DE3808969C1 - Device for reproducing three-dimensional pictures - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wiedergabe von dreidimensionalen Bildern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die US-PS 46 72 434 zeigt einen Wiedergabeteil eines stereoskopischen Fernsehsystems, für linke und rechte stereoskopisch zu betrachtende Bilder, die über zwei Ein­ gänge zugeführt werden und die demgemäß durch zwei Kameras aufzunehmen sind. Die Eingangssignale werden analog/digital gewandelt und einem Speicher zugeführt, in dem jeweils beide Halbbilder für jeweils beide Augen gespeichert werden, die dann aus der Speichereinheit mit der gegenüber der Aufnahmebildfrequenz doppelten Ausgabefrequenz derart aus­ gegeben werden, daß ein Halbbild für jedes Auge auf dem Bildschirm ausgegeben werden, während die anderen Halb­ bilder eingespeichert werden. Eine in einer Brille ange­ ordneten Blendanordnung wird wechselweise geschaltet, so daß der Betrachter jeweils nur mit einem Auge die für diese zugehörige Information der entsprechenden Kamera sieht. Es ist in verarbeitungsmäßiger Hinsicht nachteilig, daß bei dieser bekannten Vorrichtung mit der verdoppelten Frequenz aus einer gemeinsamen Speichereinheit, wenn diese auch in den einzelnen Halbbildern in zugeordnete Bereiche unterteilt ist, jeweils abwechselnd die Halbbilder beider Kameras unmittelbar ausgelesen werden müssen, was zu den Synchronisationsproblemen oder Abstimmungsproblemen hin­ sichtlich einer erforderlichen, in der Druckschrift er­ läuterten Subfrequenz führt. Dies führt im Ergebnis zu unterschiedlichen Verhältnissen von Ausgangsbild- und Horizontalfrequenz zu Eingangsbild- und Eingangshorizontal­ frequenz wiederspiegelt.

Die DE-OS 36 23 576 zeigt keine Verdoppelung der Weiterver­ arbeitungsgeschwindigkeit oder -frequenz. An der Weiterver­ arbeitungsgeschwindigkeit oder -frequenz wird gegenüber der Aufnahmefrequenz nichts geändert. Da sie aber mit zwei Bildschirmen arbeitet und jedem Bildschirm nur wechsel­ weise ein Halbbild zuführt, hat der gerade nicht beauf­ schlagte Bildschirm eine "Pause", die eben durch das ge­ speicherte vorherige Halbbild ausgefüllt wird, indem dieses auf dem Bildschirm wiederholt bzw. ein zweites Mal ausge­ geben wird. Eine Erhöhung der Verarbeitungsfrequenz ist hiermit allerdings, wie gesagt, nicht verbunden.

Eine solche zeigt allerdings grundsätzlich die JP-OS 62-2 10 797 nach dem der entsprechenden nachveröffentlichten US-PS 47 36 246 Entnehmbaren. Allerdings erfolgt die Er­ höhung der Verarbeitungsfrequenz mittels eines geeigneten Multiplexverfahrens, einer Interlacingswiedergabe und einer hierzu erforderlichen Synchronisation bzw. Abstimmung der Start- und Endzeiten der Ablenkungen. Dieses Online-Verfah­ ren erspart zwar eine Zwischenspeicherung sowie eine Analog- Digital- und Digital-Analogwandlung, ist aber aufgrund der dort erforderlichen Abstimmung und Synchronisation verfahrensmäßig aufwendig und empfindlich.

Die Literaturstellen SAND, R.: Dreidimensionales Fernsehen in Fernseh- und Kino-Technik, Nr. 8/1983, Seiten 321 bis 328 und DOMANSKI, G: Dreidimensionales Fernsehen, in Funk­ schau 25-26/1981, Seiten 60 bis 64 sind allgemeine Über­ sichtartikel zum dreidimensionalen Fernsehen und geben den bis dorthin erreichten Stand der Technik wieder, der insbesondere die Parallele, gleichzeitige Wiedergabe von Bildern zweier Empfänger entweder nebeneinander oder über­ einander auf einem Bildschirm oder aber überlagert mittels eines halbdurchlässigen Spiegels beinhaltet. Mit einer Frequenzverdoppelung der Bildwiedergabe auf dem Bildschirm befassen sich diese Druckschriften nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile dahingehend weiterzubilden, daß ein einfacher, fertigungstechnischer Aufbau und eine einfache Verarbeitung möglich ist sowie insbesondere auf herkömmliche Komponenten der Fernsehtechnik zurückgegriffen werden kann.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine gat­ tungsgemäße Vorrichtung mit dem Kennzeichnen des Hauptan­ spruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht gegenüber dem gat­ tungsgemäßen Stand der Technik zunächst getrennte Verarbei­ tungswege für die Bilder beider Kameras bzw. für beide Bild­ signale vor, wobei die Frequenzverdopplung unter Zwischen­ speicherung für jedes Kamerabild separat vorgenommen wird und schließlich während des Einspeicherns eines Halbbildes in jeder Kamera das andere Halbbild jeder Kamera zweimal ausgelesen wird. Die mit doppelter Bildfrequenz ausgelesenen Bilder werden gleichzeitig einem Umschalter zugeführt, der erst dann diese Lektion zwischen den beiden Bildern der Kamera durchführt, damit während der Zeit des Einlesens eines Halbbildes zunächst das andere Halbbild der ersten Kamera und - noch während der gleichen Zeit - das andere Halbbild der zweiten Kamera ausgelesen somit gleichzeitig synchron die Umschaltung der vor den Augen des Betrachters angeordneten ferroelektrischen Flüssigkristallblenden durch­ geführt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sind insbesondere keine komplizierte Verhältnisänderungen hinsichtlich Horizontal- und Bildfrequenz notwendig; die Horizontalfrequenz wird vielmehr ebenso wie die Bildfrequenz verdoppelt.

Es kann vorgesehen sein, daß die ferroelektrische Flüssig­ kristallblenden in Brillengestellen angeordnet sind, wobei entweder zur Übertragung der Steuersignale für die ferro­ elektrischen Flüssigkristallblenden Kabel vorgesehen sind oder aber durch einen stationären Sender, insbesondere Infrarotsender und einen mit den ferroelektrischen Flüssig­ kristallzellen verbundenen Empfänger, vorzugsweise Infra­ rotempfänger zur Übertragung der Schaltsignale für die ferroelektrischen Blenden.

Durch die Nutzung der sequentiellen Wiedergabe ist eine freie Betrachtung ohne Einschränkung der Bewegungsfreiheit des Betrachters möglich, da keine strahlenoptischen Anforde­ rungen gegeben sind. Die Bildqualität konnte durch die Verdoppelung der Bildwiedergabefrequenz erreicht werden, was nur unter Verwendung schnellschaltbarer ferroelektri­ schen Flüssigkristallblenden möglich war, die bipolar geschaltet werden, bei der die Depolarisation der Flüssig­ kristalle durch eine der die Polarisation verursachenden Spannung entgegengesetzt angelegte Spannung aktiv erfolgt. Vor Nutzung der Zelle wird einmalig ein Ausgangs- oder Normzustand durch eine gegenüber der Betriebsspannung er­ höhte Spannung von 30 bis 40 Volt angelegt. Die normale Betriebsspannung liegt bei 12 bis 15 Volt also wesentlich niedriger als bei den ferroelektrischen Keramiken. Die erzielten Schaltzeiten liegen im Bereich von etwa 100 us, d. h. wesentlich niedriger als die Schaltzeiten im Bereich von wenigen Millisekunden üblicher Flüssigkristalle. Zu dem Stand der Technik verwendeter ferroelektrischer Flüssig­ kristalle wird verwiesen auf Escher "A Promising Material for Liquid Crystal Displays (LCD): Ferroelectric Smectic Liquid Crystals (FLC)" in Kontakte (Darmstadt), 1986 (2), Seiten 3 bis 12. Aufgrund des mit den eingesetzten Flüssig­ kristallen erreichten hohen Kontrastes ist das erfindungs­ gemäße Verfahren taglichtgeeignet; es ist keine Abdunklung erforderlich. Es wird eine gute Bildwiedergabe auch farbi­ ger Bilder erreicht. Die Darstellung ist flimmerfrei, da die Bildwechselfrequenz aufgrund der Frequenzverdoppelung oberhalb der kritischen Augenfrequenz von 45 Hz erliegt. Das Verfahren ist zur Simultanbetrachtung durch mehrere Personen geeignet, da mehrere Personen mit geeigneten ferroelektrischen Flüssigkristallblenden aufweisenden Brillen versehen werden können.

Es ist eine Projektion über mehrere Bildschirme bzw. eine Großbildprojektion möglich.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug­ nahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Da­ bei zeigt

die einzige Figur eine Blockdarstellung des erfindungs­ gemäßen Systems.

Das erfindungsgemäße System 1 weist zwei Aufnahmekanäle I und II auf. Der Aufnahmekanal I weist eine erste Kamera 2, der Aufnahmekanal II eine zweite Kamera 3 auf. Der Kamera 2 ist ein Fernsehgerät 4 insbesondere mit einer Endstufe 5 und einem Monitor oder aber, wie dargestellt, einem Ausgang 6 zu einem Monitor nachgeordnet. Statt dessen könnte auch konstruktiv eine symmetrische Ausgestaltung der Verarbeitungseinrichtungen vorgesehen sein. Die dar­ gestellte Ausgestaltung ist aber die bevorzugte.

Die von den Kameras, herkömmliche Vidikons oder CCD-Kameras, aufgenommenen Bilder werden durch Farb-, RGB-Module 7, 8 in herkömmlicher Weise farbdecodiert. Anschließend wird in Normwandlereinheiten 11, 12 jeweils eine Verdoppelung des 50 Hz Bild- oder Vertikalfrequenz-Eingangssignals vorge­ nommen. Hierzu werden die eingehenden Bildsignale eines Halbbildes durch Analog-Digitalwandler digitalisiert, in Speicher, wie digitale CCD-Speicher, eingelesen, wobei in der Hälfte der Einlesezeit aus einem zweiten Halbbild­ speicher des gleichen Kanals das vorher eingelesene andere Halbbild ausgelesen wird, dies kann, wie in der Zeichnung angedeutet, grundsätzlich zweimal geschehen. Hierdurch wird erreicht, daß das Bild jeweils zweimal aufgebaut wird, also mit doppelter Frequenz.

Die derart auf doppelte Frequenz gewandelten Bilder jedes Kanals I, II werden nicht unmittelbar Endstufen vom Bild­ schirm zugeführt, sondern einer synchronen Umschalteinheit 13, die durch vom Eingangssignal zunächst in üblicher Weise mittels eines Takt- und Steuersignalgenerators 14 abge­ leitet werden. In einer Impulsaufbereitungseinheit 16 wird der absoluten Synchronität beider Kanäle Rechnung getragen. In der Umschalteinheit 13 werden nun wechselweise die Halb­ bilder aus dem einen und anschließend aus dem anderen Kanal I, II durchgelassen, beispielsweise in der Folge, daß zu­ nächst das erste Halbbild der Kamera 2, sodann das erste Halbbild der Kamera 3, anschließend das zweite Halbbild der Kamera 2, weiterhin das zweite Halbbild der Kamera 3 usw. durchgeschaltet werden. Hieraus ersichtlich ist, daß die je­ weils zweite Ausgabe des ersten und zweiten Halbbildes durch den Normwandler 11 des Kanals I bzw. die jeweils erste Ausgabe des ersten und zweiten Halbbilds des Norm­ wandlers 12 des Kanals II nicht erforderlich wäre, da diese Teilbilder ohnehin jeweils ausgeblendet werden, so daß lediglich die Ausgabe jeweils eines Halbbilds allerdings mit der doppelten Einlesegeschwindigkeit aus dem Zwischen­ speicher (CCD-Speicher) erforderlich ist. Die derart auf­ bereiteten Signale werden dann - gegebenenfalls nach Analog- Digitalwandlung - im herkömmlichen Signalwandler 5, der die Farbdifferenzeingangssignale der Farb-, RGB-Module in übliche RGB-Signale umwandelt und über RGB-Endstufen der Bildröhre zugeführt. Die Bildröhre (selbst nicht dargestellt) zeigt nun abwechselnd zwei verschiedene (Teil-)Bilder, nämlich mit hoher Bildwiederholfrequenz die Teilbilder einerseits der Kamera 2 und andererseits der Kamera 3, die in dieser Form vom Auge nicht decodiert werden können. Um das dreidimensionale oder stereoskope Bild zu erzeugen, muß nun jeweils das (Teil-)Bild der einen Kamera 2 bzw. der anderen Kamera 3 einem Auge zugeführt werden, während das andere Auge abgeblendet wird. Hierzu ist der Umschalter 13 mit einem Treiber 17 für optische Blenden verbunden, der mit der gleichen Bildwiederholfrequenz ferroelektrische Flüssigkristalle von Brillen 18 als optische Blenden ab­ wechselnd öffnet und schließt. Während ein Halbbild der linken Kamera 2 auf den Monitor ausgegeben wird, wird die linke Blende der Brille geöffnet, die rechte undurchsichtig geschaltet etc. Die ferroelektrischen Flüssigkristalle werden bipolar umgeschaltet, d. h. es werden jeweils elek­ trische Signale entgegengesetzter Polarität angelegt, um die Blenden zwischen Öffnen und Schließen umzuschalten (zu derartigen ferroelektrischen Flüssigkristallen wird bei­ spielsweise verwiesen auf Escher "A Promising Material for Liquid Crystal Displays (LCD): Ferroelectric Smectic Liquid Crystals (FLCD)" in Kontakte (Darmstadt) 1986 (2), Seiten 3 bis 12 mwN).

Insgesamt wird durch die Erfindung bei Beibehaltung konven­ tioneller Aufnahmetechnik eine absolut flimmerfreie, farb­ tüchtige Abbildung erreicht, die darüber hinaus taglicht­ geeignet ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Wiedergabe von dreidimensionalen Bildern, mit zwei Kameras, einem Wiedergabegerät, Verarbeitungs­ einheiten und jeweils zwei einem Auge eines Betrachters zugeordneten Blenden, die wechselweise durchschaltbar sind, wobei die Verarbeitungseinheiten Analog-Digital­ umsetzer, Speicherelemente und Frequenzverdoppelungs­ schaltungen aufweisen und jeder Kamera zwei Halbbild­ speicher zugeordnet sind, so daß, während der Zeit, in der in jeweils einem ersten Halbbildspeicher jeder Kamera ein Halbbild eingelesen wird, in den anderen Halbbildspeichern der beiden Kameras gespeicherte Halbbilder nacheinander auf dem Wiedergabegerät ausgebbar sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Kamera eine zugehörige Verarbeitungs­ einheit mit einer Bild- und Horizontalfrequenz verdop­ pelnden Frequenzverdopplungsschaltung zugeordnet ist, daß, während ein Halbbild in den Halbbildspeicher einer Kamera eingelesen wird, aus dem anderen Halbbildspeicher das dort gespeicherte Halbbild zweimal auslesbar ist und daß den Verarbeitungseinheiten der beiden Kameras ein gemein­ samer synchroner Umschalter nachgeordnet ist, der während der Einlesezeit eines Halbbildes abwechselnd das andere Halbbild der ersten Kamera und das andere Halbbild der zweiten Kamera auf das Wiedergabegerät durchschaltet und daß die den Augen des Betrachters zugeordneten Blenden bipolar schaltbare Flüssigkeitskristallblenden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch CCD- Speicher zur Zwischenspeicherung der Halbbilder.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ferroelektrischen Flüssigkristall­ blenden in Brillengestellen angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Steuersignale für die ferroelektrischen Flüssigkristallblenden Kabel vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch einen stationären Sender, insbesondere Infrarotsender und einen mit den ferroelektrischen Flüssigkristallzellen verbundenen Empfänger, vorzugs­ weise Infrarotempfänger zur Übertragung der Schalt­ signale für die ferroelektrischen Blenden.