DE19541956A1 - Stereo-Sichtgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stereo-Sichtgerät zum räumlichen Be­ trachten zweier stereoskopischer Bilder, mit zwei im Augenabstand an­ geordneten Sichtflächen, von denen mindestens eine transparent ist.

Ein Stand der Technik, von dem die vorliegenden Erfindung ausgeht, wird durch die deutschen Gebrauchsmuster 82 31 759, 83 20 961 und 83 29 309 gebildet, welche sich jeweils auf Stereo-Sichtgeräte beziehen, deren Sicht­ flächen von Prismen gebildet werden, die jeweils eine dem Auge zugewand­ te vertikale Fläche und eine hierzu geneigte Fläche umfassen. Die geneigten Flächen der beiden Prismen sind im wesentlichen um den gleichen Winkel­ betrag in entgegengesetzten Richtungen zur vertikalen Ebene geneigt. So wird die Blickrichtung des Betrachters von einem Prisma nach oben und vom anderen Prisma nach unten abgelenkt. Dieses Stereo-Sichtgerät er­ möglicht das Betrachten zweier übereinander angeordneter stereoskopischer Bilder und hat sich als sehr vorteilhaft insbesondere gegenüber ähnlichen Sichtgeräten zur Betrachtung nebeneinanderliegender Bilder erwiesen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Stereo-Sichtgerät zu schaf­ fen, das vielseitiger verwendbar ist und das gleichzeitige Betrachten der stereoskopischen Bilder durch mehrere Betrachter ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine Sichtfläche mit einer Verstellvorrichtung zum Verstellen der Lage des dieser Sichtfläche zugeordneten Bildes bezüglich der Lage des anderen Bildes versehen ist. Durch die fest definierte Lage der an das Auge über­ tragenen Bilder zueinander war es bei den herkömmlichen Stereo-Sicht­ geräten gemäß dem oben genannten Stand der Technik nötig, einen fest definierten Abstand zwischen dem Stereo-Sichtgerät und den zu betrachten­ den Bildern einzuhalten. Dem Betrachter war es verwehrt, zur besseren Erkennung von Details seine Augen näher an die Bilder heranzubewegen und dabei gleichzeitig den Stereo-Effekt aufrechtzuerhalten. Auch war es nahezu ausgeschlossen, mit mehreren Personen gleichzeitig ein Paar stereo­ skopischer Bilder zu betrachten, da nur ein einziger optimaler Betrachtungs­ abstand existierte.

Durch die Möglichkeit der Verstellung der Lage der an die Augen über­ tragenen Bilder zueinander wird es dem Betrachter aufgrund der Erfindung möglich, unter Beibehaltung des räumlichen Eindrucks bei der Bildbetrach­ tung seinen Abstand zu den Bildern zu variieren. Er kann zur Detailerken­ nung näher an die stereoskopischen Bilder herangehen und zur Aufnahme eines Gesamteindrucks sich hiervon weiter entfernen. Weiterhin können mehrere Betrachter, welche das erfindungsgemäße Stereo-Gerät tragen, gleichzeitig ein Bilderpaar betrachten. Da sich diese Betrachter zwangs­ läufig an verschiedenen Betrachtungsorten mit unterschiedlichen Abständen zum Bildpaar befinden müssen, muß die Lage der an die Augen übertrage­ nen Bilder bei beiden Betrachtern unterschiedlich eingestellt sein.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik, bei dem die Sicht­ flächen durch zwei Prismen gebildet werden, ist eine Verstellvorrichtung vorzusehen, die das Verschwenken eines der Prismen um eine horizontale Achse bewirkt. Durch das Verschwenken der Prismen ändert sich der Winkel, mit dem die von dem Bild ausgehenden Lichtstrahlen auf die Prismenoberfläche treffen und folglich der Umlenkungswinkel. Dadurch werden die Abstände der mit beiden Augen betrachteten Bildmittelpunkte zueinander in vertikaler Richtung verschoben, und durch Verstellen des verstellbaren Prismas ist eine Variation des Abstands zu den beiden in einem festen Abstand untereinander angeordneten stereoskopischen Bildern möglich.

Zur Verstellung des Prismas sind die unterschiedlichsten mechanischen Mittel geeignet. Eine der einfachsten Ausführungsformen besteht aus einer im Rahmen des Sichtgerätes gehaltenen Stellschraube, die mit einem Gegen­ gewinde am Prisma zusammenwirkt. Die Stellschraube kann mit einem gerändelten großen Schraubenkopf versehen sein, so daß sie vom Betrachter auch bei aufgesetzter Brille einfach zu bedienen ist. Zur Erzielung des optimalen stereoskopischen Effektes braucht der Betrachter dann nicht mehr seinen Kopf vor- und zurückzubewegen, sondern lediglich die Stellschraube am Rahmen des Sichtgerätes zu betätigen.

Selbstverständlich sind sämtliche manuell und automatisch betätigbaren mechanischen, insbesondere mikromechanischen Verstellmittel zum Ver­ schwenken des Prismas verwendbar. Natürlich können auch beide Prismen verschwenkbar befestigt sein, jedoch erreicht man in der Regel durch das Verschwenken eines Prismas einen ausreichend großen Verstellbereich.

Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stereo-Sichtgerätes umfaßt lediglich eine transparente Sichtfläche, wobei die zweite Sichtfläche von einem an dem Rahmen des Sichtgerätes befestigten Kleinbildschirm gebildet wird, der in der Regel als LCD-Bildschirm ausgebildet ist. Ein derartiges Sichtgerät eignet sich zur Betrachtung von elektronisch gespei­ cherten stereoskopischen Bildern. Das Hauptbild, welches die klaren farb­ lichen und strukturellen Eindrücke der Abbildung vermittelt, wird auf einem Großbildschirm erzeugt und durch die transparente Sichtfläche hindurch betrachtet. Dabei ist der Begriff "Großbildschirm" relativ zum Begriff "Kleinbildschirm" zu verstehen und umfaßt insbesondere auch Fern­ sehbildschirme, Computer-Monitore und Großbildleinwände.

Die transparente Sichtfläche braucht nicht über irgendwelche Umlenkungs­ mittel zu verfügen und kann, wenn nicht eine Fehlsichtigkeit korrigiert werden soll, durch einen von jeglichen optischen Mitteln freien Abschnitt vor dem einen Auge des Betrachters gebildet werden. Vor dem anderen Auge des Betrachters ist der Kleinbildschirm angeordnet, dem das zweite Bild des stereoskopischen Bildpaars zugeleitet wird. Die Position des zweiten Bilds in dem Kleinbildschirm muß gewissenhaft in Abhängigkeit vom Abstand und der Position des Betrachters in bezug auf das erste Bild ermittelt werden, so daß ein räumlicher Gesamteindruck beim gleichzeitigen Betrachten beider Bilder des Bildpaares entsteht. Hierzu ist die Verstellvor­ richtung als elektronische Schaltung ausgebildet, welche möglichst sowohl das horizontale als auch das vertikale Verschieben des Bildes auf dem Kleinbildschirm ermöglicht.

Der Rahmen dieses Stereo-Sichtgerätes ist also allein eine Tragvorrichtung für den Kleinbildschirm und kann als Stirnband oder als Brillenrahmen ausgebildet sein.

Diese Art des Stereo-Sichtgerätes eignet sich zum Beispiel hervorragend für Tele-Konferenzen. Mit dem freien Auge kann der Betrachter die im glei­ chen Raum mit ihm sitzenden Konferenzteilnehmer betrachten. Über den vor ihm stehenden Großbildschirm kann der Betrachter mit Hilfe des das zweite Auge abdeckenden Kleinbildschirms die in einem anderen Raum von einer Stereokamera aufgenommenen Gesprächspartner oder beliebige andere Darstellungen auf dem Großbildschirm räumlich betrachten.

In der Regel weisen die Bilder eines Kleinbildschirms aufgrund der be­ grenzten Verkleinerung der Auflösung derartiger Bildschirme ein relativ grobes Raster und eine schlechte Bildqualität auf. Dies ist jedoch für die Erzeugung eines naturgetreuen räumlichen Gesamteindrucks unwesentlich. Für die Erzeugung des räumlichen Eindrucks reicht es dem Gehirn aus, eine zweite, auch qualitativ schlechte Abbildung mit den korrekt zugeordneten Lagen der Bildpunkte zu betrachten. Wie erwähnt, werden die farblichen und strukturellen Informationen dem qualitativ besseren Bild auf dem großen Bildschirm entnommen.

Insbesondere bei der Ausführungsform mit Kleinbildschirm ist eine automa­ tisch betätigbare Verstellvorrichtung sinnvoll. Zumindest die Entfernung zwischen dem betrachteten Bild und dem Stereo-Sichtgerät, möglichst aber auch die räumliche Position des Stereo-Sichtgerätes in bezug auf die Bild­ ebene sollte ermittelt werden. Hierfür eignen sich sämtliche geeigneten Entfernungs- und Positionsmeßgeräte, beispielsweise Infrarot- oder Radar-Meßgeräte. Durch die gemessene Entfernung oder die ermittelte Position veranlaßt ein Steuerungssystem die Betätigung der Verstellvorrichtung zur Einstellung der optimalen Lage der betrachteten Bilder zueinander, damit der gewünschte räumliche Effekt eintritt.

Bei dem Prismen-Sichtgerät ist als Steuergröße allein der Abstand wesent­ lich.

Die Verbindung zwischen dem Sichtgerät und dem Steuerungssystem, welches in der Regel von einem Computer gebildet wird, kann zwar über Datenleitungen erfolgen, jedoch ergibt sich eine erheblich verbesserte Bewegungsfreiheit des Betrachters, wenn die Daten mittels elektromagneti­ scher Signale (Infrarot-Signale, Funksignale) übertragen werden. Zumindest ein Teil des Steuerungssystems kann als Microcomputer ausgebildet und direkt an dem Stereo-Sichtgerät angeordnet sein.

Bei der Ausführungsform mit Kleinbildschirm sollten neben den Verstell­ mitteln für die Lage des Bildes auf dem Kleinbildschirm auch linsenoptische Verstellmittel vorgesehen sein, die die virtuelle Bildebene des Kleinbild­ schirms verschieben. Die linsenoptischen Verstellmittel halten den virtuel­ len Abstand zwischen dem Betrachterauge und dem Bild des Kleinbild­ schirms gleich dem tatsächlichen Abstand zwischen dem Betrachterauge und dem Großbildschirm. Auf diese Weise wird erreicht, daß beide Augen möglichst scharf sehen, da sie auf den gleiche Abstand fokussiert sind.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer Ausführungsform des Stereo-Sichtgerätes, das als Prismenbrille ausgebildet ist;

Fig. 2 eine entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1 geschnittene Dar­ stellung des Stereo-Sichtgerätes,

Fig. 3 eine entlang der Schnittlinie III-III geschnittene Darstellung des Stereo-Sichtgerätes aus Fig. 1,

Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung eines als Kleinbildschirm-Sichtgerät ausgebildeten erfindungsgemäßen Stereo-Sichtgerä­ tes,

Fig. 5 die Seitenansicht des Stereo-Sichtgerätes aus Fig. 4.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Stereo-Sichtgerät hat die Form einer Brille mit zwei Brillenbügeln 1, einer auf die Nase aufsetzbaren Brücke 2 und zwei im Querschnitt prismenförmigen Sichtflächen 3 und 4, welche die Brillengläser bilden. Die Außenfläche der Sichtfläche 3 ist zur vertikalen Ebene nach unten geneigt und lenkt so den Blick des Betrachters nach unten um. Die Außenfläche der Sichtfläche 4 ist zur vertikalen Ebene nach oben geneigt und richtet daher den Betrachterblick nach oben. So wird jedem Auge eines von zwei untereinanderliegenden Bildern eines Stereo-Bildpaares zugeleitet. Seitlich neben den Sichtflächen 3, 4 sind die äußeren Rahmentei­ le 5 angeordnet.

Die Verstellvorrichtung ist an der Sichtfläche 4 vor dem rechten Auge vorgesehen. Im unteren Abschnitt ist die Sichtfläche 4 mittels zweier seitlicher Zapfen 6 und 7 schwenkbar im Rahmen der Prismenbrille gela­ gert. Der Zapfen 6 greift dabei in eine Zapfenaufnahme in der Brücke 2 des Brillenrahmens ein. Der Zapfen 7 ist in einer Aufnahme des äußeren Rah­ menteils 5 gehalten. Zwischen der Brücke 2 und dem rechten äußeren Rahmenteil 5 ist ein Verbindungssteg 8 angeordnet, der eine Verstellschrau­ be 9 trägt. Die Verstellschraube 9 ist mittels eines gerändelten Schraubkop­ fes 10 verdrehbar. Das Gewinde der Verstellschraube 9 greift in eine Gewindebohrung eines Verstellbügels 11 ein, der an der oberen Kante der Sichtfläche 4 befestigt ist. Durch Verdrehen der Verstellschraube 8 läßt sich so die Sichtfläche 4 um die von den Zapfen 6 und 7 gebildete horizon­ tale Achse verschwenken. Hierdurch läßt sich die Ablenkung der Blick­ richtung des hinter der Sichtfläche 4 liegenden Auges variieren, und es kann durch Verdrehen der Verstellschraube 9 die Übereinstimmung der beiden untereinanderliegenden betrachteten Stereobilder hergestellt werden, so daß der optimale stereoskopische Effekt entsteht.

Die dargestellte Mechanik stellt nur eine beispielhafte Anordnung dar, die das Verstellprinzip erläutern soll. In der Praxis kann die Verstellmechanik eine unterschiedliche Anordnung aufweisen. Insbesondere kann es vorteil­ haft sein, die Verstellschraube 9 im Bereich des rechten seitlichen Rahmen­ teils 5 anzuordnen. Auf diese Weise braucht der Betrachter nur in die Nähe seiner Schläfe und nicht über sein Auge zu greifen, um die Verstellschraube 9 zu betätigen.

Eine weitere Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Stereo-Sichtgerätes geht aus den Fig. 4 und 5 hervor. Hier wird der Rahmen des Stereo-Sicht­ gerätes lediglich von einem Stirnband 12 gebildet. Dieses Stirnband 12 trägt in einem Gehäuse 13 einen Kleinbildschirm 14. Das freie Auge des Betrach­ ters betrachtet das Hauptbild der beiden stereoskopischen Abbildungen auf einem Großbildschirm, beispielsweise einer Großbildleinwand aber auch einem Fernsehbildschirm oder Computermonitor. Das zweite Bild der steroskopischen Abbildungen wird auf den Kleinbildschirm 14 innerhalb des Gehäuses 13 projiziert. Die erste Sichtfläche wird bei diesem Stereo-Sichtgerät also von der freien Fläche vor dem in Fig. 4 sichtbaren Auge des Betrachters gebildet. Die zweite Sichtfläche bildet der Kleinbildschirm 14.

Damit beide Augen des Betrachters auf den gleichen Bildabstand fokussie­ ren, ist innerhalb des Gehäuses 13 eine Linsenoptik 15 vorgesehen, mit der der virtuelle, vom Betrachterauge wahrgenommene Abstand zu dem auf dem Kleinbildschirm 14 erzeugten Bild verstellbar ist.

Um die Lage des dargestellten Bildes auf dem Kleinbildschirm 14 und den virtuellen Bildabstand einzustellen, ist an dem Gehäuse 13 diese Stereo-Sichtgerätes eine Antenne 16 für das Aussenden und den Empfang elek­ tromagnetischer Signale vorgesehen. Zunächst kann diese Antenne 16 von einem nicht dargestellten räumlichen Abstandsmeßsystem angepeilt werden, damit zu jedem Zeitpunkt die genaue Lage des Stereo-Sichtgerätes in bezug auf den ebenfalls nicht dargestellten Großbildschirm festgestellt werden kann. Weiterhin können über die Antenne 16 Steuerungssignale für die Linsenoptik 15 und für den Kleinbildschirm 14 weitergeleitet werden, damit in Abhängigkeit von der Lage des Stereo-Sichtgerätes zum Großbildschirm die Lage des Bildes auf dem Kleinbildschirm 14 und der virtuelle Bild­ abstand mittels der Linsenoptik 15 eingestellt werden kann. Zum Verstellen der Bildlage und des Bildabstandes umfaßt das Stereo-Sichtgerät eine Elek­ tronik (nicht dargestellt), die im unteren Gehäuseabschnitt 17 angeordnet ist.

Selbstverständlich kann auch das brillenartige Stereo-Sichtgerät aus den Fig. 1 bis 3 mit einer Antenne 16 und einer Verstellelektronik versehen sein. In diesem Fall ist lediglich der Abstand zwischen dem Stereo-Sicht­ gerät und der betrachteten Bildebene festzustellen und anhand dieses Ab­ stands der Schwenkwinkel der Sichtfläche 4 einzustellen.

Bezugszeichenliste

1 Brillenbügel
2 Brücke
3 prismenförmige Sichtfläche
4 prismenförmige Sichtfläche
5 äußeres Rahmenteil
6 Zapfen
7 Zapfen
8 Verbindungssteg
9 Verstellschraube
10 gerändelter Schraubkopf
11 Verstellbügel
12 Stirnband
13 Gehäuse
14 Kleinbildschirm
15 Linsenoptik
16 Antenne
17 unterer Gehäuseabschnitt.

Claims (9)

1. Stereo-Sichtgerät zum räumlichen Betrachten zweier stereoskopischer Bilder, mit zwei im Augenabstand an einem Rahmen angeordneten Sicht­ flächen, von denen mindestens eine transparent ist, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens eine Sichtfläche mit einer Verstellvorrichtung zum Verstellen der Lage des dieser Sichtfläche zugeordneten, an das Auge übertragenen Bildes bezüglich der Lage des anderen Bildes versehen ist.

2. Stereo-Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtflächen (3, 4) zum Betrachten zweier übereinander angeordneter stereo­ skopischer Bilder aus nebeneinanderliegenden, lichtbrechenden Prismen bestehen, die jeweils eine vertikale Fläche und eine zur vertikalen Ebene geneigte Fläche umfassen, wobei der Neigung der geneigten Flächen der Prismen zueinander entgegengesetzt ist und wobei die Verstellvorrichtung (8, 9, 10, 11) das Verschwenken eines (4) der Prismen um eine horizontale Achse bewirkt.

3. Stereo-Sichtgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung eine im Rahmen (2, 5, 8) gehaltene und mit einem Ge­ gengewinde am Prisma (4) zusammenwirkende Stellschraube (9) ist.

4. Stereo-Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sichtfläche zum Betrachten einer Abbildung auf einem Großbildschirm transparent ist und die zweite Sichtfläche von einem an dem Rahmen (11) befestigten Kleinbildschirm (14), insbesondere einem LCD-Bildschirm, gebildet wird, wobei die Verstellvorrichtung aus einer elektronischen Schaltung zum horizontalen und/oder vertikalen Verschieben des Bildes auf dem Kleinbildschirm (14) besteht.

5. Stereo-Sichtgerät nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung automatisch betätigbar ist und mit einem Steuerungssystem gekoppelt ist, welches eine Meßvorrichtung zur Ermittlung des Abstandes zwischen dem Stereo-Sichtgerät und der Bild­ ebene umfaßt, wobei das Steuerungssystem die Verstellvorrichtung in Abhängigkeit von dem gemessenen Abstand steuert.

6. Stereo-Sichtgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungssystem eine Meßvorrichtung zur Ermittlung der räumlichen Position des Stereo-Sichtgerätes bezüglich der Bildebene umfaßt, wobei das Steuerungssystem die Verstellvorrichtung in Abhängigkeit von der ermittel­ ten Position steuert.

7. Stereo-Sichtgerät nach den Ansprüchen 4 und 5 bzw. 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem Kleinbildschirm (14) und dem Auge des Betrachters eine verstellbare Linsenoptik (15) angeordnet ist, mit der der Abstand der virtuellen Bildebene des Kleinbildschirms (14) vom Auge des Betrachters einstellbar ist, wobei dieser Abstand durch das Steuerungs-System gleich dem Abstand zwischen dem Stereo-Sichtgerät und der Bild­ ebene des Großbildschirms eingestellt wird.

8. Stereo-Sichtgerät nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung der Verstellvorrichtung des Sichtgerätes mit dem Steuerungssystem durch Datenübertragung mittels elektromagneti­ scher Signale erfolgt.

9. Stereo-Sichtgerät nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß als Teil des Steuerungssystem ein Microcompu­ ter an dem Stereo-Sichtgerät angeordnet ist.