen, oder maximale und minimale Intensität mit Zwischentönen können auch für jede Farbe gewählt werden. Programmierbare logische Vorrichtungen wie ein Eprom oder ein programmierbarer EEprom können anstelle von Kontrastwahlschaltern 6A, 6B und 6C verwendet werden, um entsprechende Ausgangspixelintensitätspegel zu erzeugen. Ausgangsdaten 8OA, 8OB und 8OC von ihren jeweiligen Kontrastwahlschaltern werden in Multiplexern 7OA, 7OB und 7OC verarbeitet und dann abwechselnd an eine von zwei Speicherseiten für jeden Multiplexer übertragen. In der bevorzugten Ausfuhrungsform ist jede Speicherseite, nämlich Seiten 7E, 7F für die Multiplexer 7OA 256K mal 8 Bit Speicher. Die

Speicherseiten 7G und 7H versorgen die Multiplexer 7OC und die Speicherseiten 71 und 7J versorgen den Multiplexer 7OB. Das Pixeltaktsignal 8, das horizontale Synchronisiersignal 9 und das vertikale Synchronisiersignal 10, welche in der bevorzugten Ausführungsform diejenigen sind, die zu dem Grün-Videosignal 103G gehören, werden in dem Taktgenerator 11 und in dem Seitenanfangsdetektor 50 verarbeitet. Der Taktgenerator 11, wie er oben bereits beschrieben wurde, erzeugt gemäß Figur 5 Signale für Pixeltakt, horizontales und vertikales Synchronisiersignal, die mit dem Ausgangsmultiplexer 72 mit Videodatensignal 85 von dem Ausgangsmultiplexer 72 in der Anzeige 30 kombiniert werden, um ein verbessertes Farbvideobild zu erzeugen.

Der horizontale Eingangszähler 60 und der vertikale Eingangszähler 61 verarbeiten Eingangspixeltakt 8 und das horizontale Synchronisiersignal 9 und das vertikale Synchronisiersignal wie voranstehend beschrieben und geben entsprechende Adressen an die Multiplexer 7OA, 7OB und 7OC aus. Außerdem werden die Ausgangssignale des Taktgenerators 11 für Pixeltakt, horizontales und vertikales Synchronisiersignal an den horizontalen Ausgangszähler 40 und den vertikalen Ausgangszähler 41 übertragen. Der horizontale Ausgangszähler 40 und der vertikale Ausgangszähler 41 verarbeiten die Signale und ein entsprechender Ausgang wird an die Multiplexer 7OA, 7OB und 7OC wie voranstehend beschrieben ausgegeben. Abwechselnde Speicherseiten für jede Farbe aus den RAM-Seiten 7E und 7F, 7G und 7H und 71 und 7J werden in einem geeigneten Format an den Ausgangsmultiplexer 72 übertragen. Es ist auch beabsichtigt, daß Bildskalierungsschaltungen, wie sie in Figur 1 beschrieben sind, in dieser Ausführungsform ebenfalls verwendet werden können, um das Aspektverhältnis, die Größe oder den Abstand zwischen Zeichen im verbesserten Farbvideobild zu verändern.

Die Figur 8 stellt die Ausführungsform der Erfindung dar, bei der ein zweidimensionales digitales räumliches Filter 2001 hinzugefügt ist. In dieser Ausführungsform wird das monochrome Videosignal 103 im Video-Digitalisierer 3 und im Synchronsignaltrenner 4 zu Ausgangsvideodaten 5, Pixeltakt 8, horizontalem 9 und vertikalem Synchronisiersignal 10 verarbeitet. Digitalisierte Videodaten 5 werden von einem zweidimensionalen digitalen räumlichen Filter 2001 verarbeitet.

Die Einstellungen der räumlichen Frequenz und des Kontrastes werden von einer programmierbaren logischen Vorrichtung wie einem Eprom oder einem EEprom 2002 gesteuert. Die räumliche Frequenz steht wie erläutert in Bezug zu der Trennung zwischen beieinanderliegenden Merkmalen in dem Videobild. Übergänge treten an der Schnittstelle jedweden dunklen und hellen Bereich im Bild auf. Bei Erzeugung der Videodaten wird es Übergänge zwischen hellen und dunklen Bereichen geben, die in den Intensitätsunterschieden im Videosignal und in dem digitalisierten Signal verkörpert sind. Der Intensitätspegel für aufeinanderfolgende Pixel wird bei Abtastung der hellen und dunklen Bereich des Bildes in der Zeit schwanken.

Der dimensionale, digitale räumliche Analysator 2001 erfaßt die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Übergängen von dunkel auf hell und von hell auf dunkel, die der räumlichen Frequenz der Merkmale im Videobild entsprechen. Ein Bild kann durch Umrisse, breite Farbbereiche und Schattierung beschrieben werden. Visuelle Information wird im Auge in drei Bereichen räumlicher Frequenz verarbeitet. Hohe räumliche Frequenz (nahe beabstandete Information wie die Details in den Umrissen der Merkmale in dem Bild) wird von den nahe beabstandeten Photorezeptoren in der Makula erfaßt. Geringe räumliche Frequenz (weit beabstandete Information wie z.B. breite Farbbereiche in dem Bild) wird von periphären retinalen Photorezeptoren erfaßt. Und räumliche Frequenz im Mittelbereich (was der Schat-

tierung im Bild entspricht) wird von Wechselwirkungen der Makula und periphärer Photorezeptoren erfaßt. Eine Person kann ein Defizit in einem oder mehreren dieser Bereiche haben. Erhebliche Verbesserungen in der Erkennbarkeit können erreicht werden, indem der Kontrast für einen oder mehrere dieser Bereiche vergrößert wird.

Figur 9 veranschaulicht eine Ausführungsform, welche aus einem Videodigitalisierer 3, einem Synchronsignaltrenner 4, einem Taktgenerator 11 und einem Kontrastwähler 6 besteht, in dem das Eingangsvideosignal 103 digitalisiert und verbessert wird und Ausgangsdaten 80, das horizontale Synchronisiersignal 21, das vertikale Synchronisiersignal 22 und das Datenpixeltaktsignal 20 direkt an die Anzeige 30 ausgegeben werden.

Figur 10 stellt die Verwendung von fünfzehn Komparatoren und fünfzehn Wahlschaltern zur Erzeugung von "schwarz", "weiß" und vierzehn Abstufungen von "grau" dar. Jedes der acht Datenbits (Dl, D2, D3, D4, D5, D6, D7 und D8) digitalisierter Videodaten wird allen Größenkomparatoren 300A, 300B, 300C, 300D, 300E, 300F, 300G, 300H, 3001, 300J, 300K, 300L, 300M, 300N und 3000 eingegeben. Die binären Wahlschalter 30IA, 301B, 301C, 301D, 301E, 301F, 301G, 301H, 3011, 301J, 301K, 301L, 301M, 301N und 3010, von denen jeder einen von 256 Intensitätspegeln wählen kann, werden dazu verwendet, den Intensitätspegel in ihrem jeweiligen Komparator einzustellen.

In jedem Komparator wird der Intensitätspegel für jedes Pixel (dargestellt durch acht Datenbits) mit dem von jedem Wahlschalter eingestellten Pegel verglichen. Ist der Intensitätspegel des Pixels gleich oder größer als der von dem Wahlschalter eingestellte Pegel, dann ist der Ausgang des Komparators gleich 1. Ist der Intensitätspegel des Pixels weniger als der von dem Wahlschalter eingestellte Pegel, dann ist der Ausgang gleich 0. Ein Kodierer addiert die Anzahl von Komparatoren,

die einen Ausgang ^M1^M haben und somit eine Bitdarstellung dieser Summe erzeugen. Programmierbare logische Vorrichtungen wie ein Eprom oder programmierbarer EEprom können anstelle aller Wahlschalter und Größenkomparatoren und Kodierern verwendet werden, um geeignete Ausgangspixelintensitätspegel zu erzeugen. Diese programmierbaren logischen Vorrichtungen fungieren als wählbare Komparatoren genauso wie die Kombination aus Größenkomparatoren und Wahlschaltern als Kontrastwähler fungiert.

Es wird nunmehr auf die Figuren 11-17 Bezug genommen, in denen die vorliegende Erfindung mit einer auf einer Brille angeordneten Anzeige verwendet wird.

Es gibt zwei Arten von Brillenanzeigen, nämlich solche, die das Bild der Anzeige direkt in das Auge projizieren, und solche, die das Bild der Anzeige unter Verwendung eines auf der Brille angeordneten Reflektors in das Auge reflektieren. Die Anzeigen können Leuchtdioden, Elektroluminiszenzanzeigen, Flüssigkristalle, Plasmaanzeigen und kleine Video-Kathodenstrahlröhren sein. Die vorliegende Erfindung stellt in einer Ausführungsform einen auf einer Brille angeordneten Projektor dar, der eine kleine Video-Kathodenstrahlröhre verwendet, die auf dem Vorderteil des Rahmens angeordnet ist. Linsen bilden die Anzeige in das Auge ab. Diese Vorrichtung wird bevorzugt, da sie ein sehr klares schwarzes und weißes Bild erzeugt, das einer Kontrastverbesserung unterzogen werden kann.

Das Reflektionsverfahren verwendet eine Anzeige hinter oder an der Seite des Benutzers und reflektiert sie von einem Brillenreflektor weg. Ein in Frage kommendes Verfahren besteht darin, Holographieoptik zur Kollimierung des Bildes zu verwenden und die durch eine achsenverschobene (off axis) Anzeige erzeugte Verzerrung zu korrigieren.

Eine alternative Vorrichtung, die die Verzerrung korrigiert, ist eine kohärente faseroptische Bahn zwischen der Anzeige und dem Reflektor. Das faseroptische Bündel erzeugt die notwendige Verzerrung, die von der Verzerrung des Reflektors aufgehoben wird.

Ein weiteres Verfahren ist ein Reflektionsverfahren. Die Videobilder werden digitalisiert und in eine Speichervorrichtung bitweise abgebildet und mit der geeigneten Verzerrung ausgelesen, um die Verzerrung des Brillenreflektors aufzuheben.

Eine weitere Alternative besteht darin, einen Festic-Elbert-Träger zu verwenden, der einen einzigen Kollimier- und Fokussierspiegel enthält. Nach Durchtritt durch einen vergrößerten Schlitz fällt das Licht auf die Hälfte des Spiegels, wo es parallel gerichtet (kollimiert) und auf das Plangitter (plane grating) reflektiert wird. Nach der Dispersion wird das Licht von der anderen Hälfte in den Ausgangsschlitz fokussiert, und das Gitter wird gedreht. Der Festic-Elbert-Ansatz hat einen einfachen Aufbau und ist leicht einstellbar. Gewisse Aberrationen lassen sich durch Verwendung gekrümmter anstelle von geraden Schlitzen korrigieren.

Gemäß Figur 11 sendet die Videokamera oder der Abtaster 1 ein Videosignal 103 an den Videodigitalisierer 3 mit einem Analog/Digital-Wandler 3 und einem Synchronisiersignaltrenner 4. Das Signal wird dann von dem Kontrastwähler 6 oder räumlichen Frequenzlogik 2002 verglichen oder vergrößert. Das Signal geht dann an einen Video-D/A-Wandler oder einen Anzeigeprozessor 500, welcher aus einem Digital/Analog-Wandler und einer Reihe von Multiplexern oder Farbregistern besteht, um digitalisierte Daten mit SynchronisierSignalen zu kombinieren und sie zurück in die analoge Form umzuwandeln, wenn die Mikroanzeige analog oder digital ist; ist die Mikroanzeige digital, dann gehen die Ausgänge von dem Multiplexer 72, zusammen mit Ausgängen von

dem Taktgenerator 11 direkt zu der Anzeige, zu einer Videoanzeige 600A und 600B, zu Projektoroptik 700A und 700B, zu einem Spiegel 800A und 800B und werden schließlich in jedem Auge zu einem Bild geformt.

Die Figur 12 zeigt ein virtuelles, vergrößertes, stehendes Bild 5000 der Anzeige 600A oder 600B, bei dem Projektoroptik 700A oder 700B in einem entfalteten optischen Pfad ohne Spiegel 800A oder 800B an der Stelle verwendet wird.

Die Figur 13 zeigt eine Reflektorversion, bei der das Bild auf eine verspiegelte Brille 3000 projiziert wird und dann zu einem Bild im Auge geformt wird. Da außerhalb der Achse liegende Anzeigen 600A oder 600B verzerrt werden, muß das Bild asymmetrisch vergrößert werden, um diese Verzerrung zu korrigieren. Ein kohärentes faseroptisches Bündel 900A oder 900B erzeugt ein neues Bild, welches verzerrt ist, nachdem es die Projektoroptik 700A oder 700B durchlaufen hat, und von den Spiegeln 800A oder 800B wegreflektiert wird und von dem Reflektor 3000 der verspiegelten Brille wegreflektiert wird.

In Figur 13 kann das kohärente faseroptische Bündel 900A und 900B entfernt werden. In diesem Fall stellt der Bit-Abbilder 1100 das Bild ein. Dementsprechend stellt die Figur eine Videoquelle oder Kamera oder Abtaster 1, den Videodigitalisierer 3 mit einem Analog/Digital-Wandler und Synchronesiersignaltrenner 4, den Kontrastwähler 6 und den Bit-Abbilder 1100 dar, der das Bild so einstellt, daß eine Verzerrung erzeugt wird, die das Gegenstück der durch die außerhalb der Achse liegende Anzeige erzeugten ist, den Anzeigeprozessor oder Video-D/A-Wandler 500, die Videoanzeigen 600A und 600B, die Projektoroptik 700A und 700B, die Spiegel 800A und 800B und die Brillenlinse 3000 dar.

Die Figuren 14A, 14B und 14C zeigen Teile einer auf einer Brille angeordneten Anzeige. In diesen Figuren sind die Positionen des Befestigungsspiegels gezeigt. Der Befestigungsspiegel hat zwei Komponenten, einen Konkavspiegel 3500 und ein Brillenprisma 3600, um den Spiegel in den richtigen Winkel zu neigen. Der Befestigungsspiegel kann wie in Figur 14A gezeigt positioniert werden. Der untere Abschnitt 3700 der Linse ermöglicht dem Benutzer, über den Befestigungsspiegel zu blicken. Der Befestigungsspiegel kann wie in Fig. 14B gezeigt positioniert werden. Der obere Abschnitt 3800 der Linse ermöglicht dem Benutzer, unter sie zu blicken. Außerdem kann der Spiegel im inneren oberen Teil 3900 der Linse, oder auf die in Fig. 14C gezeigte Weise oder in der Mitte 4000 der Linse positioniert werden. Das Bild 5000 ist ein virtuelles vergrößertes aufrechtes Bild, welches ca. vierzehn oder achtzehn Inch (35 bis 46 cm) vor dem Gesicht des Betrachters im Raum zu schweben scheint. Der Befestigungsspiegel kann aus einem Stück Glas oder Kunststoff hergestellt sein. Die Einzelteile und Stücke bestehen aus überall jederzeit erhältlichen Komponenten und Artikeln wie Flüssigkristalldisplays, Kathodenstrahlröhren-Videodisplays und andere Anzeigetechnologie, die von Herstellern wie Sanyo oder Sharp beziehbar sind. Die Konkavspiegel haben parabolische und hyperbolische Oberflächen und sind beispielsweise bei Edmund Scientific in Barrington, New Jersey erhältlich. Der Stirnflächen-Konkavspiegel 3600 ist ein Katalogartikel (#43382) mit 44mm Brennweite. Das Brillenprisma 3700 und die Linsen sind von jedem vollausgestatteten ophthalmologischen Labor wie z.B. Winchester Optical in Elmira, New York zu beziehen. Der Analogvorrichtungs-Video-D/A-Wandler ADV7121 ist ein dreimal 10 Bit Video-D/&Agr;-Wandler, der in der Lage ist, Rot-, Grün- und Blau-Daten, 254 Grautöne plus weiß und schwarz zu verarbeiten, plus zwei zusätzlichen Bits für verbesserte räumliche Frequenzinformation.

Die Figur 15 zeigt einen Raumfrequenzverbesserer, bei dem entweder Analog- oder Digitalanzeigen 600A oder 600B oder Digitalanzeigen 30 verwendet werden. Die Videokamera 1 sendet ein Analogsignal 103 an den Videodigitalisierer 3, welcher ein digitales Videosignal 5 an den Hochgeschwindigkeitsspeicher RAM 7A oder 7B leitet. Das digitale Videosignal 5 wird auch an das digitale räumliche Filter 2001 geschickt, welches die zu verbessernde räumliche Frequenz wählt. Die Filterwerte und Steuerlogik werden von der Raumfrequenz- und Kontraststeuerlogik 2002 gesteuert. Die Steuerlogik 2002 besteht aus Filterkoeffizienten und Logik 2002A, einem Rechensteuermultiplizierer 2002B, einer Rechensteuerungslogik 2002C, einem Rechensteueraddierer 2002D, einer Rechensteuerungslogik 2002E. Ist die verbesserte Frequenz erst einmal gewählt, dann wird sie mit dem ursprünglichen Bild kombiniert und auf einer Digitalanzeige 30 angezeigt, die den Datenpixeltakt 20, das horizontale Synchronisiersignal 21, und das vertikale Bilderzeuger-Synchronisiersignal 22 empfängt, oder das Bild wird an den Video-D/A-Wandler 500 geschickt, der einen Datenpixeltakt 20, das horizontale Synchronisiersignal 21 und das vertikale Synchronisiersignal 22 empfängt und ein zusammengesetztes Videosignal an die Analoganzeige 600A oder 600B oder an den Videorekorder 202 ausgibt.

Die Figur 16 zeigt einen digital verbesserten Bilderzeuger mit einem Videoanzeigeprozessor oder Video-D/A-Wandler, wie Analogvorrichtungs-ADV 7121, und Analoganzeige oder Videorekorder.

Gedruckte Vorlagen, die von der eingebauten Lichtquelle 102 beleuchtet werden, oder andere Bilder, wie solche von menschlichen Gesichtern werden von einer Autofokus-Autoiris-Zoomlinse 104 gebildet. Das Videobild 103 wird von Kamera 1 aufgenommen und an einen Analog/Digital-Wandler-Videodigitalisierer 3 geschickt, in dem das Signal in eine digitale Form umgewan-

delt wird. Das zusammengesetzte Analogsignal geht auch zu einem Synchronisiersignaltrenner 4, wo es dazu verwendet wird, die Ausgangssynchronisiersignale zu erzeugen, wie es bereits oben in Bezug auf Figur 1 ausgeführt wurde. Der Datenteil 5 wird an den Kontrastwähler 6 übertragen, welcher dazu verwendet wird, den Kontrast des Videobildes zu verbessern. Verbesserte digitalisierte Videodaten 80 werden an eine der beiden Hochgeschwindigkeitsspeicherseiten geschickt. Ein Multiplexer 72 nimmt das entsprechende Bild aus dem Speicher 7A oder 7B und schickt das Signal 85 an den Umkehrbildwähler 200, wo ein Positiv- oder Negativbild gewählt wird.

Das Signal 86 geht an den Videoanzeigeprozessor oder Video-D/A-Wandler 500, wo es mit dem Datenpixeltakt 20, dem horizontalen Synchronisiersignal 21 und dem vertikalen Synchronisiersignal 22 kombiniert wird, um einen zusammengesetzten analogen Videoausgang 87 zu bilden. Dieses Signal kann auf Analoganzeige 600A oder 600B, Videorekorder 202 oder jedem Standard-Fernsehgerät angezeigt werden. Wenn die Anzeige 30 digital ist, oder wenn 600A oder 600B eine Digitalanzeige ist, dann kann das Datensignal 85 mit dem entsprechenden Datenpixeltakt 20, dem horizontalen Synchronisiersignal 21 und dem vertikalen Synchronisiersignal 22 kombiniert werden, um ein digitales Bild zu formen, welches unter Verwendung eines Projektors oder einer reflektierenden Brillenanzeige 3000 im Auge einer Person abgebildet wird.

Die Figur 17 zeigt den optischen Pfad der vorgeschlagenen reflektierenden Videoanzeige. Eine Digital- oder Analog-Videoanzeige 600A oder 600B wird auf einen Konkavspiegel 3500 reflektiert, welcher durch ein ophthalmisches Prisma positioniert wird, das auf der hinteren Oberfläche der Brillenlinse aufgeklebt ist. Nach Reflektion weg vom Spiegel wird das Bild in dem Auge einer Person durch den Fokus des Konkavspiegels abgebildet.

Claims

Die Beschreibung der hierin offenbarten Erfindung veranschaulicht die Erfindung. Es versteht sich, daß alternative Vorrichtungen wie z.B. programmierbare logische Vorrichtungen zur Intensitätswahl, verschiedene Videoanzeigen, Video-Aufzeichnungsvorrichtungen, Videoquellen einschließlich Zoom-, Autofokus- und Autoiris-Linsen und andere derartige Merkmale, einschließlich Schallaufnahmefähigkeit innerhalb des Möglichkeitsbereiches dieser Erfindung liegen. Obwohl die vorliegende Erfindung einen 8 Bit Analog/Digital-Wandler verwendet, der 254 Grautöne, plus weiß und schwarz erzeugt, und 15 Ausgangskomparatoren, um 14 Grautöne plus weiß und schwarz zu erzeugen, liegen größere Analog/Digital-Wandler im Umfang dieser Erfindung.

STRASSE,

MAIWALD, MEYS, STACH&VONNEMANN

Ihr Zeichen Deutsches Gebrauchsmuster - Neuanmeldung -

Unser Zeichen S 7097

MÜNCHEN

Dipl Ing. JOACHIM STRASSF

Dipl.-Chem. Dr. WALTER MAIWALO

F'ATENTANWALTE

EUROPEAN PATENT ATlORNEYS

Dipi-Ing AXtLH CH DRALJDT PATENTANWALT

HANSAR REICHARDT RFCHTSANWALT

HAMBURG

Dipl.-Chem Dr HARALD STACH t

Dr.-Ing GERHARD R. VONNEMANN

PATENTANWÄLTE

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

BERLIN

Dipl-Chem. Dr HILDEGARD MEYS PATENTANWALTIN
EUROPEAN PATENT ATTORNEY

München

23. Dezember 1992

Ronald Siwoff

216 Finderne Avenue

Bridgewater, New Jersey 08807

Vereinigte Staaten von Amerika

Videobrille

Ansprüche

1. Bildverbessernde Videobrille, folgendes umfassend:

einen Videosignaldigitalisierer zum Umwandeln eines empfangenen analogen Videosignals in ein digitales Videobild mit einem Datenteil und einem Signalteil und zum Einzelübertragen eines jeden dieser Teile;

einen Synchronisiersignaltrenner, der den Signalabschnitt von dem Videosignaldigitalisierer empfängt, und zum Trennen des Signalteils in mindestens drei getrennte Signale;

einen Kontrastwähler, der den Datenteil des digitalisierten Videobildes empfängt und zum Vergleichen des Datenteiles mit vorbestimmten Intensitätspegeln und zum Verbessern des Datenteiles auf der Grundlage dieses Vergleiches;

B AL ANSTR ASSE 55

8 0 0 0 M Ü N C H E N 9 0 ■ T E L E F O N + 4 9 / ( 0 ) 8 9 - 4 0 3 0 2 4

:0)8»-49b-i?-/ ■ TELcX522054PATD

eine Vorrichtung zum Kombinieren des digitalisierten Videobildes mit den mindestens drei getrennten Synchronisiersignalen und zum Umwandeln der Kombination aus Bild und Signalen in digitale Daten;

eine Videoanzeigevorrichtung zum Empfangen der digitalen Daten und zum Projizieren der digitalen Daten als Bild;

eine verspiegelte Brille mit Befestigungsspiegeln zum Empfangen des Bildes und zum Reflektieren des Bildes, so daß eine Person mit beeinträchtigtem Sehvermögen, die die bildverbessernde Videobrille trägt, einen Kontrastpegel zwischen relevanten Merkmalen des Bildes wählt, um die Beeinträchtigung des Sehvermögens dieser Person zu begrenzen.

2. Bildverbessernde Videobrille gemäß Anspruch 1, worin die Videoanzeigevorrichtung einen Bildgleichrichter in Form eines faseroptischen Bündels umfaßt, der jedwede Verzerrungen, die von dem Bild erzeugt werden, kompensiert.

3. Bildverbessernde Videobrille gemäß Anspruch 1, worin die Befestigungsspiegel einen Konkavspiegel zum Erzeugen eines virtuellen Bildes des Videobildes aufweisen.

4. Bildverbessernde Videobrille gemäß Anspruch 1, worin die Kombiniervorrichtung einen Digital/Analog-Videowandler zum Umwandeln digitaler Daten in analoge Signale umfaßt.

5. Bildverbessernde Videobrille gemäß Anspruch 1, worin die Kombiniervorrichtung weiterhin umfaßt:

einen Taktgenerator, der eines der drei separaten Signale von dem Synchronisiersignaltrenner empfängt, und zum Erzeugen einer Vielzahl von Taktzeitsteuerungssignalen,

einen horizontalen Ausgangszähler, der eines der
Vielzahl von Taktzeitsteuerungssignalen empfängt, zum
Zählen des Taktsignales und zum Verbinden einer horizontalen Zählung mit dem Taktsignal, und

einen vertikalen Ausgangszähler, der eines der Vielzahl von Taktzeitsteuerungssignalen empfängt, zum Zählen des Taktsignales und zum Verbinden einer vertikalen Zählung mit dem Taktsignal.

6. Bildverbessernde Videobrille gemäß Anspruch 1, worin die Kombiniervorrichtung einen Anzeigeprozessor zum Verarbeiten der mindestens drei separaten Synchronisiersignale
und des digitalisierten Videobildes umfaßt.

7. Bildverbessernde Videobrille gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend:

einen horizontalen Eingangszähler, der zwei der mindestens drei separaten Signale von dem Synchronisiersignaltrenner empfängt, und zum Zählen des Taktsignales und zum Verbinden einer horizontalen Eingangszählung mit dem Takt s igna1, und

einen vertikalen Eingangszähler, der zwei der mindestens drei separaten Signal von dem Synchronisiereignaltrenner empfängt und zum Zählen des Taktsignals und
Verbinden einer vertikalen Eingangszählung mit dem Taktsignal.

8. Bildverbessernde Videobrille gemäß Anspruch 7, weiterhin umfassend:

einen vertikalen Ausgangszähler, der eines der Vielzahl von Taktzeitsteuerungssignalen empfängt, zum Zählen des Taktsignals und zum Verbinden einer vertikalen Ausgangszählung mit dem Taktsignal, und

einen horizontalen Ausgangszähler, der eines der
Vielzahl von Taktzeitsteuerungssignalen empfängt, zum
Zählen des Taktsignales und zum Verbinden einer horizontalen Ausgangszählung mit dem Taktsignal.

9. Bildverbessernde Videobrille gemäß Anspruch 8, weiterhin umfassend:

mindestens einen Eingangsdatenmultiplexer zum Empfangen der horizontalen Eingangszählung, der vertikalen Eingangszählung, der horizontalen Ausgangszählung und der vertikalen Ausgangszählung, wobei der Eingangsdatenmultiplexer Steuersignale auf der Grundlage der empfangenen Zählungen erstellt,

mindestens einen Direktzugriffsspeicher zum Speichern der verbesserten Datenteile, wie sie von dem Kontrastwähler empfangen wurden, wobei der Speicher von dem Eingangsdatenmultiplexer gesteuert wird, der die Abspeicherung des verbesserten Datenteiles multiplext,

und einen Ausgangsmultiplexer, der die gespeicherten Daten von dem Direktzugriffsspeicher empfängt, wobei der Ausgangsmultiplexer die gespeicherten Daten zur Anzeige kombiniert.

10. Bildverbessernde Videobrillen-Anzeigevorrichtung, umfassend:

einen Videosignaldigitalisierer zum Digitalisieren einer jeden Farbkomponente eines empfangenen analogen Farbvideosignals in ein digitales Videobild mit einem Datenteil und einem Signalteil und zum einzelnen Übertragen eines jeden Teiles,

einen Synchronisiersignaltrenner, der den Signalteil von dem Videosignaldigitalisierer empfängt, und zum Trennen des Signalteiles in mindestens drei separate Signale,

eine Verbesserungsvorrichtung zum Empfangen des Datenteiles des digitalisierten Videobildes und zum Vergleichen des Datenteiles mit vorbestimmten Intensitätspegeln und zum Verbessern des Datenteiles auf der Grundlage dieses Vergleiches,

eine Steuerlogik, die den verbesserten Datenabschnitt empfängt, und zum Bestimmen einer vergleichbaren

verbesserten Frequenz zum Kombinieren mit dem Videobild und Erzeugen eines anzeigbaren Videobildes,

eine Anzeigeprozessorvorrichtung, die das anzeigbare Videobild empfängt, und zum Verarbeiten eines zusammengesetzten Videosignales, und

eine Brillenanzeigevorrichtung zum Empfangen des zusammengesetzten Videosignales und die eine Analoganzeige zum Projizieren des zusammengesetzten Videosignales, Befestigungsspiegel, die das projizierte zusammengesetzte Videosignal empfangen und das Signal als ein vergrößertes aufrechtes Bild reflektieren, aufweist.

11. Bildverbessernde Videobrillenanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 10, worin die Verbesserungsvorrichtung weiterhin mindestens einen auswählbaren Komparator umfaßt, der den Datenteil des digitalisierten Videobildes empfängt, und zum Vergleichen des Datenteils mit vorbestimmten Intensitätspegeln und zum Verbessern des Datenteiles auf der Grundlage dieses Vergleiches.

12. Bildverbessernde Videobrillenanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 10, worin die Verbesserungsvorrichtung einen Digital/Analog-Videowandler umfaßt.

13. Bildverbessernde Videobrillenanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 10, umfassend:

einen Taktgenerator, der eines der drei separaten Signale von dem Synchronisiersignaltrenner empfängt, und zum Erzeugen einer Vielzahl von Taktzeitsteuersignalen,

einen horizontalen Eingangszähler, der zwei dieser mindestens drei separaten Signale von dem Synchronisiersignaltrenner empfängt, und zum Zählen des Taktsignales und Verbinden einer horizontalen Eingangszählung mit dem Taktsignal,

einen vertikalen Eingangszähler, der zwei der mindestens drei separaten Signale von dem Synchronisiersignaltrenner empfängt, und zum Zählen des Taktsignales und Verbinden einer vertikalen Eingangszählung mit dem Taktsignal,

einen horizontalen Ausgangszähler, der eines der Vielzahl von Taktzeitsteuersignalen empfängt, zum Zählen des Taktsignales und zum Verbinden einer horizontalen Zählung mit dem Taktsignal, und

einen vertikalen Ausgangszähler, der eines der Vielzahl von Taktzeitsteuersignalen empfängt, zum Zählen des Taktsignales und zum Verbinden einer vertikalen Zählung mit dem Taktsignal.

14. Bildverbessernde Videobrillenanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 13, weiterhin umfassend:

mindestens einen Eingangsdatenmultiplexer zum Empfangen der horizontalen Eingangszählung, der vertikalen Eingangszählung, der horizontalen Ausgangszählung und der vertikalen Ausgangszählung, wobei der Datenmultiplexer auf der Grundlage der empfangenen Zählungen Steuersignale erstellt,

mindestens einen Direktszugriffsspeicher zum Speichern der verbesserten Datenteile, wie sie von der Verbesserungsvorrichtung empfangen werden, wobei der Speicher von dem Eingangsdatenmultiplexer gesteuert wird, der die Speicherung des verbesserten Datenteiles abwechselt multiplext,

und einen Ausgangsmultiplexer, der gespeicherte Daten von dem Speicher des Direktszugriffsspeichers empfängt, wobei der Ausgangsmultiplexer die gespeicherten Daten zur Anzeige kombiniert.

15. Bildverbessernde Videobrillenanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 10, worin die Verbesserungsvorrichtung einen Anzeigeprozessor aufweist.

16. Bildverbessernde Videobrillenanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 10, worin die Brillenanzeigevorrichtung mindestens eine Projektoroptik zum Projizieren des zusammengesetzten Videosignales aufweist.

17. Bildverbessernde Videobrillenanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 10, worin die Brillenanzeigevorrichtung mindestens ein kohärentes faseroptisches Bündel zum Empfangen des zusammengesetzten Videosignales und Erzeugen eines nichtverzerrten Videosignales aufweist.

18. Bildverbessernde Videobrillenanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 10, umfassend einen digitalen Bit-Abbilder zum Gleichrichten und Kompensieren von Verzerrungen in dem Videobild.

19. Bildverbessernde Videobrille, umfassend

einen Videosignaldigitalisierer zum Umwandeln eines empfangenen analogen Videosignals in ein digitales Videobild mit einem Datenteil und einem Signalteil und zum einzelnen Übertragen eines jeden Teiles;

einen Synchronisiersignaltrenner, der den Signalteil von dem Videosignaldigitalisierer empfängt, und zum Trennen des Signalteiles in mindestens drei separate Signale;

Kontrastwähler, der den Datenteil des digitalisierten Videobildes empfängt, und zum Vergleichen eines jeden Pixels in dem Datenteil mit vorbestimmten Intensitätspegeln und zum Verbessern des Datenabschnittes auf der Grundlage dieses Vergleiches;

eine Vorrichtung zum Wählen zwischen 256 Grautönen oder 16 Grautönen oder schwarz und weiß ohne Grautöne oder jedwede Anzahl von Tönen zwischen einem Positiv- und einem Negativbildformat;

eine Vorrichtung zum Herstellen vergrößerter verbesserter Bilder, die in das Auge des Benutzers abgebildet werden;

einen Raumfrequenzverbesserer, einschließlich mindestens einem Filter und einer Steuerlogikvorrichtung zum Wählen einer hohen, niedrigen oder Mittelbereichs-Raumfrequenz und zum Verbessern des Frequenzkontrastes, um diese Frequenz sichtbarer zu machen;

eine Vorrichtung zum Empfangen von Synchronisiersignalen von dem Synchronisiersignaltrenner und Erzeugen einer Vielzahl von Taktzeitsteuersignalen, einschließlich eines vertikalen Synchronisiersignals, eines horizontalen Synchronisiersignals und eines Datenpixeltaktes;

eine Videoanzeigevorrichtung zum Empfangen der digitalen Daten- und Zeitsteuersignale zum Erzeugen eines neuen Bildes, des digitalen Datenbildes zum Projizieren in die Augen einer Person;

eine verspiegelte Brille mit Befestigungsspiegeln zum Empfangen des Bildes und Reflektieren des Bildes, so daß eine Person mit beeinträchtigtem Sehvermögen, die die bildverbessernde Videobrille trägt, einen Kontrastpegel zwischen relevanten Merkmalen des Bildes wählt oder eine spezifische räumliche Frequenz eines zu verbessernden Bildes wählt, um auf die Beeinträchtigung des Sehvermögens dieser Person abzustellen.

20. Bildverbessernde Videobrillenanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 19, worin der Raumfrequenzverbesserer folgendes umfaßt:

ein räumliches Filter, vorgewählte Filterkoeffizienten, einen Rechensteuermultiplizierer und Steuerlogik und einen Rechensteueraddierer und Steuerlogik zum Kombinieren der verbesserten Raumfrequenzinformation mit dem nichtverarbeiteten Bild und zum Projizieren dieser Information in das Auge einer Person unter Verwendung eines auf einer Brille angeordneten Spiegels.

21. Digitale Bildverbesserungsvorrichtung, umfassend:

einen Videosignaldigitalisierer zum Umwandeln eines empfangenen analogen Videosignals in ein digitales Videobild mit einem Datenteil und einem Signalteil und zum einzelnen Übertragen jedes Teiles,

einen Synchronisiersignaltrenner, der den Signalteil von dem Videosignaldigitalisierer empfängt und zum Teilen des Signalteiles in mindestens drei separate Signale,

eine Raumfiltervorrichtung zum Erfassen von Übergängen zwischen dunklen und hellen Bereichen entsprechend Raumfrequenzen des digitalen Videobildes,

einen Kontrastwähler, der den Datenteil des digitalisierten Videobildes empfängt und zum Vergleichen des Datenteiles mit vorbestimmten Intensitätspegeln und zum Verbessern des Datenteiles auf der Grundlage dieses Vergleiches,

einen Taktgenerator, der eines der drei separaten Signale von dem Synchronisiersignaltrenner empfängt und zum Erzeugen einer Vielzahl von Taktzeitsteuersignalen,

einen horizontalen Ausgangszähler, der eines der Vielzahl von Taktzeitsteuersignalen empfängt, zum Zählen des Taktsignales und zum Verbinden einer horizontalen Zählung mit dem Taktsignal,

einen vertikalen Ausgangszähler, der eines der Vielzahl von Taktzeitsteuersignalen empfängt, zum Zählen des Taktsignales und zum Verbinden einer vertikalen Zählung mit dem Taktsignal,

wodurch das analoge Videosignal, das in dem Videosignaldigitalisierer digitalisiert wird, in dem Kontrastwähler verarbeitet wird, wobei ein individueller Benutzer einen Kontrastpegel zwischen relevanten Merkmalen eines Videobildes und dem Hintergrund wählt, so daß das Videobild in schwarz und weiß ohne Grautöne angezeigt wird.

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22. Digitale Bildverbesserungsvorrichtung gemäß Anspruch 21, worin der Kontrastwähler, in dem der mit jedem Pixel in dem Videobild verbundene Intensitätspegel mit einer vom Benutzer gewählten Einstellung verglichen wird und der Ausgang von der Kontrastwahlvorrichtung zu entweder maximaler Intensität oder minimaler Intensität umgewandelt wird, in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen dem Eingang und dem Komparatorpegel, um den Kontrast in dem Ausgangsvideobild zu maximalisieren.

23. Digitale Bildverbesserungsvorrichtung gemäß Anspruch 22, weiterhin bestehend aus einer programmierbaren logischen Vorrichtung, welche so programmiert ist, daß sie den Intensitätspegel, der mit jedem Pixel in dem Ausgangsvideobild auf der Grundlage der Kontrastempfindlichkeitsbedürfnisse eines individuellen Patienten neuzuordnet.

24. Vorrichtung wie in Anspruch 21 beschrieben, in der der Eingangsdatenintensitätspegel durch einen 8 Bit Binärkode dargestellt wird und der Komparator oder die programmierbare Logikvorrichtung einen oder mehrere binäre Datenbits verwendet, um den Kontrast in dem Ausgangsvideobild zu bestimmen.

25. Digitale Bildverbesserungsvorrichtung, wie in Anspruch angegeben, weiterhin umfassend:

eine Kontrastwählvorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit einem Farbvideobild, worin der Intensitätspegel jeweils eines oder mehrerer der drei digitalisierten Farbsignale mit einem vom Benutzer gewählten Pegel für jedes Pixel dieser Farbe in dem Videobild verglichen wird, und der Ausgang von der Kontrastwahlvorrichtung in entweder maximale Intensität oder minimale Intensität umgewandelt wird, in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen dem Eingangs- und dem gewähltem Komparatorpegel.

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26. Digitale Bildverbesserungsvorrichtung wie in Anspruch beschrieben, die aus einer programmierbaren logischen Vorrichtung besteht, die so programmiert ist, daß sie den mit jedem Pixel in dem Ausgangsvideobild verbundenen Intensitätspegel auf der Grundlage der Kontrastempfindlichkeitsbedürfnisse eines individuellen Patienten neu zuordnet.

27. Kontrastwahlvorrichtung wie in Anspruch 21 beschrieben, in der mindestens zwei Intensitätspegel gewählt werden, wodurch mindestens drei AusgangsIntensitäten, einschließlich schwarz, weiß und mindestens einem Grauton, erzeugt werden.

28. Digitale Bildverbesserungsvorrichtung, umfassend:

einen Videosignaldigitalisierer zum Umwandeln eines empfangenen analogen Videosignales in ein digitales Videobild mit einem Datenteil und einem Signalteil und zum einzelnen Übertragen eines jeden Teiles,

einen Synchronisiersignaltrenner, der den Signalteil dieses Videosignaldigitalisierers empfängt und zum Trennen des Signalteiles in mindestens drei separate Signale,

eine Raumfiltervorrichtung zum Erfassen des Überganges zwischen dunklen und hellen Bereichen, entsprechend Raumfrequenzen des digitalen Videobildes,

mindestens zwei wählbare Komparatoren, die den Datenteil des digitalisierten Videobildes empfangen und zum Vergleichen des Datenteiles mit vorbestimmten Intensitätspegeln und zum Verbessern des Datenteiles auf der Grundlage dieses Vergleiches,

einen Taktgenerator, der eines der drei separaten Signale von dem Synchronisiersignaltrenner empfängt, und zum Erzeugen einer Vielzahl von Taktzeitsteuersignalen,

einen horizontalen Ausgangszähler, der eines der Vielzahl von Taktzeitsteuersignalen empfängt, zum Zählen

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des Taktsignales und zum Verbinden einer horizontalen Zählung mit dem Taktsignal,

einen vertikalen Ausgangszähler, der eines der Vielzahl von Taktzeitsteuersignalen empfängt, zum Zählen des Taktsignales und zum Verbinden einer vertikalen Zählung mit dem Taktsignal,

wodurch das analoge Videosignal, das in dem Videosignaldigitalisierer digitalisiert wird, in den mindestens zwei wählbaren Komparatoren verarbeitet wird, wobei ein individueller Benutzer einen Kontrastpegel zwischen relevanten Merkmalen eines Videobildes wählt, so daß das Videobild in schwarz und weiß ohne Grautöne angezeigt wird.

29. Vorrichtung wie in Anspruch 28 beschrieben, die weiterhin aus einem Bandpaßfilter besteht, um den Kontrast von Details mit hoher räumlicher Frequenz in dem Bild selektiv zu verbessern.

30. Vorrichtung wie in Anspruch 29 beschrieben, die in der Lage ist, den Kontrast von Details mit niedriger räumlicher Frequenz in dem Bild zu verbessern.

31. Vorrichtung wie in Anspruch 29 beschrieben, in der der Kontrast von Details im mittleren Raumfrequenzbereich im Bild verbessert werden.

32. Vorrichtung wie in Anspruch 29 beschrieben, in der der Kontrast von Details mit niedriger oder Mittelbereichsoder hoher Raumfrequenz im Bild verbessert werden.

33. Vorrichtung wie in Anspruch 29 beschrieben, in der Videopixelintensität, die durch einen 8 Bit Binärkode beschrieben ist, durch schwarz, weiß und 14 Grautöne dargestellt werden kann, unter Verwendung von fünfzehn 8

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Bit Komparatoren, fünfzehn 8 Bit Binärschaltern und einem Kodierer mit fünfzehn Eingängen und vier Ausgängen.

34. Vorrichtung wie in Anspruch 33 beschrieben, in der einer oder mehrere Komparatoren schwarz, weiß und einen oder mehrere Grautöne erzeugen.

35. Vorrichtung wie in Anspruch 34 beschrieben, die weiterhin aus einem Bandpaßfilter zur selektiven Verbesserung des Kontrastes von Details mit hoher räumlicher Frequenz in dem Bild besteht.

36. Vorrichtung wie in Anspruch 35 beschrieben, die in der Lage ist, den Kontrast von Details mit geringer räumlicher Frequenz in dem Bild zu verbessern.

37. Vorrichtung wie in Anspruch 35 beschrieben, in der der Kontrast von Details mit räumlicher Frequenz im Mittelbereich im Bild verbessert wird.

38. Vorrichtung wie in Anspruch 35 beschrieben, in der der Kontrast von Details mit räumlicher Frequenz im unteren, mittleren oder oberen Bereich im Bild verbessert wird.

39. Vorrichtung wie in Anspruch 34 beschrieben, in der die Videopixelintensität für jede Farbe Rot, Grün und Blau, die durch einen 8 Bit Binärkode beschrieben ist, durch Töne einer jeden Farbe unter Verwendung von fünfundvierzig 8 Bit Komparatoren, fünfundvierzig 8 Bit Binärschaltern und drei Kodierern mit fünfzehn Eingängen und vier Ausgängen dargestellt werden kann.

40. Vorrichtung wie in Anspruch 39 beschrieben, in der zwei oder mehrere Komparatoren auf jedem digitalisierten Farbsignal verwendet werden, um maximale Intensität, minimale

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Intensität und einen oder mehrere Zwischentöne zu erzeugen.

41. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch

eine Schaltung zum Umwandeln eines analogen Videosignals in ein digitales Videobild mit einem Datenteil und einem Signalteil,

eine Schaltung zum Trennen des Signalteils in mindestens drei separate Signale,

eine Vergleichsschaltung zum Vergleichen des Datenteils mit vorbestimmten Intensitätspegeln und zum Verbessern des Datenteils auf der Grundlage des Vergleichs, eine Schaltung zum Erzeugen einer Vielzai:.! von Taktsteuersignalen sowie zum Zählen der Taktsignale und Verbinden einer horizontalen Zählung mit dem Taktsignal sowie zum Verbinden einer vertikalen Zählung mit dem Taktsignal und schließlich durch eine Digitalisierschaltung zum Digitalisieren des analogen Videosignals zum Verbinden an einen Kontrastwähler für eine Einstellung eines Kontrastpegels zwischen relevanten Merkmalen des Videobildes, so daß ein Videobild in schwarz und weiß ohne Grautöne anzeigbar ist.

42. Vorrichtung nach Anspruch 41,

dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Analogwandler mit einem oder mehreren herkömmlichen Fernsehgeräten oder Videorekordern verbunden ist.

43. Vorrichtung nach Anspruch 41,

gekennzeichnet durch die Verbindung mit einem oder mehreren Druckern zum Ausdrucken des Videobildes.