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Dokumentenidentifikation DE102004016736A1 10.11.2005
Titel Bildaufnahmesystem, Bildwiedergabesystem und Bildaufnahme/-wiedergabesystem
Anmelder Carl Zeiss, 89518 Heidenheim, DE
Erfinder Hauger, Christoph, Dr., 73431 Aalen, DE;
Obrebski, Andreas, Dr., 40489 Düsseldorf, DE
Vertreter Diehl, Glaeser, Hiltl & Partner, 80333 München
DE-Anmeldedatum 05.04.2004
DE-Aktenzeichen 102004016736
Offenlegungstag 10.11.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.11.2005
IPC-Hauptklasse G02B 21/12
IPC-Nebenklasse H04N 13/00   
Zusammenfassung Ein Bildaufnahme- und -wiedergabesystem umfaßt wenigstens eine Kamera mit einer ersten Kameraoptik zum Abbilden des Objekts auf ein lichtempfindliches erstes Substrat der ersten Kamera und Aufnehmen wenigstens eines ersten Teilbilds und eines zweiten Teilbilds, wobei das erste Teilbild eine einen kleineren Bereich des Objekts und diesen mit einer höheren Auflösung repräsentiert als das zweite Teilbild; und ein Anzeigesystem zum Überlagern des ersten Teilbildes und des zweiten Teilbildes zu einem von einem Auge eines Benutzers wahrnehmbaren Gesamtbild des Objektivs.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Bildaufnahmesystem, ein Bildwiedergabesystem und ein Bildaufnahme/-wiedergabesystem. Insbesondere betrifft die Erfindung solche Bildaufnahmesysteme und Bildwiedergabesysteme, bei denen eine effektive Bildauflösung im Vergleich zu einer physikalischen Auflösung einer zur Aufnahme verwendeten Kamera bzw. einer zur Wiedergabe verwendeten Anzeige erhöht ist.

Bei herkömmlichen Systemen ist die Auflösung einer Bildwiedergabe limitiert durch die physikalische Auflösung einer verwendeten Anzeige, welche durch eine Anzahl von Bildelementen bzw. Pixeln der Anzeige gegeben ist. Eine Auflösung der Bildaufnahme ist entsprechend limitiert durch die physikalische Auflösung einer verwendeten Kamera, welche durch eine Anzahl von lichtempfindlichen Elementen bzw. Pixeln eines lichtempfindlichen Substrats der Kamera gegeben ist.

Aus US 6,188,382 B1 ist ein Bildwiedergabesystem bekannt, bei dem die effektive Auflösung gegenüber einer Pixelauflösung der verwendeten Anzeige erhöht ist. Es ist hierbei unmittelbar vor der Ebene der Anzeigepixel eine Schicht aus schaltbarem doppelt brechendem Material angeordnet, welches ansteuerbar ist, um in einem Strahlengang der Anzeige einen Versatz des Strahlengangs zu erzeugen, welcher einem Abstand von der Hälfte eines Abstands zwischen benachbarten Bildpixeln, also einer Sub-Pixeldistanz, entspricht. Damit kann dem Betrachter ein Bild dargestellt werden, dessen Auflösung doppelt so groß ist wie die Auflösung der Bildpixel, indem die Anzeige in schneller alternierender Abfolge zwei Bilder darstellt, nämlich einmal ohne den eingeschalteten Versatz und einmal mit dem eingeschalteten Versatz um die Sub-Pixeldistanz. Dies setzt voraus, daß das Bild mit der erhöhten Auflösung in einem entsprechenden Bildspeicher bereit gehalten wird, von dem ein Teil zur Darstellung ohne den eingeschalteten Versatz zur Anzeige übertragen wird und der andere Teil zur Darstellung mit dem eingeschalteten Versatz zur Anzeige übertragen wird.

Aus US 5, 726, 670 ist ein Bildwiedergabesystem bekannt, bei welchem zwei Teilbilder unterschiedlicher Auflösung zu einem Gesamtbild überlagert werden, wobei das Teilbild mit der höheren Auflösung einen zentralen Bereich des Gesamtbilds darstellt und das Teilbild mit der niedrigeren Auflösung einen den zentralen Bereich umgebenden Randbereich des Gesamtbilds darstellt. Die beiden Teilbilder werden jeweils durch ein Anzeige mit einer geringen gleichen Pixelzahl erzeugt. Im Vergleich zu einer einzigen Anzeige, welche das Gesamtbild mit der hohen Auflösung darstellt und die deshalb eine entsprechend hohe Pixelzahl und Größe aufweisen muß, ist es damit möglich, das Gesamtbild mit zwei vergleichsweise kleinen Anzeigen der geringeren Pixelzahl darzustellen, wobei allerdings ein Auflösungsverlust in dem Randbereich des Gesamtbilds in Kauf genommen wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildaufnahmesystem oder/und ein Bildwiedergabesystem oder/und ein kombiniertes Bildaufnahme und -wiedergabesystem vorzuschlagen, bei welchem eine effektive Auflösung gegenüber einer Pixelauflösung einer eingesetzten Kamera bzw. Anzeige erhöht ist.

Unter einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Bildaufnahme und -wiedergabesystem zur Aufnahme und Wiedergabe eines Bildes eines Objekts vorgesehen, wobei das System eine erste Kamera und eine von der ersten Kamera verschiedene zweite Kamera zur Aufnahme jeweils eines Bildes des Objekts, eine erste Anzeige, eine von der ersten Anzeige verschiedene zweite Anzeige zum Erzeugen jeweils eines Teilbildes des Objekts und eine Anzeigeoptik zum Überlagern der beiden Teilbilder zu einem Gesamtbild des Objekts umfaßt. Hierbei wird die erste Anzeige mit Bildsignalen gespeist, welche von der ersten Kamera erzeugt werden, und die zweite Anzeige wird mit Bildsignalen gespeist, welche von der zweiten Kamera erzeugt werden.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform haben beide Kameras eine gleiche Zahl von lichtempfindlichen Elementen bzw. Pixeln, und die beiden Anzeigen haben eine gleiche Anzahl von Bildelementen bzw. Pixeln, wobei weiter die Anzahl von Pixeln der Kameras gleich der Anzahl von Pixeln der Anzeigen ist. Durch das Gesamtbild wird ein Objektfeld eines Objekts wiedergegeben. Die erste Kamera nimmt einen zentralen Bereich des Objektfelds mit einer solchen Vergrößerung auf, daß der zentrale Bereich im wesentlichen auf ein gesamtes lichtempfindliches Substrat der Kamera abgebildet wird. Das von der ersten Kamera aufgenommene Bild des zentralen Bereichs wird von der ersten Anzeige dargestellt und bildet einen entsprechenden zentralen Bereich des Gesamtbilds. Die zweite Kamera nimmt das gesamte Objektfeld mit einer solchen Vergrößerung auf, daß dieses auf im wesentlichen das gesamte lichtempfindliche Substrat der zweiten Kamera abgebildet wird. Das von der zweiten Kamera aufgenommene Bild wird von der zweiten Anzeige als das zweite Teilbild dargestellt, welches einen den zentralen Bereich des Gesamtbilds umgebenden Randbereich des Gesamtbilds bildet. Hierbei stellt die zweite Anzeige in deren zentralem Bereich, der in dem Gesamtbild dem von der ersten Anzeige dargestellten zentralen Bereich des Gesamtbilds entspricht, nicht dar. Die Überlagerung des ersten und des zweiten Teilbildes führt dann zu einem Gesamtbild, dessen zentraler Bereich mit einer höheren Auflösung dargestellt ist als dessen Randbereich. Allerdings tritt hier ein Auflösungsverlust in dem Randbereich nicht auf, da der dort dargestellte Randbereich des Objektfelds von der zweiten Kamera mit einer im Vergleich zu dem von der ersten Kamera aufgenommenen zentralen Bereich des Objektfeldes mit einer entsprechend niedrigeren Auflösung aufgenommen wurde.

Eine beispielhafte Anwendung des Bildaufnahme und -wiedergabesystems liegt in einem Einsatz desselben in einem Mikroskop, insbesondere in einem Stereomikroskop, wie etwa einem Operationsmikroskops. Der Benutzer nimmt hierbei nicht Einblick in Okulare, über welche das beobachtete Objekt über einen Strahlengang direkt optisch dargestellt wird, der Benutzer betrachtet vielmehr eine elektronische Anzeige, wie beispielsweise ein CCD-Display, welchem Bilddaten zugeführt werden, welche eine Kamera von dem Objekt aufnimmt. Die Anzeige kann beispielsweise eine kopfgetragene Anzeige, wie etwa ein head mounted display oder dergleichen sein. Dies ermöglicht es dem Benutzer, sich frei um das beobachtete Objekt herum zu bewegen, ohne durch die Einblicknahme in Okulare räumlich gebunden zu sein. Beispiele eines solchen Videomikroskops sind in US 2004/0017607 A1 beschrieben, deren Offenbarung vollumfänglich durch in Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.

Bei einem solchen Videomikroskop ist die Abbildungsqualität herkömmlicherweise unter anderem beschränkt durch die Pixelauflösungen der verwendeten Kameras und Anzeigen.

Der Einsatz des Bildaufnahme und -wiedergabesystems mit wenigstens zwei Kameras und zwei Anzeigen, deren Bilder zu einem Gesamtbild überlagert werden, erlaubt eine vergleichsweise erhöhte Auflösung in einem zentralen Bereich des Gesamtbilds.

Es kann weiter davon ausgegangen werden, daß dieser zentrale Bereich auch den Gegenstand des Interesses des das Gesamtbild betrachtenden Benutzers bildet. Somit wird dieser Bereich vom Benutzer mit hoher Auflösung wahrgenommen, und der Randbereich des Gesamtbildes liegt in einem Bereich des Bildfelds des Benutzers, in dem dessen Auflösungswahrnehmung physiologisch ohnehin eingeschränkt ist.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfaßt das Anzeigesystem eine Blickrichtungserfassungseinrichtung ("eyetracker"), mit welcher eine Blickrichtung des Benutzers und damit ein Zentrum seines Interesses innerhalb des Gesamtbilds erfaßbar ist. In Abhängigkeit davon wird dann der mit hoher Auflösung durch die erste Kamera aufgenommene Bereich des Objektfelds innerhalb des Objektfelds verlagert, und entsprechend wird das von der ersten Anzeige dargestellte Teilbild innerhalb des Gesamtbilds verlagert. Somit kann der Benutzer sämtliche Bereiche des Gesamtbilds mit der erhöhten Auflösung betrachten.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Bildaufnahme und -wiedergabesystem vor, welches eine Kamera mit einer Kameraoptik mit änderbarer Vergrößerung zum Abbilden des Objekts auf ein lichtempfindliches Substrat der Kamera umfaßt. Es werden bei verschiedenen Vergrößerungen der Kameraoptik jeweils Bilder des Objekts aufgenommen, welche allerdings nicht separat dargestellt oder gespeichert werden sondern vielmehr zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden, welche als Gesamtbild dargestellt oder gespeichert werden. Das Gesamtbild weist dann in verschiedenen Bereichen verschiedene Auflösungen auf, je nachdem mit welcher Vergrößerung der dem jeweiligen Bereich des Gesamtbilds entsprechende Bereich des Objektfelds durch die Kamera aufgenommen wurde.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird das Objekt mit wenigstens zwei verschiedenen Vergrößerungen aufgenommen, welche sich um mehr als 40 % unterscheiden.

Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfaßt die Kamera ein lichtempfindliches Substrat mit einer Vielzahl von lichtempfindlichen Elementen bzw. Pixeln. Bei einer ersten eingestellten Vergrößerung, welche größer ist als eine zweite eingestellte Vergrößerung, wird eine größere Menge von Pixeln zur Bildung des Gesamtbilds ausgelesen als bei der zweiten eingestellten Vergrößerung. Damit werden insbesondere bei der zweiten eingestellten kleineren Vergrößerung diejenigen Pixel des lichtempfindlichen Substrats nicht ausgelesen, auf welche durch die Kamera die Bereiche des Objektfelds abgebildet werden, welche bei der ersten größeren Vergrößerung auf das lichtempfindliche Substrat abgebildet werden. Die Daten dieser Pixel repräsentieren diesen Bereich des Objektfelds mit einer geringeren Auflösung als das bei der ersten Vergrößerung aufgenommene Bild und sind somit redundant.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfaßt ein Anzeigesystem zur Darstellung der bei den wenigstens zwei verschiedenen Vergrößerungen aufgenommenen Teilbilder eine einzige Anzeigefläche, welche das bei der ersten Vergrößerung aufgenommenen Teilbild in einem Teilbereich der Anzeigefläche darstellt und das bei der zweiten kleineren Vergrößerung aufgenommene Teilbild in einem diesen Teilbereich wenigstens teilweise umgreifenden zweiten Teilbereich darstellt. Dies stellt ein besonders einfaches Anzeigesystem zur Verfügung, wobei allerdings die maximale Pixelauflösung der Anzeigefläche nur in dem Bereich genutzt wird, in dem das bei der ersten großen Vergrößerung aufgenommene Teilbild in dem Gesamtbild angeordnet ist.

Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfaßt das Anzeigesystem wenigstens zwei verschiedene Anzeigeflächen und eine Anzeigeoptik, um die von den wenigstens zwei Anzeigeflächen dargestellten Teilbilder zu einem Gesamtbild zu überlagern, wie dies bereits vorangehend beschrieben wurde.

Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfaßt das Anzeigesystem eine Anzeigefläche und eine Anzeigeoptik, über die der Benutzer die Anzeigefläche betrachtet. Die Anzeigeoptik ist hierbei eine Optik mit änderbarer Vergrößerung, welche in Übereinstimmung mit der Vergrößerung der Kameraoptik geändert wird. Insbesondere wird die Anzeigeoptik auf eine kleinere Vergrößerung eingestellt, wenn die Kameraoptik auf eine größere Vergrößerung eingestellt ist, und umgekehrt. Es werden dann nacheinander Bilder des Objekts mit verschiedenen Vergrößerungen der Kameraoptik aufgenommen und jeweils durch das Anzeigesystem mit entsprechenden Vergrößerungen der Anzeigeoptik dargestellt.

Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfaßt das System auch hierbei eine Blickrichtungserfassungseinrichtung, um eine Lage des mit der größeren Vergrößerung der Kameraoptik aufgenommenen Bereich des Objektfelds innerhalb desselben zu verlagern.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Bildaufnahme und -wiedergabesystem vor, welches als ein Stereosystem ausgebildet ist, bei dem den beiden Augen eines Benutzers Bilder zur Betrachtung bereitgestellt werden, welche unter verschiedenen Beobachtungswinkeln auf ein Objekt aufgenommen wurden. Hierbei repräsentiert ein einem ersten Auge des Benutzers zugeführtes Bild einen kleineren Bereich des Objekt als ein einem zweiten Auge des Benutzers zugeführtes Bild, wobei dieser kleinere Bereich in dem ersten Bild mit einer höheren Auflösung dargestellt ist als der in dem zweiten Bild dargestellte Bereich des Objekts. Hierdurch ist mit vergleichsweise geringem Aufwand ein Stereosystem geschaffen, mit dem wenigstens ein Teilbereich des Objekts mit hoher Auflösung und unter Bereitstellung eines gewünschten Stereoeindrucks von dem Benutzer wahrnehmbar ist.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind die Vergrößerungen, mit welchen das Objekt in dem ersten und dem zweiten Bild dargestellt sind, einander gleich. Das zweite Bild nimmt dann einen größeren Bereich des Blickfelds des Benutzers ein als das erste Bild.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist hierbei ein Bereich des Bildfelds des ersten Auges um das erste Bild herum ergänzt durch entsprechende Teile des zweiten Bilds, so daß beide Augen des Benutzers ein im wesentlichen gleich großes Bildfeld dargestellt bekommen, wobei allerdings in dem ergänzten Bereich des Bildfelds des ersten Auges und dem entsprechenden Bereich des zweiten Auges ein Stereoeindruck des Objekts nicht hervorgerufen wird.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann auch hier wiederum eine Blickrichtungserfassungseinrichtung vorgesehen sein, um den mit erhöhter Auflösung und mit Stereoeindruck dargestellten Bereich des Objekts innerhalb des Objektfelds zu verlagern.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Bildaufnahme und -wiedergabesystem zur Aufnahme und Wiedergabe eines Bildes eines Objekts vorgesehen, wobei das System eine Kamera mit einer Kameraoptik, einem lichtempfindlichen Substrat mit einer Mehrzahl von lichtempfindlichen Elementen bzw. Pixeln und einem ersten Scanner, sowie eine Anzeige mit einer Mehrzahl von Bildelementen bzw. Pixeln und einem zweiten Scanner umfaßt.

Der erste Scanner dient dazu, eine effektive Auflösung der Kamera im Vergleich zu einer Pixelauflösung der Kamera zu erhöhen, und der zweite Scanner dient dazu, eine effektive Auflösung der Anzeige im Vergleich zu einer Pixelauflösung der Kamera zu erhöhen.

Das System umfaßt ferner eine Steuerung, welche dazu ausgebildet ist, eine Scannauslenkung des ersten Scanners synchron mit einer Scannauslenkung des zweiten Scanners einzustellen. Hierdurch ist es möglich, ein bei einer gegebenen Scannauslenkung des ersten Scanners durch die Kamera aufgenommenes Bild aus dem lichtempfindlichen Substrat auszulesen und unmittelbar durch die Anzeige bei einer entsprechenden Scannauslenkung des zweiten Scanners darzustellen. Danach wird der Vorgang des Aufnehmens des Bildes, Auslesen des lichtempfindlichen Substrats und Darstellen durch die Anzeige bei geänderten Einstellungen des ersten und des zweiten Scanners wiederholt. Es ist hierdurch möglich, dem Benutzer ein Bild des Objekts mit einer Auflösung bereitzustellen, welche eine durch die Pixelauflösung der Kamera bzw. Anzeige limitierte Auflösung übersteigt, ohne ein Bild mit dieser effektiven Auflösung durch aufeinander folgendes Auslesen des lichtempfindlichen Substrats elektronisch erzeugen zu müssen. Insbesondere muß auf einem Signalweg zwischen den Pixeln des lichtempfindlichen Substrats und den Pixeln der Anzeige ein elektronischer Bildspeicher bzw. Puffer mit dieser erhöhten effektiven Auflösung nicht bereitgestellt werden. Das System kommt mit Bildspeichern bzw. Puffern einer Auflösung aus, welche eine größere der beiden Auflösungen von Kamera und Anzeige nicht übersteigt. Der Bildspeicher bzw. Puffer kann damit eine Anzahl von Speicherelementen aufweisen, welche nicht größer ist als die Anzahl der Pixel der Kamera bzw. die Anzahl der Pixel der Anzeige, je nachdem welche Anzahl die größere ist. Jedenfalls ist der Bildspeicher bzw. Puffer kleiner als das vierfache der Anzahl der Pixel der Kamera bzw. der Pixel der Anzeige, je nachdem welche Anzahl die größere ist.

Der erste Scanner der Kamera ist gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in einem Strahlengang zwischen dem Objekt und dem lichtempfindlichen Substrat angeordnet und dazu ausgebildet, eine Bildebene der Kameraoptik in eine Richtung zu verlagern, welche in der Bildebene orientiert ist. Der erste Scanner kann hierbei insbesondere eine Schicht mit einer einstellbaren Doppelbrechung umfassen.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfaßt der erste Scanner der Kamera eine in dem Strahlengang vor dem lichtempfindlichen Substrat angeordnete Lochmaske und einen Aktuator, wobei die Lochmaske eine Mehrzahl von den lichtempfindlichen Elementen zugeordneten Öffnungen aufweist, und wobei der Aktuator dazu ausgebildet ist, die Lochmaske in einer in der Bildebene orientierten Richtung zu verlagern. Je nach Scannauslenkung des Aktuators werden dann verschiedene Teilstrahlen aus dem Strahlengang durch eine jeweilige Öffnung der Lochmaske auf das dieser Öffnung zugeordnete lichtempfindliche Element durchgelassen, und den Teilstrahlen zugeordnete Lichtintensitäten werden von dem Bildelement jeweils detektiert. Durch Ändern der Scannauslenkung ist es damit möglich, nacheinander verschiedene Teilbilder des Objekts aus der Kamera auszulesen, welche sich zu einem Gesamtbild zusammensetzen lassen, dessen effektive Auflösung höher ist als die Pixelauflösung der Kamera. Diese Ausführung des ersten Scanners ist insbesondere bei solchen lichtempfindlichen Substraten vorteilhaft, deren lichtempfindliche Elemente mit einem geringen Abstand voneinander angeordnet sind, so daß eine Gesamtfläche der lichtempfindlichen Elemente größer ist als etwa ein Viertel der Gesamtfläche des lichtempfindlichen Substrats.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfaßt der erste Scanner einen Aktuator zur Verlagerung des lichtempfindlichen Substrats relativ zu der Kameraoptik in einer in der Bildebene orientierten Richtung. Damit kann ähnlich wie bei der vorangehend erläuterten Ausführungsform eine Erhöhung der effektiven Auflösung der Kamera gegenüber einer Pixelauflösung derselben erreicht werden, wobei diese Ausführungsform des Scanners insbesondere vorteilhaft ist bei lichtempfindlichen Substraten, deren Bildelemente mit Abstand voneinander angeordnet sind. Beispiele hierfür sind lichtempfindliche Substrate, bei denen eine Gesamtfläche der lichtempfindlichen Elemente kleiner ist als etwa ein Drittel oder etwa ein Viertel der Gesamtfläche des lichtempfindlichen Substrats.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfaßt der zweite Scanner der Anzeige einen Scanner, welcher in dem Strahlengang der Anzeige angeordnet und dazu ausgebildet ist, einen änderbaren Versatz des Strahlengangs in einer in einer Ebene der Bildelemente der Anzeige orientierten Richtung zu erzeugen. Der Scanner kann insbesondere eine Schicht aus einem schaltbaren doppelbrechenden Material umfassen, welche zwischen den Bildelementen und dem Auge des Benutzers angeordnet ist.

Gemäß einer weitern beispielhaften Ausführungsform umfaßt der zweite Scanner eine in dem Strahlengang der Anzeige angeordnete Lochmasse und einen Aktuator, um die Lochmaske relativ zu den Bildelementen zu verlagern. Diese Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft bei Anzeigen, deren Bildelemente mit einem geringen Abstand voneinander angeordnet sind und deren Gesamtfläche mehr als etwa ein Viertel der Gesamtfläche einnimmt.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfaßt der zweite Scanner einen Aktuator zur Verlagerung der Anzeige relativ zu einem Betrachter der Anzeige in einer Ebene der Bildelemente. Diese Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft für Anzeigen, deren Bildelemente mit Abstand voneinander angeordnet sind und beispielsweise eine Gesamtfläche von weniger als etwa einem Drittel oder etwa einem Viertel der Gesamtfläche der Anzeige einnimmt.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist eine maximale Scannauslenkung des ersten und des zweiten Scanners kleiner als ein Pixelabstand des lichtempfindlichen Substrats der Kamera bzw. der Anzeige. Beispielsweise kann die Scannauslenkung in eine Richtung etwa der Hälfte des Pixelabstands in dieser Richtung entsprechen.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Scanner in zwei verschiedene und insbesondere zueinander orthogonale Richtungen auslenkbar.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stereo-Mikroskopiesystems,

2 eine schematische Darstellung von Teilbildern eines mit dem Stereo-Mikroskopiesystem der 1 dargestellten Gesamtbilds,

3 eine Variante eines Anzeigesystems zur Verwendung mit dem Stereo-Mikroskopiesystem der 1,

4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskopiesystems,

5 eine Folge von schematischen Darstellungen zur Erläuterung von mit dem Mikroskopiesystem der 4 erzeugten Teilbildern,

6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stereo-Mikroskopiesystems,

7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von in dem Stereo-Mikroskopiesystem der 6 erzeugten Bildern,

8 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bildaufnahme- und -wiedergabesystems,

9 eine Darstellung von in dem System gemäß 8 eingesetzten Scannern,

10 eine Kamera bzw. eine Anzeige für ein Bildaufnahme und -wiedergabesystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

11 eine perspektivische Darstellung einer Kamera bzw. einer Anzeige für eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bildaufnahme- und -wiedergabesystems.

Ein in 1 schematisch dargestelltes Stereo-Mikroskopiesystem 11 umfaßt ein Stereo-Bildaufnahmesystem 13 und ein Stereo-Bildwiedergabesystem 15. Beide Systeme 13, 15 sind symmetrisch aufgebaut, indem sie jeweils gleiche Komponenten für die Darstellung eines Bildes eines zu untersuchenden Objekts 17 für ein linkes Auge 18l und ein rechtes Auge 18r eines Benutzers aufweisen. In 1 sind die Komponenten zur Darstellung des Bildes für das linke Auge 18l mit dem Zusatzbuchstaben "l" versehen und die Komponenten zur Darstellung des Bildes für das rechte Auge 18r sind mit dem Zusatzbuchstaben "r" versehen. Aufgrund des symmetrischen Aufbaus der Komponenten werden diese nachfolgend unter Weglassung der Zusatzbuchstaben "l" und "r" gemeinsam beschrieben.

Das Bildaufnahmesystem 13 umfaßt ein Haupt-Mikroskopieobjektiv 21 mit mehreren Linsen 22, um ein von einer Objektebene 19 des Objektivs 21 in einen Raumwinkelbereich ausgehendes objektseitiges Strahlenbündel 23 in ein bildseitiges paralleles Strahlenbündel 25 überzuführen. Aus dem bildseitigen Strahlenbündel 25 greift eine erste Kameraoptik 27 aus mehreren Linsen 28 ein Teilstrahlenbündel 29 aus dem bildseitigen Strahlenbündel 25 heraus und führt dieses einem Kamerachip 31 derart zu, daß auf diesem die Objektebene 19 abgebildet wird.

Da eine Hauptachse 33 der Kameraoptik 27 mit Abstand von einer optischen Achse 35 des Objektivs 21 angeordnet ist, erscheint das auf den Kamerachip 31 abgebildete Bild der Objektebene 19 unter einem Beobachtungswinkel &agr; zur optischen Achse 35 des Bildaufnahmesystems 13. Die beiden Kameras 311 und 31r nehmen damit Bilder von der Objektebene 19 auf, deren Beobachtungswinkel sich um 2&agr; unterscheiden.

In einem Strahlengang des Teilstrahlenbündels 29 ist zwischen dem Objektiv 21 und der Kameraoptik 27 ein Strahlteilerwürfel 37 angeordnet, welcher das Teilstrahlenbündel 29 aufteilt in den der Kameraoptik 27 zugeführten Teil und einen weiteren Teil, in dem eine zweite Kameraoptik 41 mit Linsen 42 angeordnet ist, welche dieses Teilstrahlenbündel einem Kamerachip 43 derart zuführt, daß auf diesen ebenfalls die Objektebene 19 abgebildet ist, und zwar unter einem Beobachtungswinkel, der gleich dem Beobachtungswinkel &agr; ist, unter welchem die Objektebene 19 auf den Kamerachip 31 abgebildet ist. Allerdings weist die Kameraoptik 27 eine doppelt so große Vergrößerung auf wie die Kameraoptik 41.

In 2 ist die Abbildung der Objektebene 19 auf die Kamerachips 31 und 43 schematisch dargestellt. Beide Kamerachips 31 und 43 weisen eine gleiche Anzahl von lichtempfindlichen Elementen bzw. Pixeln 45 auf, welche in einem Rechteckgitter angeordnet sind. Für die Zwecke der einfachen Darstellung der 2 haben die Kamerachips 31 und 43 jeweils 16 Pixel 45 in Horizontalrichtung und 12 Pixel 45 in Vertikalrichtung, also insgesamt 192 Pixel. In der Realität ist die Anzahl der Pixel jedoch wesentlich höher, wie beispielsweise 1024 × 768 Pixel oder dergleichen.

Aufgrund der unterschiedlichen Vergrößerungen der Kameraoptiken 27 und 41 werden auf die Kamerachips 31 und 43 unterschiedlich große Objektfelder der Objektebene 19 abgebildet. Auf den Kamerachip 31 wird ein kleines Objektfeld 1 abgebildet, dessen Ausdehnung halb so groß ist wie ein Objektfeld 3, welches auf den Kamerachip 43 abgebildet wird. Das Objektfeld 1 ist innerhalb des Objektfelds 3 zentriert.

Das Bildwiedergabesystem 15 umfaßt ein Okular 51 aus mehreren Linsen 52, in welches das Auge 19 des Benutzers Einblick nimmt. Dem Okular 51 wird eine Überlagerung von zwei Bildern zugeführt, welche jeweils von einem LCD-Bildschirm 53 bzw. 55 dargestellt werden. Hierzu umfaßt eine Anzeigeoptik 57 ein Objektiv 59 zur Vergrößerung des von der Anzeige 55 dargestellten Bildes und ein Objektiv 61 aus mehreren Linsen 62 zur Vergrößerung des von der Anzeige 53 dargestellten Bildes und einen Strahlteiler 63, um eine Überlagerung der von den Kameras 53 und 55 dargestellten Bilder dem Okular 51 zuzuführen. Hierbei weist das Objektiv 59 zur Vergrößerung des Bildes der Anzeige 55 eine doppelt so große Vergrößerung auf wie das Objektiv 61 zur Vergrößerung des Bildes der Anzeige 53.

Der Anzeige 55 werden über eine Datenleitung 67 die von dem Kamerachip 31 erzeugten Bildsignale zur Darstellung zugeführt, und der Anzeige 53 werden über eine Datenleitung 69 die von dem Kamerachip 43 erzeugten Bildsignale zur Darstellung zugeführt. Die beiden Anzeigen 53 und 55 weisen jeweils eine gleiche Anzahl von Pixeln auf wie die beiden Kamerachips 31 und 43, so daß die Anzeigen 53 und 55 genau die Bilder wiedergeben, die die Kameras 43 bzw. 31 aufgenommen haben. Aufgrund der unterschiedlichen Vergrößerungen der beiden Objektive 60 und 62 erscheinen allerdings die beiden Anzeigen 53 und 55 unterschiedlich groß, wie dies in 2 ebenfalls schematisch wiedergegeben ist. Hierbei ist das Bild der Anzeige 55 innerhalb des Bildes der Anzeige 53 zentriert. Da die beiden Anzeigen 53 und 55 jeweils eine gleiche Anzahl von Pixeln 57 aufweisen, ist allerdings eine sichtbare Pixeldichte in dem Bild der Anzeige 55 jeweils in Horizontalrichtung und Vertikalrichtung doppelt so groß wie die entsprechende sichtbare Pixeldichte in dem Bild der Anzeige 53. Damit wird der zentrale Bereich 1 der Objektebene 19 für das Auge 18 mit einer doppelt so großen Auflösung dargestellt wie das größere Objektfeld 3.

Damit kann der Benutzer den Gegenstand seines Interesses an dem Objekt 17 in dem zentralen Bereich 1 des Objektfeldes 19 anordnen und dann seinen Blick auf die Mitte des von den Anzeigen 53 und 55 dargestellten Gesamtbildes richten. Ihm erscheint dann der Gegenstand mit der erhöhten Auflösung, welche an sich der Auflösung von verwendeten Kameras mit 24 × 32 Pixeln und entsprechend Anzeigen mit 24 × 32 Pixeln in der vereinfachten Darstellung der 2 entsprechen. In dem Rand des Bildes der Anzeige 53, welcher das Bild der Anzeige 55 umgibt, ist die Auflösung allerdings nur halb so groß wie in dem Bild der Anzeige 55. Allerdings wird auch die Auflösung des menschlichen Auges zum Rande des Gesichtsfeldes hin geringer, so daß diese geringere Auflösung des Bildes der Anzeige 53 die Qualität des von dem Benutzer wahrgenommenen Gesamtbildes kaum schmälert. Es wird mit dem Mikroskopiesystem 11 somit eine Qualität des von dem Benutzer wahrgenommenen Bildes des Objekts 17 erreicht, wie sie bei Verwendung nur einer einzigen Kamera und einer einzigen Anzeige nur mit Kamerachips und Anzeigen mit einer vierfach größeren Pixelzahl möglich ist.

Zur weiteren Erhöhung der Qualität des Gesamtbildes wird ein zentraler Bereich des Bildes der Anzeige 53, welcher in dem Gesamtbild dem Bereich des Bildes der Anzeige 55 entspricht, nicht dargestellt. Hierzu gibt es wenigstens folgende Möglichkeiten: es wird dieser Bereich bereits in dem Strahlengang zu der Kamera 43 hindurch beispielsweise eine Blende oder dergleichen entfernt, oder es werden die belichteten Pixel des entsprechenden Bereichs auf dem Kamerachip 43 nicht von dem Kamerachip 43 ausgelesen oder nicht zu der Anzeige 53 hin geleitet, oder es werden die entsprechenden Pixel 57 der Anzeige 53 inaktiv geschaltet, oder es ist eine Blende in dem Strahlengang zwischen der Anzeige 53 und dem Strahlteiler 57 vorgesehen, um die entsprechenden Bereiche aus dem Bild der Anzeige 53 auszublenden.

Nachfolgend werden weitere Varianten der anhand der 1 und 2 erläuterten Ausführungsformen beschrieben. Hierbei sind Komponenten, die Komponenten der 1 und 2 hinsichtlich ihrer Funktion oder ihres Aufbaus entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern wie in den 1 und 2 versehen zur Unterscheidung jedoch durch einen Buchstaben ergänzt.

In 3 ist ein Bildwiedergabesystem 15a schematisch dargestellt, welches ergänzend oder als Alternative zu den anhand der 1 erläuterten Okularen zusammen mit dem Bildaufnahmesystem 13 der 1 verwendbar ist. Das Bildwiedergabesystem 15a ist als eine kopfgetragene Anzeigevorrichtung bzw. ein head mounted display ausgebildet, welches an einem Kopf 71 des Benutzers fest anbringbar ist. Das Anzeigesystem umfaßt eine Lichtquelle 73, deren Licht mit einem Kollimator 74 kollimiert wird, um eine LCD-Anzeige 53a zu beleuchten, welche an die Datenleitung 69 angeschlossen ist. Das Bild der LCD-Anzeige 53 wird durch eine Linse 75 und eine Linse 76 geführt und an einem gekrümmten halbdurchlässigen Spiegel 63a reflektiert, um ein Bild auf einer Retina 77 des Auges 18 zu formen. Die LCD-Anzeige 53a stellt damit das Bild des größeren Objektfeldes 3 dar.

Das Bildwiedergabesystem 15a umfaßt weiter eine Lichtquelle 78, deren Licht mit einem Kollimator 79 zu einem parallelen Strahl geformt wird, um eine weitere LCD-Anzeige 55a zu beleuchten, welcher Daten über die Steuerleitung 67 zugeführt werden. Das Bild der Anzeige 55a wird über eine Linse 80 und eine weitere Linse 81 geführt, durchsetzt den halbdurchlässigen Spiegel 63a und erzeugt ebenfalls ein Bild auf der Retina 77 des Auges, welches dem von der LCD-Anzeige 53a erzeugten Bild in einem zentralen Bereich überlagert ist. Die Retina 77 erkennt damit wiederum den zentralen Bereich 1 des Objektfeldes 19 mit einer höheren Auflösung als einen diesen zentralen Bereich umgebenden Randbereich, ebenso wie dies in 2 schematisch erläutert ist.

Ein in 4 schematisch dargestelltes Bildaufnahme und -wiedergabesystem 1b umfaßt ein Bildaufnahmesystem 13b zur Aufnahme eines Bildes eines Objekts 17b und ein Bildwiedergabesystem 15b zur Darstellung des aufgenommenen Bildes zur Betrachtung mit einem Auge 18b eines Benutzers.

Das Bildaufnahmesystem 13b umfaßt eine Kamera 14 mit einer Kameraoptik 16, deren Komponenten entlang einer optischen Achse 33b zwischen einer Objektebene 19b und einer Bildebene angeordnet sind, in welcher ein Kamerachip 43b angeordnet ist. Die Kameraoptik 16 umfaßt ein Objektiv 21b, ein Zoomsystem 91 zur Einstellung einer Vergrößerung der Abbildung von der Objektebene 19b auf den Kamerachip 43b und eine Adapterlinse 93.

Das Zoomsystem 91 ist ein afokales Zoomsystem änderbarer Brechkraft, welches zwei Linsenbaugruppen 95 und 97 aufweist, welche mit festem Abstand entlang der optischen Achse 33b angeordnet sind. Die Linsenbaugruppe 95 umfaßt eine Linse 98 negativer Brechkraft, welche mit einer Linse 99 positiver Brechkraft verkittet ist. Auf der mit der Linse 99 nicht verkitteten Oberfläche der Linse 98 ist eine Linse 100 änderbarer Brechkraft fest aufgebracht, deren Brechkraft bzw. optische Wirkung durch Anlegen elektrischer Signale änderbar ist. Derartige Linsen änderbarer optischer Brechkraft sind beispielsweise aus US 4,795,248, US 6,317,190 B1, US 5,617,109, US 4,909,626, US 4,781,440, US 4,190,330, US 4,572,616 und US 5,815,233 bekannt, deren Offenbarung in die vorliegende Anmeldung durch Inbezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird.

Die Linsenbaugruppe 97 umfaßt eine Linse 101 negativer Brechkraft, welche mit einer Linse 102 positiver Brechkraft verkittet ist. Auf der mit der Linse 101 nicht verkitteten Oberfläche der Linse 102 ist eine Linse 103 änderbarer Brechkraft flächig aufgebracht.

Die Linsen 100 und 103 änderbarer Brechkraft sind von einer Steuerung 105 ansteuerbar, um deren Brechkräfte im Hinblick auf eine Änderung der Vergrößerung des Zoomsystems 91 anzusteuern.

Elektrisch ansteuerbare Linsen sind zur Realisierung des Zoomsystems 91 gut geeignet, da diese eine schnelle Umstellung der Vergrößerung des Zoomsystems ermöglichen. Allerdings ist es auch möglich, im Rahmen der Erfindung einsetzbare Zoomsysteme bereitzustellen, welche relativ zueinander mechanisch verlagerbare optische Komponenten zur Änderung der Vergrößerung umfassen. Beispiele für optische Systeme mit Linsen einstellbarer optischer Wirkung sind in der deutschen Patentanmeldung Nr. 103 49 293.3 der Anmelderin beschrieben, deren Offenbarung durch Inbezugnahme vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.

In der Darstellung der 4 sind die einstellbaren Linsen 100 und 103 nicht als Schichten konstanter Dicke dargestellt sondern als entsprechende Linsen aus Glas, welche eine der Einstellung entsprechende Brechkraft bereitstellen. Die Linsen 100 und 103 des Zoomsystems 91 werden von der Steuerung 105 derart angesteuert, daß eine Vergrößerung des Zoomsystems 2,0fach ist.

Ein bei einer eingestellten Vergrößerung des Zoomsystems 91 durch den Kamerachip 43 auf genommenes Bild der Objektebene 19b wird über eine Leitung 109 von einer Hauptsteuerung 107 des Bildaufnahme und -wiedergabesystems 1b übertragen. Von dort wird das Bild über eine Leitung 111 auf eine Anzeige 55b des Bildwiedergabesystems 15b übertragen. Das Bildwiedergabesystem 15b umfaßt neben der Anzeige 55b entlang einer optischen Achse eine Adapterlinse 113, ein Zoomsystem 91' und ein Okular 51b mit mehreren Linsen 52. Das Zoomsystem 91' weist einen ähnlichen Aufbau auf wie das Zoomsystem 91 des Bildaufnahmesystems 13b. So umfaßt das Zoomsystem 91' eine Linsenbaugruppe 95' mit zwei Linsen 99' und 98' fester optischer Wirkung und eine Linse 100' einstellbarer optischer Wirkung, welche von einer Steuerung 105' angesteuert ist. Die Linsenbaugruppe 97' umfaßt zwei Linsen 101', 102' fester Brennweite und eine Linse 103' einstellbarer optischer Wirkung, welche ebenfalls von der Steuerung 105' ansteuerbar ist. In der in 4 gezeigten Darstellung weist das Zoomsystem 91' eine Vergrößerung von 1,3 auf. Unter Berücksichtigung der vergrößerten Wirkung des Objektivs 51b, der Adapteroptik 93, der Adapteroptik 113 und des Okulars 51b ist eine Gesamtvergrößerung des Bildaufnahme und -wiedergabesystems etwa 5 bis 50fach.

Die Hauptsteuerung 107 kontrolliert die Steuerungen 105, 105' der Zoomsysteme 91, 91' derart, daß zeitlich nacheinander drei verschiedene Vergrößerungen der Zoomsysteme 91 und 91' eingestellt werden, und bei einer jeden Vergrößerung ein Teilbild von dem Kamerachip 43b an die Steuerung 107 ausgelesen und von dieser auf die Anzeige 55b übertragen wird. Diese drei Einstellungen werden nachfolgend anhand der 5a, 5b und 5c erläutert. Bei einer jeden der drei Einstellungen ist eine Gesamtvergrößerung des Bildaufnahme und -wiedergabesystems 1b gleich. Allerdings sind die Vergrößerungen der beiden Zoomsysteme 91 und 91' in den drei Stellungen verschieden. Um die Gesamtvergrößerung gleich zu halten, muß hierzu bei einer Verringerung der Vergrößerung des Zoomsystems 91 die Vergrößerung des Zoomsystems 91' entsprechend erhöht werden.

In der in 5a dargestellten Situation hat die Vergrößerung des Zoomsystems 91 unter den drei verschiedenen Einstellungen ihren größten Wert, und es wird ein kleiner zentraler Teil 1b des Objektfeldes auf den Kamerachip 43b abgebildet. Die von dem Kamerachip 43b detektierten Bilddaten werden auf die Anzeige 55b übertragen, welche von dem Benutzer als ein kleiner Teil 115 seines Bildfeldes wahrgenommen wird, da die Vergrößerung des Zoomsystems 91' in dieser Einstellung ihren kleinsten Wert aufweist. In der nächsten Einstellung wird die Vergrößerung des Zoomsystems 91 auf einen mittleren Wert eingestellt, so daß ein mittelgroßer Teil 3b des Objektfeldes, welcher in 5b schraffiert dargestellt ist, auf den Kamerachip 43b abgebildet wird. Die von dem Kamerachip 43b erzeugten Bilddaten werden auf die Anzeige 55b übertragen, wobei allerdings nicht der gesamte Bildinhalt des Kamerachips 43b übertragen wird, sondern nur Bilddaten, welche in einem Bereich 114 außerhalb eines zentralen Bereichs 113 der Fläche des Chips 43b angeordnet sind. Der Bereich 113 entspricht in diesem Bild der Objektebene 19b dem Teilbereich 1b, welcher bei der vorangehenden Einstellung (vergleiche 5a) bereits als Bild aufgenommen wurde. Der den zentralen Bereich 113 umgebende Randbereich 114, welcher in 5b schraffiert dargestellt ist, enthält damit Bildinformation, welche in den vorangehenden in 5a erläuterten Schritt, nicht bereits aufgenommen wurde.

Damit wird in einem im rechten Teil der 5b gezeigten Ringbereich 116 um den zentralen Bereich 115 Bildinformation erzeugt, welche von dem Auge 18b des Benutzers wahrgenommen wird.

Bei einer anhand der 5c erläuterten Einstellung der Vergrößerungen der Zoomsysteme 91, 91' weist das Zoomsystem 91 seine kleinste Vergrößerung unter den drei Einstellungen auf, so daß ein großer Teil 5b der Objektebene 19b auf den Kamerachip 43b abgebildet wird. Die Bildinformation wird wieder von dem Kamerachip 43b über die Hauptsteuerung 107 auf die Anzeige 55b übertragen, wobei allerdings lediglich die Information aus dem Ringbereich 114 um den zentralen Bereich 113 des Kamerachips 43b auf die Anzeige 55b übertragen wird.

Die Vergrößerungen in den drei Einstellungen sind so aufeinander abgestimmt, daß die Fläche des zentralen Bereichs 113 im Bild auf dem Kamerachip 43b dem Teil 3b in der Objektebene 19b entspricht, welcher in den vorangehend beschriebenen Einstellungen (vergleiche 5a, 5b) bereits an die Anzeige übertragen und durch diese dargestellt wurde.

Somit wird in der ersten Einstellung der 5a zuerst der kleine Teilbereich 1b der Objektebene als zentraler kleiner Teil 115 des Gesamtbildes dargestellt, und zwar mit der vollen Auflösung der Kamera 43b bzw. der Anzeige 55b. Daraufhin wird in der Einstellung der 5b der mittelgroße Bereich 3b der Objektebene 19b, aus welchem allerdings der kleine zentrale Bereich 1b herausgenommen ist, als Ringbereich 116 durch die Anzeige 55b dargestellt, und zwar wiederum mit der vollen Auflösung der Anzeige 55b, wobei diese Auflösung allerdings aufgrund der geänderten Vergrößerung des Bildwiedergabesystems 15b von dem Benutzer als eine geringere effektive Auflösung wahrgenommen wird.

Weiter wird in der in 5c erläuterten Einstellung der große Bereich 5b des Objektfeldes 19b durch die Anzeige 55b dargestellt, wobei aus der Darstellung allerdings der mittelgroße Bereich 3b der Objektebene 19b ausgenommen ist. Auch für diese Darstellung in dem äußeren Ringbereich 117 des Gesamtbildes wird wieder die volle Auflösung der Anzeige 55b eingesetzt, welche allerdings von dem Benutzer aufgrund der nochmals erhöhten Vergrößerung des Zoomsystems 91' als geringere effektive Auflösung wahrgenommen wird als die Darstellung des Ringbereichs 116 in der Einstellung gemäß 5b oder gar des zentralen Bereichs 115 in der Einstellung der 5a.

Somit ermöglicht es das Bildaufnahme und -wiedergabesystem 1b, das Objekt mit einer Auflösung zu betrachten, welche in dem Zentrum des betrachteten Bildfeldes besonders hoch ist, in einem dieses Zentrum umgreifenden Ringbereich erniedrigt ist und in einem diesen Ringbereich umschließenden weiteren Ringbereich noch weiter erniedrigt ist. Da der Benutzer seinen Blick meist auf das Zentrum gerichtet hat und dort auch der Bereich des Objekts angeordnet ist, welcher den Benutzer am meisten interessiert, kann der Benutzer diesen interessierten Bereich mit der höchsten der drei verschiedenen Auflösungen wahrnehmen und empfindet das erzeugte Bild qualitativ als besonders hochwertig. Die abnehmende Auflösung in zwei Stufen zum Rand des wahrgenommenen Bildes hin nimmt der Benutzer hinsichtlich der Qualität der Abbildung nicht als nachteilhaft wahr, da auch das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges zum Rande des Gesichtsfeldes hin abnimmt.

In dem anhand der 4 und 5 erläuterten Beispiel werden drei verschiedene Einstellungen der Vergrößerungen des Bildaufnahmesystems und des Bildwiedergabesystems beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, hier eine größere Zahl von Einstellungen zu verwenden, wozu insbesondere die Vergrößerungen des Bildaufnahmesystems und des Bildwiedergabesystems kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich geändert werden können. Abgesehen von der Einstellung, bei der die Vergrößerung des Bildaufnahmesystems maximal ist, sind dann die Ringbereiche (vergleiche 114 in 5b, 5c), welche zum Aufbau des Gesamtbildes auszulesen sind, immer schmaler je mehr Einstellungen der Vergrößerung eingesetzt werden. Bei einer sehr großen Zahl von Einstellungen ist es dann möglich, den Ringbereich 114 durch vier Zeilendetektoren bereitzustellen, deren Bildinhalte sehr schnell an die Steuerung 107 bzw. die Anzeige 55b übertragbar sind. Entsprechend kann auch die Anzeige 55b zur Anzeige der Ringbereiche Zeilendisplays verwenden, welche entsprechend schnell ansteuerbar sind.

Bei einigen der Einstellungen der Vergrößerungen des Bildaufnahme und -wiedergabesystems 1b werden lediglich Teile des Kamerachips 43b ausgelesen und entsprechend lediglich Teile der Anzeige 55b zur Darstellung des Bildes gebraucht. Dadurch ist eine hohe Redundanz von übertragenen Daten nicht gegeben. Deshalb eignen sich diese Daten auch zur Aufzeichnung der aufgenommenen Bilder durch ein Aufzeichnungsgerät 121. Dort wird für eine jede der eingestellten Vergrößerungen ein zugeordneter Datensatz abgespeichert, wobei bei der beschriebenen Ausführungsform jeweils drei solcher Datensätze zusammen ein Gesamtbild des Objekts 17 repräsentieren. Bei einer geänderten Anzahl von verschiedenen Einstellungen der Vergrößerungen würden dann entsprechend mehr oder lediglich zwei solcher Datensätze, von denen nicht sämtliche die gesamte Bildinformation des Kamerachips 43b pro Einstellung enthalten, eingesetzt.

Ein 6 schematisch dargestelltes Stereo-Mikroskopiesystem 1c umfaßt ein Hauptobjektiv 21c zur Überführung eines von einer Objektebene 19c ausgehenden objektseitigen Strahlenbündels 23c in ein bildseitiges Strahlenbündel 25c, aus welchem eine rechte Kameraoptik 27cr ein rechtes Teilstrahlenbündel 29cr herausgreift und einem Kamerachip 31cr derart zuführt, daß auf diesen die Objektebene 19c abgebildet ist. Eine linke Kameraoptik 27cl greift aus dem bildseitigen Strahlenbündel 25c ein Teilstrahlenbündel 29cl heraus und führt dieses einem Kamerachip 31cl derart zu, daß auf diesen ebenfalls die Objektebene 19c abgebildet ist. Die auf die Kamerachips 31cl und 31cr abgebildeten Bilder der Objektebene 19c unterscheiden sich hinsichtlich ihres Beobachtungswinkels um 2&agr;. Ferner unterscheiden sich die auf die Kamerachips 31cl und 31cr abgebildeten Bilder hinsichtlich Ihrer Vergrößerung aufgrund unterschiedlicher Vergrößerungen der Kameraoptiken 27cl und 27cr, wie dies in 7 schematisch dargestellt ist. Auf den Kamerachip 31cl ist ein kleinerer zentraler Teil der Objektebene 19c abgebildet, und auf den Kamerachip 31cr ist ein größerer Teil 3c der Objektebene 19c abgebildet, wobei der kleinere Teil 1c in dem größeren Teil 3c zentriert angeordnet ist.

Ein Wiedergabesystem 15c des Stereo-Mikroskopiesystems 1c ist symmetrisch aufgebaut und umfaßt für ein linkes Auge 18cl und ein rechtes Auge 18cr eines Benutzers jeweils eine Anzeige 55c, eine Anzeigeoptik 59c und ein Okular 51c, um ein durch die Anzeige 55c dargestelltes Bild zu betrachten.

Eine Hauptsteuerung 107 empfängt über eine Datenleitung 123 Bilddaten des Kamerachips 31cr und leitet diese direkt über eine Datenleitung 124 an die Anzeige 55cr weiter. Die Steuerung 107 enthält einen Bildspeicher bzw. Puffer 121, in welchem ein Gesamtbild zusammengesetzt wird und an die Anzeige 55cl ausgegeben wird. Das Gesamtbild ist zusammengesetzt aus einem zentralen Teilbild 123, welches die Bilddaten repräsentiert, welche als Bild aus dem Kamerachip 31cl ausgelesen und über eine Datenleitung 126 an die Steuerung 107 übertragen werden. Ferner umfaßt das Gesamtbild ein Teilbild 127, welches in dem Gesamtbild einen den zentralen Teil 125 umschließenden Ring bildet. Die Bilddaten des Teilbildes 127 stammen aus Bilddaten, welche von dem Kamerachip 31cr ausgelesen werden, wie dies aus 7 schematisch ersichtlich ist. Das in dem Puffer 121 derart zusammengesetzte Gesamtbild wird über eine Datenleitung 122 dann auf die Anzeige 55cl übertragen.

Damit sieht das linke Auge 18cl des Benutzers den zentralen Bereich 1c der Objektebene 19c mit einer hohen Auflösung und unter einem Betrachtungswinkel, der verschieden ist von dem Betrachtungswinkel, unter dem das rechte Auge 18cr den zentralen Bereich 1c wahrnimmt. Somit entsteht für den zentralen Bereich 1c der Objektebene 19c ein stereoskopischer Eindruck, wobei allerdings lediglich das rechte Auge 18cr die vergleichsweise erhöhte Auflösung wahrnimmt. Der den zentralen Bereich 1c umschließende Teil des größeren Bereichs 3c erscheint dem linken Auge 18cl und dem rechten Auge 18cr unter einem gleichen Betrachtungswinkel und mit gleicher geringerer Auflösung. Damit ergibt sich in dem Außenbereich des wahrgenommenen Bildes kein Stereoeindruck. Dies kann allerdings in Kauf genommen werden, da der Benutzer sein Interesse meist auf den zentralen Bereich des Bildes fokussiert. Dort erhält auch das linke Auge die höhere Auflösung, welche gegenüber der geringeren Auflösung des rechten Auges dominiert, so daß der Benutzer ein stereoskopisches Gesamtbild des Objekts mit einer erhöhten Qualität wahrnimmt.

Ein in 8 schematisch dargestelltes Bildaufnahme und -wiedergabesystem 1d umfaßt ein Bildaufnahmesystem 13d mit einem Kamerachip 43d und ein Bildwiedergabesystem 15d mit einem Anzeigechip 55d. Der Kamerachip 43d weist eine Vielzahl von Pixeln 45d auf, welche in einer Ebene angeordnet sind. Unmittelbar vor der Ebene der Pixel 45d im Strahlengang des Anzeigesystems 13d sind zwei Schichten 201 und 202 aus einem von einer Steuerung 107d ansteuerbaren doppelbrechenden Material angeordnet. In einem Ansteuerzustand, in dem keine der Schichten 201, 202 erregt ist, durchsetzen Lichtstrahlen die Schichten 202 und 201 geradlinig wie dies exemplarisch in 8 durch einen Strahl 205 angedeutet ist. Ein Strahl 206 repräsentiert eine Ansteuersituation, in der die Schicht 202 angesteuert ist, um die Lichtstrahlen um eine Strecke d in y-Richtung zu versetzen, wobei die Strecke d halb so groß ist wie ein Pixelabstand des Kamerachips 43d in y-Richtung. Durch Ansteuerung der Schicht 201 ist es möglich, die Lichtstrahlen ebenfalls um eine Strecke d in x-Richtung zu versetzen.

Mit dem Kamerachip 43d werden zeitlich nacheinander vier Bilder aufgenommen und in die Steuerung 107d eingelesen, wobei bei einem jeden aufgenommenen Bild eine andere Einstellung für die Schichten 201 und 202 gewählt ist wie dies in 9 schematisch dargestellt ist. Die Pixel 45d des Kamerachips 43d weisen jeweils eine Größe auf, welche in x- und y-Richtung kleiner als die Hälfte des Pixelabstandes ist, so daß die Fläche der Pixel 45d etwa ein Viertel der gesamten Fläche des Kamerachips 43d beträgt. In einem Bereich I der 9 ist eine Ansteuerung der Schichten 201, 202 erläutert, in der keine der Schichten einen Versatz einführt. In einem Bereich II der 9 ist eine Situation dargestellt, in der die Schicht 202 nicht erregt ist und die Schicht 201 dazu erregt ist, um einen Versatz um eine Strecke d in x-Richtung für sämtliche Lichtstrahlen einzuführen. In einem Bereich III der 9 sind beide Schichten 201, 202 erregt, um einen Versatz von d sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung für sämtliche Lichtstrahlen einzuführen, und in einem Bereich IV der 9 ist die Schicht 201 nicht erregt und die Schicht 202 derart erregt, daß diese einen Versatz von d in y-Richtung einführt.

Auf diese Weise werden, aus einer Sicht des von dem Bildaufnahmesystem 13d aufgenommenen Objekts die Pixel 45d des Kamerachips 43d nacheinander derart versetzt, daß nach der Durchführung sämtlicher Einstellung ein jeder Strahl des Strahlquerschnitts einmal auf einen lichtempfindlichen Pixel 45d getroffen ist. Damit wird der volle Strahlquerschnitt hinsichtlich seiner Intensität vermessen und nicht lediglich ein Viertel des Teils, wie dies der Fall wäre, wenn die Schichten 201 und 202 nicht nacheinander in den vier Einstellungen betrieben werden würden.

Da die Bilder aus dem Kamerachip 43d für eine jede der Einstellungen I, II, III, IV separat ausgelesen werden, ist es möglich, aus den vier ausgelesenen Bildern ein Gesamtbild zu errechnen, welches in x- und y-Richtung jeweils eine effektive Auflösung aufweist, welche doppelt so groß ist wie die durch den Pixelabstand in der Richtung gegebene physikalische Auflösung des Kamerachips 43d.

Das Anzeigesystem 15d umfaßt einen Anzeigechip 55d mit einer Anzahl von Pixeln, welche der Anzahl der Pixel des Kamerachips 43d entspricht. In dem Strahlengang des Anzeigesystems 15d sind unmittelbar vor der Ebene der Pixel 45d zwei Schichten 201 und 202 des ansteuerbaren doppelbrechenden Materials angeordnet, welche von der Steuerung 107d synchron mit den entsprechenden Schichten 201, 202 des Bildaufnahmesystems 13d angesteuert werden. Damit erscheinen aus einer Sicht des Betrachters der Anzeige 55d die Pixel in vier Schritten nacheinander jeweils nicht versetzt, um eine Strecke d in x-Richtung versetzt, um eine Strecke d jeweils in x- und y-Richtung versetzt, und um eine Strecke d in y-Richtung versetzt, so daß auch der Betrachter das Bild mit einer effektiven Auflösung wahrnimmt, die in x- und y-Richtung jeweils doppelt so groß ist wie die physikalische Auflösung der Anzeige 55d.

In einer jeden Einstellung I bis IV der Erregung der Schichten 201 und 202 wird der Kamerachip 43d von der Steuerung 107d ausgelesen, und die entsprechenden Bilddaten werden unmittelbar an den Anzeigechip 55d übermittelt. Danach wird die Einstellung der Schichten 201 und 202 geändert, und es wird wiederum der Kamerachip 43d ausgelesen und es werden wieder die entsprechenden Bilddaten an den Anzeigechip 55d übermittelt. Somit ist das Bild mit der erhöhten effektiven Auflösung nach der Durchführung der Schritte I bis IV aufgenommen und mit dieser erhöhten effektiven Auflösung auch dargestellt worden. Allerdings muß die Steuerung 107d hierzu nicht einen Bildspeicher bzw. Puffer umfassen, um dieses Gesamtbild mit der erhöhten Auflösung aus den vier Einzelbildern zusammenzufügen, weshalb die Steuerung 107d mit einem vergleichsweise kleinen Speicher auskommt.

In der anhand der 8 und 9 erläuterten Ausführungsform wird der Versatz des Strahlengangs durch ansteuerbare doppelbrechende Schichten erzielt. 10 stellt eine Variante dieser Ausführungsform dar.

Ein in 10 gezeigtes Bildaufnahmesystem 13e umfaßt einen auf einem Träger 211 montierten Kamerachip 43e mit einer Vielzahl von Pixeln 45e. Der Träger 211 liegt auf einer Basis 213 eines Rahmens 215 auf. Zwischen Wangen 217 des Trägers 215 und Stirnseiten des Trägers 211 sind piezoaktive Elemente 219 eingefügt, welche eine Position des Kamerachips 43e relativ zu dem Träger 215 in x-Richtung und in y-Richtung festlegen. Die Piezoelemente 219 sind von einer Steuerung 107e, welche ebenfalls den Kamerachip 45e ausliest, ansteuerbar, um den Träger 211 und damit auch den Kamerachip 45e in x- und y-Richtung relativ zu dem Rahmen 215 um eine Sub-Pixeldistanz zu verlagern. Auf diese Weise kann nach einem Schema, wie es anhand der 9 erläutert wurde, ebenfalls ein Bild eines Objekts aufgenommen werden, dessen effektive Auflösung die Pixelauflösung des Kamerachips 43e übersteigt.

In der anhand der 10 erläuterten Variante wird durch die Ansteuerung der Aktuatoren 219 ein Versatz der Pixel 45e des Kamerachips 43e erreicht. Es ist jedoch auch möglich, auf dem Träger 211 einen Anzeigechip zu montieren, um die anhand der 10 erläuterten Prinzipien zur Erzeugung eines Versatzes um eine Sub-Pixeldistanz im Strahlengang des Bildaufnahmesystems 13e auch in einem Strahlengang eines Bildwiedergabesystems zu erzeugen und damit eine erhöhte Auflösung eines kombinierten Bildaufnahme- und -wiedergabesystems zu erreichen, ohne einen Bildspeicher für das Bild der erhöhten Auflösung bereitstellen zu müssen.

In 11 ist eine weitere Variante eines Bildaufnahmesystems 13f perspektivisch vereinfacht dargestellt. Dieses Bildaufnahmesystem 13f umfaßt eine Basis 213, auf welcher ein Kamerachip 43f mit einer Vielzahl von Pixeln 45f angeordnet ist, welche eine Pixelgesamtfläche aufweisen, die größer als ein Viertel der Fläche des lichtempfindlichen Bereichs des Kamerachips 43f ist. Ständer 231 aus einem Elastomermaterial tragen eine Lochmaske 235 mit Löchern 236 derart, daß die Lochmaske 235 mit einem kleinen Abstand von einer Fläche der Pixel 45f angeordnet ist, wobei einem jeden Pixel 45f ein Loch 236 der Lochmaske 235 zugeordnet ist. Die Löcher 236 nehmen ein Viertel der Fläche der Lochmaske 235 ein. Auf der Basis 213 sind starre Säulen 239 angeordnet, welche Piezoaktuatoren 219f tragen, welche an Stirnseiten der Lochmaske 235 anliegen und damit die Lochmaske 235 in x- und y-Richtung festlegen. Die Aktuatoren 219f sind durch eine in 11 nicht gezeigte Steuerung ansteuerbar und die Lochmaske relativ zu dem Kamerachip 43f um eine Sub-Pixeldistanz jeweils in x- und y-Richtung zu verlagern, so daß durch vier verschiedene Einstellungen der Aktuatoren bzw. der relativen Lage zwischen der Lochmaske 235 und dem Kamerachip 43f das anhand der 9 erläuterte Verfahren zur Erhöhung einer effektiven Auflösung des Bildaufnahmesystems 13f über eine physikalische Auflösung des Kamerachips 43f ausgeführt werden kann.

Dieses Prinzip kann auch auf ein Bildwiedergabesystem angewendet werden, wenn statt dem Kamerachip 43f ein entsprechender Anzeigechip in der in 11 gezeigten Vorrichtung angeordnet wird.

Ein Bildaufnahme- und -wiedergabesystem umfaßt wenigstens eine Kamera mit einer ersten Kameraoptik zum Abbilden des Objekts auf ein lichtempfindliches erstes Substrat der ersten Kamera und Aufnehmen wenigstens eines ersten Teilbilds und eines zweiten Teilbilds, wobei das erste Teilbild eine einen kleineren Bereich des Objekts und diesen mit einer höheren Auflösung repräsentiert als das zweite Teilbild; und ein Anzeigesystem zum Überlagern des ersten Teilbildes und des zweiten Teilbildes zu einem von einem Auge eines Benutzers wahrnehmbaren Gesamtbild des Objekts.


Anspruch[de]
  1. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem zur Aufnahme und Wiedergabe eines Bildes eines Objekts, umfassend:

    – wenigstens eine Kamera mit einer ersten Kameraoptik zum Abbilden des Objekts auf ein lichtempfindliches erstes Substrat der ersten Kamera und Aufnehmen wenigstens eines ersten Teilbilds und eines zweiten Teilbilds, wobei das erste Teilbild eine einen kleineren Bereich des Objekts und diesen mit einer höheren Auflösung repräsentiert als das zweite Teilbild; und

    – ein Anzeigesystem zum Überlagern des ersten Teilbildes und des zweiten Teilbildes zu einem von einem Auge eines Benutzers wahrnehmbaren Gesamtbild des Objekts.
  2. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem zur Aufnahme und Wiedergabe eines Bildes eines Objekts (19), insbesondere in Kombination mit Anspruch 1, umfassend:

    – ein Objektiv (21) zum Empfang eines von dem Objekt ausgehenden objektseitigen Strahlenbündels (23) und Überführen desselben in ein bildseitiges Strahlenbündel (25);

    – eine erste Kamera mit einer ersten Kameraoptik (27) zum Abbilden des Objekts auf ein licht empfindliches erstes Substrat (31) der ersten Kamera mit Licht (29) aus dem bildseitigen Strahlenbündel (25);

    – eine von der ersten Kamera verschiedene zweite Kamera mit einer zweiten Kameraoptik (41) zum Abbilden des Objekts auf ein lichtempfindliches zweites Substrat (43) der zweiten Kamera mit Licht aus dem bildseitigen Strahlenbündel (25); und

    – ein Anzeigesystem (15) mit

    – einer ersten Anzeige (55) zum Erzeugen eines ersten Teilbildes des Objekts aus wenigstens einem von dem ersten lichtempfindlichen Substrat (31) detektierten ersten Bildsignal,

    – einer zweiten Anzeige (53) zum Erzeugen eines zweiten Teilbildes des Objekts aus wenigstens einem von dem zweiten lichtempfindlichen Substrat (43) detektierten zweiten Bildsignal, und

    – einer Anzeigeoptik (63) zum Überlagern des ersten Teilbildes und des zweiten Teilbildes zu einem von einem Auge eines Benutzers wahrnehmbaren Gesamtbild des Objekts.
  3. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 2, wobei erste Teilbild einen kleineren Bereich des Objekts repräsentiert als das zweite Teilbild.
  4. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 3, wobei der von dem ersten Teilbild repräsentierte Bereich des Objekts innerhalb des von dem zweiten Teilbild repräsentierten Bereichs des Objekts angeordnet ist.
  5. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 4, wobei eine Position des von dem ersten Teilbild repräsentierten Bereichs des Objekts innerhalb des von dem zweiten Teilbild repräsentierten Bereichs des Objekts verlagerbar ist.
  6. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 5, ferner umfassend eine Blickrichtungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Blickrichtung des Benutzers, wobei die Position des von dem ersten Teilbild repräsentierten Bereichs des Objekts in Abhängigkeit von der erfaßten Blickrichtung änderbar ist.
  7. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste lichtempfindliche Substrat und das zweite lichtempfindliche Substrat eine im wesentlichen gleiche Anzahl von lichtempfindlichen Elementen aufweisen.
  8. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Anzeige und die zweite Anzeige eine im wesentlichen gleiche Anzahl von Bildelementen aufweisen.
  9. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Kameraoptik eine von der zweiten Kameraoptik verschiedene Vergrößerung aufweist.
  10. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Anzahl von lichtempfindlichen Elementen das ersten lichtempfindlichen Substrats gleich einer Anzahl von Bildelementen der ersten Anzeige ist.
  11. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem zur Aufnahme und Wiedergabe eines Bildes eines Objekts, insbesondere in Kombination mit einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend:

    eine Kamera (13b) mit einer Kameraoptik (91) mit änderbarer Vergrößerung zum Abbilden des Objekts auf ein lichtempfindliches Substrat (43b) der Kamera, wobei die Kameraoptik in einem ersten Betriebsmodus das Objekt mit einer ersten Vergrößerung auf das Substrat der Kamera abbildet und in einem zweiten Betriebsmodus das Objekt mit einer von der ersten Vergrößerung verschiedenen zweiten Vergrößerung auf das Substrat der Kamera abbildet; und

    ein Anzeigesystem (15b) zum Erzeugen eines Gesamtbildes des Objekts, welches aus einem aus einem von dem lichtempfindlichen Substrat in dem ersten Betriebsmodus detektierten ersten Bildsignal erzeugten ersten Teilbild des Objekts und einem aus einem von dem lichtempfindlichen Substrat in dem zweiten Betriebsmodus detektierten zweiten Bildsignal erzeugten zweiten Teilbild des Objekts zusammengesetzt ist.
  12. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 11, wobei gilt:
    wobei

    V1 die erste Vergrößerung repräsentiert und

    V2 die zweite Vergrößerung repräsentiert.
  13. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem zur Aufnahme und Wiedergabe eines Bildes eines Objekts, insbesondere in Kombination mit einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend:

    eine Kamera (13b) mit einer Kameraoptik (91) mit änderbarer Vergrößerung zum Abbilden des Objekts auf ein lichtempfindliches Substrat (43b) der Kamera, wobei die Kameraoptik in einem ersten Betriebsmodus das Objekt mit einer ersten Vergrößerung auf das Substrat der Kamera abbildet und in einem zweiten Betriebsmodus das Objekt mit einer von der ersten Vergrößerung verschiedenen zweiten Vergrößerung auf das Substrat der Kamera abbildet, und wobei das Substrat der Kamera eine Vielzahl lichtempfindlicher Elemente aufweist; und

    eine Steuerung (107) zum Kontrollieren der Kameraoptik und einer Ausleseschaltung zum Empfang von Bildsignalen von den lichtempfindlichen Elementen, wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, die Kameraoptik in den ersten Betriebsmodus zu schalten und ein erstes Bildsignal von einer ersten Menge (113, 114) von Bildelementen zu empfangen und dann die Kameraoptik in den zweiten Betriebsmodus zu schalten und ein zweites Bildsignal von einer zweiten Menge (114) von Bildelementen zu empfangen, wobei die erste und die zweite Menge von Bildelementen voneinander verschieden sind.
  14. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, ferner umfassend ein Anzeigesystem (15b) zum Erzeugen eines Gesamtbildes des Objekts, welches aus einem aus einem von dem lichtempfindlichen Substrat in dem ersten Betriebsmodus detektierten ersten Bildsignal erzeugten ersten Teilbild des Objekts und einem aus einem von dem lichtempfindlichen Substrat in dem zweiten Betriebsmodus detektierten zweiten Bildsignal erzeugten zweiten Teilbild des Objekts zusammengesetzt ist.
  15. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die erste Vergrößerung größer ist als die zweite Vergrößerung und das erste Teilbild einen kleineren Bereich des Objekts repräsentiert als das zweite Teilbild.
  16. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Anzeigesystem zum Anzeigen des ersten und des zweiten Teilbilds eine einzige Anzeigefläche aufweist und das erste Teilbild durch einen zentralen Bereich der Anzeigefläche dargestellt ist und wenigstens ein Teil des zweiten Teilbilds durch einen den zentralen Bereich der Anzeigefläche umgebenden Randbereich der Anzeigefläche dargestellt ist.
  17. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Anzeigesystem umfaßt:

    eine erste Anzeige zum Erzeugen des ersten Teilbildes des Objekts;

    eine zweite Anzeige zum Erzeugen des zweiten Teilbildes des Objekts; und

    eine Anzeigeoptik zum Überlagern des ersten Teilbildes und des zweiten Teilbildes zu dem Gesamtbild des Objekts.
  18. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 17, wobei die erste Anzeige und die zweite Anzeige eine im wesentlichen gleiche Anzahl von Bildelementen aufweisen.
  19. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 17 oder 18, wobei eine Anzahl von lichtempfindlichen Elementen des lichtempfindlichen Substrats gleich einer Anzahl von Bildelementen der ersten Anzeige ist.
  20. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei das Anzeigesystem umfaßt:

    wenigstens eine Anzeige zum Erzeugen des ersten und des zweiten Teilbildes des Objekts, und

    eine Anzeigeoptik mit einer änderbaren Vergrößerung.
  21. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei eine Position eines von dem ersten Teilbild repräsentierten Bereichs des Objekts innerhalb eines von dem zweiten Teilbild repräsentierten Bereichs des Objekts verlagerbar ist.
  22. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 21, ferner umfassend eine Blickrichtungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Blickrichtung des Benutzers, wobei die Position des von dem ersten Teilbild repräsentierten Bereichs des Objekts in Abhängigkeit von der erfaßten Blickrichtung änderbar ist.
  23. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 11 bis 22, wobei das Substrat der Kamera eine Vielzahl lichtempfindlicher Bildelemente aufweist, wobei eine Anzahl der Bildelemente, aus denen das erste Bildsignal gebildet ist, verschieden ist von einer Anzahl der Bildelemente, aus denen das zweite Bildsignal gebildet ist.
  24. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 23, wobei die erste Vergrößerung größer ist als die zweite Vergrößerung, wobei die Bildelemente, aus denen das erste Bildsignal gebildet ist, in einem ersten Bereich des Substrats angeordnet sind, und wobei die Bildelemente, aus denen das zweite Bildsignal gebildet ist, wenigstens teilweise in einem von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich des Substrats angeordnet sind.
  25. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 24, wobei der zweite Bereich des Substrats den ersten Bereich ringförmig umgibt.
  26. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 11 bis 25, wobei das Anzeigesystem zum Anzeigen des ersten und des zweiten Teilbilds eine einzige Anzeigefläche aufweist, wobei dem ersten Bereich des Substrats ein entsprechender erster Bereich der Anzeige zugeordnet ist, in welchem im wesentlichen nur Bildelemente angeordnet sind, die in Abhängigkeit von dem ersten Bildsignal angesteuert werden, und wobei dem zweiten Bereich des Substrats ein entsprechender zweiter Bereich der Anzeige zugeordnet ist, in welchem im wesentlichen nur Bildelemente angeordnet sind, die in Abhängigkeit von dem zweiten Bildsignal angesteuert werden.
  27. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 26, wobei die Kameraoptik in einem dritten Betriebsmodus das Objekt mit einer von der dritten Vergrößerung, welche kleiner als die zweite Vergrößerung ist, auf das Substrat der Kamera abbildet, und wobei das Gesamtbild ferner aus dem einem von dem lichtempfindlichen Substrat in dem dritten Betriebsmodus detektierten Bildsignal zusammengesetzt ist, und wobei die Bildelemente, aus denen das dritte Bildsignal gebildet ist, wenigstens teilweise in dem zweiten Bereich des Substrats angeordnet sind.
  28. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 27, wobei die Bildelemente, aus denen das dritte Bildsignal gebildet ist, im wesentlichen gleich den Bildelementen sind, aus denen das zweite Bildsignal gebildet ist.
  29. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem zur Aufnahme und Wiedergabe eines Bildes eines Objekts, insbesondere in Kombination mit einem der Ansprüche 1 bis 28, umfassend:

    eine erste Kamera mit einer ersten Kameraoptik (27cl) zum Abbilden des Objekts auf ein lichtempfindliches erstes Substrat (31cl) der ersten Kamera unter einem ersten Beobachtungswinkel;

    eine von der ersten Kamera verschiedene zweite Kamera mit einer zweiten Kameraoptik (27cr) zum Abbilden des Objekts auf ein lichtempfindliches zweites Substrat (31cr) der zweiten Kamera unter einem von dem ersten Beobachtungswinkel verschiedenen zweiten Beobachtungswinkel;

    eine erste Anzeige (55cr) zum Erzeugen eines von einem ersten Auge eines Benutzers (18cr) wahrnehmbaren ersten Bildes des Objekts aus wenigstens einem von dem ersten lichtempfindlichen Substrat detektierten ersten Bildsignal;

    eine zweite Anzeige (55cl), zum Erzeugen eines von einem zweiten Auge (18cl) eines Benutzers wahrnehmbaren zweiten Bildes des Objekts aus wenigstens einem von dem zweiten lichtempfindlichen Substrat detektierten zweiten Bildsignal;

    wobei das erste Bild einen kleineren Bereich des Objekts repräsentiert als das zweite Bild und der in dem ersten Bild repräsentierte Bereich des Objekts in dem ersten Bild mit einer höheren Auflösung repräsentiert ist als der in dem zweiten Bild repräsentierte Bereich des Objekts.
  30. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 29, wobei eine Vergrößerung für den in dem ersten Bild repräsentierten Bereich des Objekts im wesentlichen gleich einer Vergrößerung für den in dem zweiten Bild repräsentierten Bereich des Objekts ist.
  31. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 29 oder 30, wobei der in dem ersten Bild repräsentierte Bereich des Objekts in einem zentralen Bereich des ersten Bildes es dargestellt ist.
  32. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei eine Position des in dem ersten Bild repräsentierten Bereichs des Objekts in dem ersten Bild verlagerbar ist.
  33. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach Anspruch 32, ferner umfassend eine Blickrichtungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Blickrichtung des Benutzers, wobei die Position des in dem ersten Bild repräsentierten Bereichs des Objekts in dem ersten Bild in Abhängigkeit von der erfaßten Blickrichtung änderbar ist.
  34. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 29 bis 33, wobei das erste Bild zusammengesetzt ist aus einem aus dem Bildsignal des ersten Substrats erzeugten ersten Teilbild und einem aus dem Bildsignal des zweiten Substrats erzeugten zweiten Teilbild.
  35. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem zur Aufnahme und Wiedergabe eines Bildes eines Objekts, insbesondere in Kombination mit einem der Ansprüche 1 bis 34, umfassend:

    – eine Kamera mit einer Kameraoptik und einem lichtempfindlichen Substrat und einem ersten Scanner, wobei das lichtempfindlichen Substrat in einem Bereich einer Bildebene der Kameraoptik angeordnet ist, wobei das lichtempfindliche Substrat eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Elementen umfaßt, und wobei der erste Scanner:

    (a) in einem Strahlengang zwischen dem Objekt und dem lichtempfindlichen Substrat (43d) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die Bildebene in einer in der Bildebene orientierten Richtung zu verlagern, oder/und

    (b) eine in einem Strahlengang vor dem lichtempfindlichen Substrat (43f) angeordnete Lochmaske (235) und einen Aktuator (219f) umfaßt, wobei die Lochmaske eine Mehrzahl von den lichtempfindlichen Elementen zugeordneten Öffnungen aufweist, und wobei der Aktuator dazu ausgebildet ist, die Lochmaske in einer in der Bildebene orientierten Richtung zu verlagern, oder/und

    (c) einen Aktuator (219) zur Verlagerung des lichtempfindlichen Substrats (43e) relativ zu der Kameraoptik in einer in der Bildebene orientierten Richtung;

    – eine Anzeige zum Erzeugen eines Bildes des Objekts aus wenigstens einem von dem lichtempfindlichen Substrat detektierten Bildsignal, wobei die Anzeige eine Mehrzahl von Bildelementen und einen zweiten Scanner umfaßt, und wobei der zweite Scanner:

    (a) dazu ausgebildet ist, in einem Strahlengang der Anzeige einen änderbaren Versatz in einer in einer Ebene der Bildelemente (45d) orientierten Richtung zu erzeugen, oder/und

    (b) eine in einem Strahlengang der Anzeige angeordnete Lochmaske und einen Aktuator umfaßt, wobei die Lochmaske eine Mehrzahl von den Bildelementen zugeordneten Öffnungen aufweist, und wobei der Aktuator dazu ausgebildet ist, die Lochmaske relativ zu den Bildelementen in einer in einer Ebene der Bildelemente orientierten Richtung zu verlagern; oder/und

    (c) einen Aktuator zur Verlagerung der Bildelemente relativ zu einem Betrachter der Anzeige und in einer in einer Ebene der Bildelemente orientierten Richtung; und

    – eine Steuerung, welche dazu ausgebildet ist, eine Scan-Auslenkung des ersten Scanners synchron mit einer Scan-Auslenkung des zweiten Scanners einzustellen.
  36. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 35, wobei die Anzeige ein Okular umfaßt.
  37. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 36, wobei die Anzeige eine in einem kopfgetragenen Anzeigegerät integrierte Anzeige umfaßt.
  38. Bildaufnahme- und Wiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei das Bildaufnahme- und Wiedergabesystem ein Stereo-Mikroskopiesystem ist.
  39. Bildwiedergabesystem zur Wiedergabe eines Bildes, umfassend eine Anzeige mit einer Mehrzahl von Bildelementen und einem Scanner, welcher eine in einem Strahlengang der Anzeige angeordnete Lochmaske und einen Aktuator umfaßt, wobei die Lochmaske eine Mehrzahl von den Bildelementen zugeordneten Öffnungen aufweist, und wobei der Aktuator dazu ausgebildet ist, die Lochmaske relativ zu den Bildebenen in einer in einer Ebene der Bildelemente orientierten Richtung zu verlagern.
  40. Bildaufnahmesystem zur Aufnahme eines Bildes eines Objekts, umfassend:

    eine Kamera mit

    einem lichtempfindlichen Substrat (43b), welches eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Elementen aufweist, und

    einer Kameraoptik (91) mit änderbarer Vergrößerung zum Abbilden des Objekts auf das lichtempfindliche Substrat, wobei die Kameraoptik in einem ersten Betriebsmodus das Objekt mit einer ersten Vergrößerung auf das Substrat der Kamera abbildet und in einem zweiten Betriebsmodus das Objekt mit einer von der ersten Vergrößerung verschiedenen zweiten Vergrößerung auf das Substrat der Kamera abbildet; und

    einen Bildspeicher (121) zum Speichern von wenigstens ein Gesamtbild des Objekts repräsentierenden Bilddaten, welche wenigstens einen ersten Datensatz, welcher aus Bildsignalen der lichtempfindlichen Elemente in dem ersten Betriebsmodus gewonnen ist, und einen zweiten Datensatz, welcher aus Bildsignalen der lichtempfindlichen Elemente in dem zweiten Betriebsmodus gewonnen ist, umfassen, und wobei gilt:
    wobei

    V1 die erste Vergrößerung repräsentiert und

    V2 die zweite Vergrößerung repräsentiert.
Es folgen 11 Blatt Zeichnungen






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