DE69030911T2

DE69030911T2 - Stereoskopisches bilderzeugendes System

Info

Publication number: DE69030911T2
Application number: DE69030911T
Authority: DE
Inventors: Taro Iwamoto; Kichio Nakajima; Yuko Okada; Yukio Sumiya; Hiroshi Yamamoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2010-10-24
Also published as: EP0425985A2; EP0425985B1; EP0425985A3; DE69030911D1; US5119189A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein stereoskopisches Bildsystem zur Erzeugung stereoskopischer Bilder, und insbesondere ein stereoskopisches Bildsystem, das die Betrachtung stereoskopischer Bilder bei geringerer Ermüdung ermöglicht, ohne in den betrachtenden Augen ein unnatürliches Gefühl zu erzeugen und ohne von der Position der betrachtenden Augen abzuhängen.
Zu den vielen Faktoren, die bestimmen, ob eine Person eine stereoskopische Sicht erhält, gehören die Wahrnehmung des Positionsunterschieds in Bildern in den beiden Augen aufgrund des Positionsunterschieds des linken und des rechten Auges, d.h. die binokulare Parallaxe, und die Konvergez- Divergenz-Bewegungen der Augen, d.h. eine geringfügige Bewegung der Augen zueinander und voneinander weg bei der Betrachtung eines Objekts. Es wurde ein stereoskopisches (dreidimensionales) Fernsehsystem entwickelt, das stereoskopische Bilder durch die Erzeugung der vorstehend genannten Faktoren mittels zweier Fernsehkameras erzeugt und den Augen die Bilder getrennt liefert, wodurch es dem Betrachter die Wahrnehmung des Sehens des stereoskopischen Objekts vermittelt. Als Mittel, um der Person die Bilder zu liefern, existieren ein Verfahren, bei den zwei Bildschirme vorgesehen sind, um jedem Auge getrennte Bilder zu liefern, und ein Verfahren, bei dem das linke und das rechte Bild auf einem Bildschirm übereinandergelegt und die Bilder durch Polarisation des Lichts oder durch eine elektronische Blende getrennt werden. Die Figuren 1A, 1B und 1C zeigen ein Beispiel, bei dem ein Bildschirm verwendet wird. Gemäß Fig. 1 liefern die linke Kamera 1 und die rechte Kamera 2 Bilder, in denen eine binokulare Parallaxe existiert. Eine Feldumschaltsignalverarbeitungseinheit 3 erzeugt ein synthetisiertes Videosignal 4, das durch abwechselndes Anordnen von Rahmen L und Rahmen R von dem linken bzw. dem rechten Kamerakopf erzeugt wird. Ein A- /D-Wandler 5 wandelt dieses Videosignal in ein digitales Signal um, das in einem Rahmenspeicher 6 gespeichert wird, und ein Rahmenzahlumwandler 7 ordnet das digitale Signal als Videosignal 8 neu an, das mit der im Vergleich zu vorher doppelten Geschwindigkeit zugeführt wird. Ein D-/A-Wandler 9 wandelt das digitale Videosignal 8 (Fig. 1B) in ein analoges um, und zeigt das analoge Videosignal auf einem Abtastmonitor 10 mit doppelter Geschwindigkeit. Eine Flüssigkristallbrille 11 öffnet und schließt abhängig von mit den von dem Rahmenzahlumwandler 7 erzeugten Rahmen synchronisierten Blendensignalen 12 und 13 (Fig. 1C) mit den abwechselnd auf dem Abtastmonitor 10 mit doppelter Geschwindigkeit gezeigten Raumen synchronisierte Flüssigkristallblenden. Daher sieht das linke Auge nur die linken Rahmen L und das rechte Auge nur die rechten Rahmen R. Aufgrund der Wirkung der binokularen Parallaxe kann eine Person ein stereoskopisches Bild wahrnehmen. Es ist ein Verfahren möglich, bei dem anstelle der Flüssigkristallblenden vor dem Bildschirm oder einer Projektionslinse eines Videoprojektors angeordnete polarisierte Lichthlenden verwendet und die polarisierten Lichtblenden synchron mit den linken und rechten Rahmen abwechselnd betätigt werden, und eine Person kann durch Tragen einer polarisierenden Brille, bei der sich die Polarisierungsrichtungen der rechten und der linken Linse unterscheiden, das linke und rechte Bild unterscheiden und ein stereoskopisches Bild erhalten.
Herkömmliche stereoskopische Technologien werden im Einzelnen auf den Seinen 205 bis 223 in Nikkei Elektronics, Nr. 444 (4. April 1988) und auf den Seiten 1 bis 31 in Seimitsu Kogaku Bulletin (Journal of the Japan Society of Precision Engineering), 54/2/1988 besprochen.
Überdies ist in der GB-A-2 147 762 ein künstliches binokulares Bildsystem gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 9 und 10 gezeigt, bei dem die Mitte einer Bilderzeugungsebene aus der optischen Achse der Linse versetzt werden kann.
In der US-A-4 677 468 ist eine stereoskopische Fernsehanzeigevorrichtung gezeigt, bei der die beiden Fernsehkameras geneigt sind und die zeitliche Abstimmung ausgelesener Daten eines Rahmenspeichers für das rechte Auge und die zeitliche Abstimmung ausgelesener Daten für das linke Auge im bezug aufeinander derart verschoben werden, daß der Betrachter frei einen anderen als den Beobachtungspunkt einer Kamera als eigenen Beobachtungspunkt wählen kann.
Eine geneigte Kameraanordnung ist auch in der GB-A-2 085 692 gezeigt, die ebenfalls ein dreidimensionales Fernsehbildanzeigesystem und eine Bildaufnahmevorrichtung betrifft, bei denen jeweils für das rechte und das linke Auge eines Betrachters vorgesehene Informationen als jeweilige erste und zweite Bilder, die im die Richtung einer Zeilenabtastung verschoben werden, auf einem Anzeigebildschirm erzeugt werden.
Zur Vermeidung einer Überbeanspruchung des Auges und eines daraus resultierenden Kopfschmerzes, einer Reizung oder Unbehagens aufgrund widersprüchlicher Tiefeninformationen wird die periodische Zeilenlöschung des für das linke Auge vorgesehenen zweiten Bilds bei der Bilderzeugung auf dem Anzeigebildschirm relativ zu der periodischen Zeilenlöschung des für das rechte Auge vorgesehenen ersten Bilds in die Richtung der Zeilenabtastung verschoben. Die dreidimensional verschobene Zeilenlöschung kann entweder elektronisch oder durch Vorsehen von Streifen auf jeder Seite des Bildschirms der Bildanzeigevorrichtung verwirklicht werden, die nur an ein Auge des Betrachters Informationen übermitteln.
Im Übrigen ist die relative Position der beiden Kameraköpfe 1, 2 auf die beiden folgenden Arten eingestellt (Figuren 2 und 6). Ein Verfahren ist, daß die beiden Kameras 1, 2, wie in Fig. 2 dargestellt, mit parallel ausgerichteten optischen Achsen angeordnet sind. Wenn ein Objekt, von dem Bilder erkalten werden, vor den beiden parallelen Kameraköpfen 1, 2 angeordnet ist, werden die Bilder von Linsen 15, 16 auf Bilderzeugungsebenen 17, 18 gebildet. In Fig. 2 sind die Größen und Richtungen von Bildern l und r auf den Bilderzeugungsebenen durch Lotlinien dargestellt.
Die beiden Bilder l und r werden, wie in Fig. 3 dargestellt, abwechselnd auf dem Bildschirm 19 angezeigt, und die Bilder werden von den Augen 20, 21 einer Person wahrgenommen. Das linke Auge sieht das Bild l von der linken Seite, wogegen das rechte Auge das von der rechten Seite gesehene Bild r sieht. Dadurch ist ein synthetisiertes Bild 22, daß vom der binokularen Parallaxe gesehen werden kann, vor dem Bildschirm 19 angeordnet. Wenn gemäß Fig. 2 das Objekt 14 entlang der Zwischenachse zwischen den beiden Kameraköpfen 1, 2 zu einem Punkt in der Unendlichkeit bewegt wird, werden die Bilder des Objekts an den Mittelpunkten der linken und rechten Bilderzeugungsebene 17, 18 erzeugt. Wenn die Bilder auf dem Bildschirm 19 gemäß Fig. 3 gezeigt werden, ist der Punkt in der Unendlichkeit im der Mitte des Bildschirms 19 angeordnet. Wenn sich das Objekt an dem Punkt in der Unendlichkeit nach links oder rechts bewegt, tritt kein Unterschied der Parallaxe zwischen dem Bildern l und r auf, da die Lichtstrahlen von dem Objekt parallele Strahlen sind. Daher sind die Punkte in der Unendlichkeit auf dem Bildschirm 19 verteilt, und normalerweise wird ein stereoskopisches Bild eines nicht an einem Punkt in der Unendlichkeit befindlichen Objekts vor dem Bildschirm 19 erzeugt. Der Bereich zwischen den parallelen optischen Achsen 23, 24 der beiden Kameraköpfe 1, 2 gemäß Fig. 2 entspricht dem Bereich zwischen den optischen Achsen 25, 26 der Augen gemäß Fig. 3. Daher wird der tatsächliche Raum in verdichteter Form vor dem Bildschirm 19 dargestellt, und die Breite wird ebenfalls verdichtet. Dementsprechend sind die Bilder verzerrt, so daß kein korrektes stereoskopisches Bild dargestellt werden kann. Wenn verschiedene Längen durch in Fig. 4 dargestellte Symbole bezeichnet sind, werden Positionen k und m des Punkts p(x, y) auf den Bilderzeugungsebenen durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt:
k=d(b/2+x) / y ... (1)
m=d(b/2-x) / y ... (2)
wobei b der Abstand zwischen den Mitten der Bilderzeugungsebenen 17, 18, d der Abstand jeder der Linsenmitten zu den Bilderzeugungsebenen und 5 die Größe der Bilderzeugungsebenen ist. Wie in Fig. 5 dargestellt, wird die Position eines synthetisierten stereoskopischen Bilds P(X, Y) wie folgt ausgedrückt, wenn die Größe des Bildschirms durch S, der Abstand der Augen des Betrachters von dem Bildschirm durch D und der Abstand zwischen den Augen durch E bezeichnet ist. Zunächst werden anstelle der Bildschirmgröße die linke und die rechte Position K, M gezeigt.
K=Sk /s =Sd(b/2+x) / sy ... (3)
M=Sm / s=Sd(b/2-x) sy ... (4)
Daher ist die Position von P(X,Y) durch
gegeben.
Aus der Gleichung (5) geht hervor, daß sich X aufgrund des Werts von y Null nähert, wenn sich y unendlich nähert. Aus der Gleichung (6) ist ersichtlich, daß sich Y D nähert, wenn sich y unendlich nähert. Aus den Gleichungen (5) und (6) folgt, daß der tatsächliche Punkt p (x, y) verformt wird und am Punkt P(X, Y) des stereoskopischen wieder erscheint, so daß kein natürliches Gefühl von drei Dimensionen erhalten werden kann.
Ein weiteres Verfahren zur Einstellung der relativen Position der Kameraköpfe 1, 2 ist das Konvergieren der optischen Achsen der Kameras, wie in Fig. 6 dargestellt. Das durch dieses Verfahren erhaltene Bild wird unter Verwendung der Anordnungen gemäß den Figuren 7 und 8 ausgedrückt. Die Positionen k und m des Punkts p(x, y) auf den Bilderzeugungsebenen werden wie folgt ausgedrückt.
Ebenso gilt gemäß Fig. 8
Die Beziehung zwischen dem Bildschirm 19, auf dem diese Dimensionen gezeigt werden und den Augen 20, 21 ist, wie im vorstehenden Fall, in Fig. 5 dargestellt. Daher gilt:
Dementsprechend stehen sowohl X als auch Y, die der Wirkung von x und y unterliegen, in keiner einfachen proportionalen Beziehung. Daher weisen die von dem linken und dem rechten Kamerakopf 1, 2 aufgenommenen Bilder zusätzlich zu einem durch die binokulare Parallaxe verursachten, quer verlaufenden Unterschied zwischen ihnen eine Bildverzerrung auf, wodurch Schwierigkeiten beim Erhalten eines stereoskopischen Bilds auftreten.
Überdies tritt ein weiteres Problem auf. Wenn ein Objekt gewählt wird, das von vom gesehen eine quadratische Form aufweist, ist ein auf der Bilderzeugungsebene 17 auf der linken Seite erhaltenes Bild ein Trapezoid, bei dem sich die rechte Seite verjüngt, wie in Fig. 9 dargestellt. Andererseits ist das auf der Bilderzeugungsebene auf der rechten Seite erhaltene Bild ein Trapezoid, dessen linke Seite sich verjüngt. Wenn diese beiden Bilder einander überlaged auf dem Bildschirm 19 angezeigt werden, entsteht ein Bild mit einer binokularen Parallaxe, bei dem die entsprechenden vertikalen Linien unterschiedliche Längen aufweisen. Werden in diesem Fall die linken Seiteh der Quadrate beispielsweise wie in Fig. 10 dargestellt aufgenommen, wird das synthetisierte Bild 27 nicht korrekt synthetisiert, da die beiden Seiten in vertikaler Richtung unterschiedliche Längen aufweisen. Genauer ist es unnatürlich, durch Synthetisieren von Bildern mit unterschiedlichen Größen zu einem ganzen Bild durch die Arbeit des Gehirns ein stereoskopisches Bild zu erhalten, und wenn dies praktiziert wird, ermüdet der Betrachter.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist zum Ausschluß der vorstehend genannten Nachteile bei einem stereoskopischen Bildsystem, durch das es möglich ist, durch eine Reproduktion von zwei Arten von Bildern, zwischen denen eine Parallaxe vorhanden ist und die durch zwei Kameras aufgenommen wurden, durch eine Parallaxe auf einem Bildschirm einer Bildwiedergabeeinrichtung und Betrachten der Bilder durch einen Betrachter derart, daß das linke und das rechte Auge nur die von der entsprechenden Kamera aufgenommenen Bilder unter den auf dem Bildschirm angezeigten Bildern betrachten, eine stereoskopische Kamera derart aufgebaut, daß die Normalen der Bilderzeugungsebemen der zwei Kameras parallel angeordnet sind, daß der Abstand zwischen den optischen Zentren der Linsen der beiden Kameras kürzer als der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Bilderzeugungsebenen der beiden Kameras ist, daß sowohl das Verhältnis des Abstands, der nach der Subtraktion des Linsenabstands vom Abstand der Bilderzeugungsebenen zum Abstand zwischen den Augen des Betrachters verbleibt, als auch das Verhältnis des Abstands zwischen den Bilderzeugungsebenen und den optischen Mittelpunkten der Linsen zum Abstand des Betrachters vom Bildschirm im wesentlichen mit dem Verhältnis der Größe der Bilder auf den Bilderzeugungsebenen zur Größe des Bilds auf dem Bildschirm übereinstimmen.
Ein derartiges erfindungsgemäßes stereoskopisches Bildsystem wird jeweils in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 5 beansprucht.
Das Funktionsprinzip eines stereoskopischen Bildsystems mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Gemäß Fig. 15 konvergieren optische Zentren 28, 29 von Linsen des linken und rechten Kamerakopfes von den Mittellinien der Bilderzeugungsebenen 17, 18, so daß gerade Linien, die die Mittelpunkte der Bilderzeugungsebenen 17, 18 und die optischen Zentren 28, 29 der Linsen verbinden, einander auf der y-Achse an einem Punkt kreuzen, der um einen Abstand a vor der Linsenebene liegt. Zu diesem Zeitpunkt können die Werte von k und m, die die Position des Bilds des Punktes p(x, y) definieren, wie folgt ermittelt werden.
Wenn das Bild wie in Fig. 16 gezeigt synthetisiert wird, werden die Positionen K, M des Bilds auf dem Bildschirm 19 wie folgt ausgedrückt.
Wenn der Abstand zwischen den Augen durch E und der Abstand der Position der Augen zum Bildschirm 19 durch D bezeichnet ist, wird die Position eines stereoskopischen Bilds P(X, Y) wie folgt ermittelt. Verschiedene Dimensionen werden derart bestimmt, daß sie die folgende Bedingung erfüllen:
wobei
e=ab / a + d ... (18)
Daher sind X und Y wie folgt gegeben:
Aus den vorstehend aufgeführten Ergebnissen ist ersichtlich, daß die Position des synthetisierten stereoskopischen Bilds P(X, Y) proportional zur Position des Objekts p(x, y) ist und daß ein Bild ohne Verzerrung wiedergegeben werden kann. Die proportionale Konstante E / e die das Vergrößerungsverhältnis des Raums angibt, wird durch das Verhältnis (D/a) zwischen dem Abstand D von der Position des Betrachters zur Bildschirmebene und dem Abstand a von der Linsenebene zum Schnittpunkt der optischen Achsen der beiden Kameraköpfe bestimmt. Aufgrund der vorstehend aufgeführten Annahme muß der Abstand D von den menschlichen Augen zum Bildschirm auf einen durch die folgende Gleichung ermittelten Wert eingestellt werden.
D=fd = S / sd ... (21)
Der Raum b zwischen den Kameraköpfen muß auf einen durch die folgende Gleichung ermittelten Wert eingestellt werden.
e=E / f=ab / a + b ... (22)
Daher gilt:
b=s / SE + ab / a ... (23)
Der Wert b ist ein durch die Fokuslänge der Linsen und die Fokuseinstellung bestimmter Wert, da jedoch die Wirkung der Fokuseinstellung gering ist, kann der Wert von d bei der Konstruktion derart eingestellt werden, daß er durch die Fokuslänge bestimmt wird.
Gemäß diesem Verfahren ist ein wiedergegebenes stereoskopisches Bild verzerrungsfrei, so daß die unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschriebene Unnatürlichkeit aufgrund des Unterschieds der vertikalen Länge der Bilder nicht auftritt. Es wird davon ausgegangen, daß ein Bild eines auf einer zu den optischen Achsen der Kameraköpfe senkrechten Ebene befindlichen Trapezoids erhalten wird. Wie in den Figuren 17, 18 dargestellt, sind die Bilderzeugungsebenen 17, 18 parallel zu dem Trapezoid, so daß die Bilder auf den Bilderzeugungsebenen 17, 18 homologe Trapezoide sind, die in bezug auf die optischen Zentren 28, 29 der Linsen mit dem Trapezoid punktsymmetrisch sind. Das Größenverhältnis wird durch das Verhältnis der Normalenabstände von den optischen Zentren 28, 29 der Linsen zu den jeweiligen Trapezoiden bestimmt. Für die Normalenabstände von den Linsenmitten 28, 29 zu den Bilderzeugungsebenen 17, 18 in dem linken und dem rechten Kamerakopf sind die gleichen Längen eingestellt. Daher weisen auf der linken und der rechten Bilderzeugungsebene 17, 18 ausgebildete Trapezoide übereinstimmende Größen auf. Dadurch stimmen die vertikalem Seiten der beiden Trapezoide überein. Dementsprechend sind, wie in Fig. 19 dargestellt, in dem erzeugten stereoskopischen Bild die Längen der vertikalen Linien identisch, so daß keine Unnatürlichkeit des Bilds auftritt und der Betrachter bei der Betrachtung des Bilds den Eindruck von drei Dimensionen (Tiefe) bekommt.
Wenn Zoom-Linsen verwendet oder die Linseh durch Teleobjektive ersetzt werden, verändert sich der Wert von d. In diesem Fall ändert sich, wie in Fig. 20 dargestellt, der Abstand von den optischen Zentren der Linsen zum Schnittpunkt der optischen Achsen der Kameraköpfe auf a', wenn sich d auf d' ändert. Zu diesem Zeitpunkt gilt:
a'=a / dd' ... (24)
y'=y-(d'd) ... (25)
Der folgende Wert e' wird unter Verwendung der Gleichungen (22) und (24) durch Ersetzen von a und d gemäß Gleichung (22) durch a' und d' erhalten.
Durch Einstellen von
D / d'=f' ... (27)
ergibt sich:
d'=f / f'd ... (28)
a'=f / f'a ... (29)
Überdies ändert sich x nicht.
Daher werden in den Gleichungen (19), (20) durch Ersetzen von e, d und y durch e', d' und y'
erhalten. Daher gilt:
Anhand der vorstehend aufgeführten Ergebnisse ist festzustellen, daß der Wert von X, wenn die Linsen durch Linsen mit langer Fokuslänge ersetzt werden, unverändert bleibt, wogegen sich der Wert vom Y um die verlängerte Größe der Fokuslänge dem Objekt nähert und invers proportional verdichtet zur Fokuslänge wird. Dadurch sieht der Betrachter das Objekt vergrößert, als sei es näher bei ihm, erhält jedoch einen verminderten Eindruck von Tiefe.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist zum Lösen der vorstehend genannten Aufgabe die erfindungsgemäße stereoskopische Kamera derart aufgebaut, daß zwei Fernsehkameras derart mit parallel ausgerichteten Normalen ihrer Bilderzeugungsebenen angeordnet sind, daß die stereoskopische Kamera mit einer Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Signalen ausgestattet ist, so daß der Abstand zwischen den Zentren der beiden Linsen größer als der Abstand zwischen den den Bildmitten der beiden Bilderzeugungsebenen entsprechenden Bilderzeugungspunkten ist, und daß Linien, die die Linsenzentren mit den den Bildmitten entsprechenden Bilderzeugungspunkten verbinden, so angeordnet sind, daß sie einander vor der stereoskopischen Kamera schneiden.
Wie in Fig. 23 dargestellt, sind zwei Fernsehkameras parallel angeordnet, und die Punkte 136, 137, an denen gerade Linien, die einen um den Abstand a entfernten Punkt vor den beiden Fernsehkameras mit den Linsenmitten der Fernsehkameras verbinden, die Bilderzeugungsebenen 118, 119 schneiden, sind als Mittelpunkte der Bilder definiert. Ein Bild wird derart wiedergegeben, daß die Bildmittelpunkte 136, 137 mit dem Mittelpunkt 138 des Bildschirms 120 zusammenfallen. Die Position des wiedergegebenen stereoskopischen Bilds P(X, Y) des Punkts p(x, y) kann wie im folgenden gezeigt ermittelt werden. Der Raum b zwischen den Bildmittelpunkten kann durch in Fig. 23 dargestellte geometrische Beziehungen festgestellt werden.
Daher gilt:
b=a+d / ae ... (124)
Die Positionen mL und mR der Bilder sind:
Mit der Größe 5 der Bilderzeugungsebenen sind die Positionen NL und MR des Bilds auf dem Bildschirm 120 wie folgt gegeben.
ML=S / smL ... (127)
MR =S / smR ... (128)
Die Position des stereoskopischen Bilds P(X, Y) wird wie folgt ermittelt:
Aus Gleichung (130) ergibt sich:
Aus den Gleichungen (129), (131) ergibt sich:
Aus den Gleichungen (125), (126) ergibt sich:
Aus den Gleichungen (127), (128), (133), (134) ergibt sich:
Aus den Gleichungen (132), (135), (136) ergibt sich:
Hierbei wird davon ausgegangen, daß das Verhältnis zwischen dem Abstand a von den Fernsehkameralinsen zum Schnittpunkt der optischen Achsen und dem Abstand d von den Linsen zu den Bilderzeugungsebenen dem Produkt des Verhältnisses zwischen dem Kameraabstand e und dem Abstand des Auges des Betrachters und dem Verhältnis zwischen der Bildschirmgröße 5 und der Größe 5 der Bilderzeugungsebene entspricht.
Wird die Gleichung (138) in die Gleichung (137) eingesetzt, ergibt sich:
X=E / ex ... (139)
Aus den Gleichungen (131), (136) ergibt sich:
Wird die Gleichung (138) in die Gleichung (140) eingesetzt, ergibt sich:
Hierbei wird davon ausgegangen, daß das Verhältnis zwischen dem Abstand D vom Betrachter zum Bildschirm und dem Abstand d von den Linsen zu den Bilderzeugungsebenen mit dem Verhältnis zwischen der Größe 5 des Bildschirms und der Größe s der Bilderzeugungsebenen übereinstimmt, wie nachfolgend gezeigt.
D / d=S / s ... (142)
Wird die Gleichung (142) in die Gleichung (141) eingesetzt, ergibt sich:
Y=E / ey ... (143)
Das wiedergegebene stereoskopische Bild P(X, Y) wird E/e-fach größer als der ursprüngliche Punkt p wiedergegeben und ist vollständig isotropisch. Daher kann ein genaues stereoskopisches Bild ohne Verzerrung erhalten werden. Wenn der Abstand e zwischen den Kameras mit dem Abstand Raum zwischen den Augen des Betrachters in Übereinstimmung gebracht wird, kann das wiedergegebene stereoskopische Bild die Umgebung vor der stereoskopischen Kamera unverändert genau repräsentieren. Wird eine stereoskopische Kamera mit einem kleinen Kameraabstand e verwendet, wobei die durch die Gleichungen (138), (139) ausgedrückten Bedingungen beibehalten werden, kann ein wiedergegebenes Bild vergrößert werden.
Wird dagegen eine stereoskopische Kamera mit einem großen Abstand e verwendet, wird die Größe des wiedergegebenen stereoskopischen Bilds verringert. Hierbei wird die Linearität beibehalten.
Ist E/e als das Vergrößerungsverhältnis ν des stereoskopischen Bilds definiert, gilt:
v=E / e ... (144)
Aus den Gleichungen (138), (142) und (144) ergibt sich:
a=D /v ... (145)
Daher können anhand der Gleichungen (144), (145) zwei Bedingungen zum Erhalt eines stereoskopischen Bilds ohne Verzerrung wie folgt ausgedrückt werden.

[Bedingung 1]

Der Betrachter betrachtet von einer Position, die um den Abstand D, der sich durch Multiplikation des Abstands der Linsenmitten der Kameras zu den Bilderzeugungsebenen mit dem Verhältnis der Bildschirmgröße S zur Größe s der Bilderzeugungsebene ergibt, von dem Bildschirm entfernt ist.

[Bedingung 2]

Der Abstand a des Schnittpunkts der optischen Achsen der beiden Kameras zu der Linie, die die optischen Zentren der Kameralinsen verbindet, muß derart eingestellt werden, daß er mit dem Produkt des Abstands D des Betrachters zum Bildschirm und des Verhältnisses zwischen dem Kameraabstand e und dem Augenabstand E des Betrachters, d.h. dem Kehrwert des Vergrößerungsverhältnisses ν des stereoskopischen Bilds, übereinstimmt.
Zur Vergrößerung oder Verkleinerung eines von den beiden Bildeinheiten auf einem Fernsehbildschirm eines stereoskopischen Bildsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 erzeugten stereoskopischen Bildschirmbilds ist eine Steuereinrichtung zur Berechnung des Abstands (e) von einem Vergrößerungsverhältnis (ν) des stereoskopischen Bilds und einem Abstand (E) des binokularen Raums eines Betrachters des stereoskopischen Bilds gemäß der Gleichung
e=E / ν
zur Steuerung der Einrichtung zur Einstellung des Linsenabstands zur Einstellung eines vorgegebenen Werts des Abstands (e) in Kombination mit einer Eingabeeinrichtung zur Eingabe eines das Vergrößerungsverhältnis ν repräsentierenden Signals und eines den Abstand (E) repräsentierenden Signals in die Steuereinrichtung vorgesehen, wodurch der Abstand eingestellt werden kann.
Zum Erzielen von Handlungsfreiheit und um nicht auf eine feste Position zur Betrachtung eines stereoskopischen Bilds auf einem Bildschirm festgelegt zu sein, schafft die Erfindung ferner ein stereoskopisches Bildsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10, gekennzeichnet durch
eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Position der Augen eines Betrachters in bezug auf ein von den beiden Bilderzeugungseinheiten auf einem Fernsehbildschirm erzeugtes Bildschirmbild,
eine Einrichtung zum Bewegen der Bilderzeugungsebene zum Bewegen der beiden Fernsehbilderzeugungseinheiten zusammen mit ihren Bilderzeugungsebenen in einer Richtung, in der diese
- sich einander nähern oder sich voneinander entfernen, wobei sie in der koplanaren Anordnung gehalten werden,
Zoom-Linsen mit einem vorgegebenen Zoom-Verhältnis, die jeweils für die Fernsehbilderzeugungseinheiten vorgesehen sind, getrennte Einrichtungen zum Bewegen der Zoom-Linsen zum Bewegen der Zoom-Linsen in einer Richtung, in der sie sich einander nähern oder sich voneinander entfernen, wobei sie in der koplanaren Anordnung gehalten werden,
eine Bewegungseinrichtung zum Vor- und Zurückbewegen einer Basis, auf der die beiden Bilderzeugungseinheiten und die beiden Zoom-Linsen montiert sind, und
eine Steuereinrichtung zur derartigen Steuerung des Abstands (e) zwischen den beiden Bilderzeugungseinheiten, des Zoom- Verhältnisses (der Fokuslänge d), der Positionen der beiden Bilderzeugungseinheiten und der Position einer stereoskopischen Kamera, in der die beiden Bilderzeugungseinheiten und die beiden Zoom-Linsen enthalten sind, daß gerade Linien, die ein zu betrachtendes Objekt und die Mitte jeder der Zoom- Linsen miteinander verbinden, jeweils mit der Mitte der Bilderzeugungsebenen der beiden Bilderzeugungseinheiten zusammenfallen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Figuren 1A, 1B und 1C sind jeweils ein Blockdiagramm, ein Schaltungsdiagramm, ein Diagramm der Schwingungsform eines Videosignals und ein Diagramm der Schwingungsform eines Blendensignals, die ein Beispiel eines herkömmlichen stereoskopischen Bildsystems zeigen;
die Figuren 2 bis 5 sind Diagramme, die ein erstes optisches System einer herkömmlichen stereoskopischen Bildvorrichtung zeigen;
Fig. 2 zeigt das optische Bildsystem;
Fig. 3 zeigt das optische Sichtsystem für die wiedergegebenen Bilder;
Fig. 4 zeigt die geometrische Anordnung des optischen Bildsystems;
Fig. 5 zeigt die geometrische Anordnung des optischen Sichtsystems;
die Figuren 6 bis 10 sind Diagramme, die ein zweites optisches System einer herkömmlichen stereoskopischen Bildvorrichtung zeigen;
Fig. 6 zeigt das optische Bildsystem;
die Figuren 7 und 8 zeigen die geometrische Anordnung des optischen Bildsystems gemäß Fig. 6;
die Figuren 9 und 10 sind Diagramme, die zur Erläuterung der bei dem zweiten optischen System auftretenden Probleme nützlich sind;
die Figuren 11 bis 14 sind jeweils perspektivische Ansichten und Vorderansichten, die den Aufbau der Kamera gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen;
Fig. 15 ist ein Diagramm, das den geometrischen Aufbau des optischen Bildsystems zeigt;
Fig. 16 ist ein Diagramm des geometrischen Aufbaus des optischen Sichtsystems für die wiedergegebenen Bilder;
die Figuren 17 bis 20 sind Diagramme, die zur Erläuterung der Funktionsweise dieser Ausführungsform nützlich sind;
Fig. 21 ist ein Diagramm, das das stereoskopische Bildsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindungzeigt;
die Figuren 22 und 23 sind Diagramme, die die geometrischen Anordnungen des Bildsystems und des Sichtsystems gemäß dieser weiteren Ausführungsform zeigen;
Fig. 24 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Videosignals und seiner Funktionsweise;
Fig. 25 ist ein Blockdiagramm, das den Schaltungsaufbau einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 26 ist ein Diagramm der Funktionsweise einer Schwingungsform;
Fig. 27 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Videosignals und seiner Funktionsweise;
Fig. 28 ist ein Blockdiagramm, das den Schaltungsaufbau einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 29 ist ein Diagramm der Funktionsweise einer Schwingungsform;
Fig. 30 ist ein Blockdiagramm, das den Schaltungsaufbau einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 31 ist ein Diagramm der Funktionsweise einer Schwingungsform;
Fig. 32 ist ein Blockdiagramm, das den Schaltungsaufbau einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 33 ist eine Frontansicht, die den Bewegungsmechanismus des optischen Bildsystems zeigt;
die Figuren 34 bis 39 sind Diagramme, die den geometrischen optischen Aufbau dieser weiteren Ausführungsform zeigen;
Fig. 40 ist eine perspektivische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt und die Positionsbeziehung zwischen dem Videobildschirm und dem Betrachter erläutert;
Fig. 41 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau des Bildsystems zeigt;
die Figuren 42 und 43 sind eine Frontansicht und eine Draufsicht, die den Mechanismus zur Bewegung des optischen Bildsystems zeigen; und
Fig. 44 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung, das den Schaltungsaufbau dieser weiteren Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Die Teile dieser Ausführungsform, die mit denen gemäß dem Stand der Technik identisch sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und es erfolgt keine Beschreibung derartiger Teile.
Wie in den Figuren 11 und 12 gezeigt, sind zwei Fernsehkameras 30, 31 durch ein Verbindungselement 32 zu einem einzigen Körper kombiniert und werden als stereoskopische Kamera verwendet. Montageelemente 33, 34 der Fernsehkameras 30, 31 weisen an ihren Öffnungen ausgebildete Gewinde 37, 38 zur Montage von Objektiven 35, 36 auf. Durch Montieren der Objektive 35, 36 werden Bilder auf den Bilderzeugungselementen 39, 40 in der Fernsehkamera erzeugt. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß sich die Positionen der Mitten der Montagegewinde nicht auf den Achsen der Bilderzeugunselementen 39, 40 befinden, sondern zu dem Verbindungselement 32 verschoben angeordnet sind.
Die Figuren 13 und 14 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind Linsenl halterungen 41, 42 derart aufgebaut, daß sie verschiebbar sind. Genauer werden die Linsenhalterungen 41, 42 jeweils durch Biegen einer dünnen Platte gefertigt, und die Enden der Platte sind nach innen gebogen. Die gebogenen Abschnitte werden in in den Endplatten 43, 44 der Fernsehkameras vorgesehene Rillen eingepaßt und sind verschiebbar. An einem Teil der Linsenhalterungen 41, 42 sind Zahnstangen 45, 46, die mit einem Ritzel 47 in Eingriff stehen. Das Ritzel 47 ist durch einen Knopf 49 mit dem Zwischenstück einer Welle 48 verbunden.
Im Inneren der Linsenhalterungen 41, 42 ist ein Abschattungsmaterial 50 angeordnet, um externes Licht abzuschirmen. Durch Drehen des Knopfs 49 wird durch die Arbeit des Ritzels 47 und der Zahnstangen 46, 47 eine Verschiebung der linken und der rechten Linsenhalterung um die gleiche Strecke veranlaßt, so daß der Abstand zwischen den Linsen leicht verändert werden kann. Daher können, wenn sich der Abstand zwischen dem Betrachter und der Bildwiedergabevorrichtung ändert, lediglich durch Korrigieren des Abstands zwischen den Linsen die geeigneten Bedingungen zur Erzeugung eines korrekten stereoskopischen Bilds erhalten werden. In den Figuren 13, 14 sind einzelne Linsen dargestellt, doch anstelle der Linsen 51, 52 kann eine Kombination von Linsen verwendet werden.
Die stereoskopische Kamera gemäß dieser Ausführungsform kann für Videoaufzeichnungen in Theatern oder die Fernsteuerung eines Manipulators etc. verwendet werden. Zusätzlich wird die stereoskopische Kamera, wenn sie in einer geringen Größe gefertigt wird, bei medizinischen Eingriffen wirkungsvoll sein, bei denen ein Bildschirm verwendet wird.
Wie besprochen, kann gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung eine natürliche stereoskopische Sicht ohne Verzerrung erhalten werden, so daß die Ermüdung des Betrachters minimiert werden und dieser das Betrachten über einen langen Zeitraum fortsetzen kann. Überdies kann erfindungsgemäß, selbst wenn sich die Position des Betrachters in bezug auf die Bildwiedergabeeinrichtung verändert, die Linsenposition eingestellt werden, so daß der Betrachter den Eindruck von Tiefe bzw. von drei Dimensionen von einem synthetisierten Bild erhalten kann, und die Ermüdung des Betrachters kann verringert werden.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben.
Fig. 21 zeigt ein erstes Verfahren zur Verschiebung der Bildmitte auf der Bilderzeugungsebene. Die Bilderzeugungsebene wird durch eine überlappende Abtastung auf jeder zweiten Abtastzeile abgetastet, und dadurch wird ein Videosignal erhalten. In dem Videosignal wird während eines Intervalls zwischen der vorhergehenden Abtastung und der nächsten Abtastung ein horizontales oder vertikales Synchronisationssignal 141 an die Stelle des Abschnitts des Videosignals gestellt, der dem Intervall entspricht. Auf dem Bildschirm 142 wird der Schirm von dem Punkt nach dem Verstreichen einer festgelegten Zeitspanne t nach der Ausgabe des Synchronisationssignals abgetastet, wodurch das Videosignal in Variationen von Licht verändert wird. Zu diesem Zeitpunkt stimmt die Mitte 143 der Bilderzeugungsebene in wesentlichen mit der Mitte 144 des Bildschirms überein. Wird ein Synchronisationssignal 145, das ein wenig früher als gewöhnlich auftritt, mit dem Videosignal 140 kombiniert, folgt daraus, daß der auf einen früheren Zeitpunkt als normal vorgezogene Abschnitt des Videosignals abgetastet wird, und daher wird ein Bild eines Rahmens 146 auf dem Bildschirm 142 gezeigt. Daher wird auf dem Bildschirm 146 das Bild nach rechts verschoben. Dadurch gelangt die Bildmitte 147 des Rahmens 146 in Übereinstimmung mit der Mitte 148 des auf der Bilderzeugungsebene 139 nach links verschobenen Bilds. Wird das Synchronisationssignal verzögert, wird das Bild nach links verschoben, so daß die Bildmitte auf der Bilderzeugungsebene 139 nach rechts verschoben wird. Durch den vorstehend beschriebenen Vorgang wird die zeitliche Abstimmung des Synchronisationssignals im Verhältnis zu dem normalen Zustand entweder vorgezogen oder verzögert, und daher ist es möglich, die Position der Bildmitte auf der Bilderzeugungsebene einzustellen.
Fig. 24 zeigt ein synthetisiertes Signal 148a für eine stereoskopische Sicht, bei dem Signale von der linken und von der rechten Kamera abwechselnd kombiniert werden. Die durch L bezeichneten Bereiche sind das Videosignal von der linken Kamera, und die durch R beieichneten Bereiche sind das Videosignal von der rechten Kamera. Die horizontalen Synchronisationssignale für die linke und die rechte Kamera werden in entgegengesetzte Richtungen über die breiten vertikalen Synchronisationssignale verschoben, und ein horizontales Abtastsignal 149 veranlaßt den Beginn einer horizontalen Abtastung nach einer festgelegten Zeitspanne t&sub1; nach dem horizontalen Synchronisationssignal. Nach einem vertikalen Synchronisationssignal beginnt die erste horizontale Abtastung nach Ablauf einer Zeitspanne t&sub2; nach dem vertikalen Synchronisationssignal. Für diesen Vorgang ist die Beziehung zwischen der Zeitspanne t&sub1; und der Zeitspanne t&sub2; derart eingestellt, daß die Periode der Sägezahnschwingungen konstant ist. Ein Farbsynchronsignal des horizontalen Synchronisationssignals wird weggelassen.
Fig. 25 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Synchronisationssignal der stereoskopischen Kamera verschoben wird. Ein Synchronisationssignal erzeugt drei Arten von Impulssignalen, deren Phasenverschiebungen in Fig. 26 durch (A), (B) und (C) gezeigt sind. Synchronisiert mit den von dem Synchronisationssignalgenerator 150 erzeugten Synchronisationssignalen CL und CR erzeugen eine linke Kamera 151 und eine rechte Kamera 152 Videosignale 153, 154 und senden die Signale an Synchronisationssignalsynthesizer 155, 156. Die Synchronisationssignalsynthesizer 155, 156 kombinieren die Videosignale 153, 154 mit von dem Synchronisationssignalgenerator 150 erzeugten Synchronisationssignalen 155, 156 und geben synthetisierte Videosignale 157, 158 aus. Ein stereoskopischer Synthesizer 159 erzeugt ein durch abwechselndes Anordnen synthetisierter Videosignale 157, 158 gebildetes synthetisiertes stereoskopisches Videosignal 160 und gibt ein Impulssignal (B) (Fig. 26) an die Zeilen der Synchronisationssignale CR, CL für die Fernsehkameras aus. Um die Bildmitte nach links zu verschieben, ist es lediglich erforderlich, ein Impulssignal (A) zu senden, das das Impulssignal (B) als Synchronisationssignal SL oder SR vorzieht, und ähnlich ist es, um die Bildmitte nach rechts zu verschieben, lediglich erforderlich, ein Impulssignal (C) zu senden, das das Impulssignal (B) als Synchronisationssignal SL oder SR verzögert. Durch Einstellen der Phasenverschiebungen tp und td kann die Position der Bildmitte beliebig gewählt werden.
Ein zweites Verfahren zur Verschiebung der Bildmitte ist das Verändern der Zeitspanne t von der Ausgabe eines horizontalen Synchronisationssignals bis zum Beginn der Abtastung. Wie in Fig. 27 dargestellt, werden bei einem synthetisierten Signal 161 für eine stereoskopische Sicht die Synchronisationssignale mit normaler zeitlicher Abstimmung in dieses integriert, hinsichtlich der Zeitspanne t von der Ausgabe eines horizontalen Synchronisationssignals bis zum Einleiten der Abtastung durch ein horizontales Abtastsignal besteht jedoch eine Differenz zwischen tL und tR. Anders ausgedrückt erfolgt synchron mit den Videosignalen der linken und der rechten -Fernsehkamera ein Umschalten zwischen der Zeit tL und tR. Daher kann durch das horizontale Abtastsignal das gleiche Ergebnis wie durch das horizontalen Abtastsignal 149 erzielt werden.
Fig. 28 zeigt eine Ausführungsform, bei der das vorstehend ausgeführte zweite Verfahren verwendet wird. Der Synchronisationssignalgenerator 150 sendet Synchronisationssignale CR, CL an die Fernsehkameras 151, 152. Obwohl dies nicht dargestellt ist, werden die Videosignale der Fernsehkameras 151, 152 durch ein gewöhnliches Verfahren mit den Synchronisationssignalen kombiniert, und die synthetisierten Signale werden als synthetisiertes stereoskopisches Videosignal an den Bildschirm gesendet. Der Synchronisationssignalgenerator 150 sendet ein horizontales Synchronisationssignal Sh an einen horizontalen Abtastsignalgenerator 163 des Bildschirms. Dieser Generator erzeugt Sägezahnschwingungen 164, die durch eine Einheit 165 zur Ausgabe eines horizontalen Abtastsignals verstärkt und zum Antrieb einer horizontalen Ablenkungsspule 166 verwendet werden. Der Synchronisationssignalgenerator 150 erzeugt Impulssignale, deren Phasen wie durch (A), (B) und (C) gemäß Fig. 29 verschoben werden, erzeugt abwechselnd die Impulssignale (B) auf den Zeilen der Synchronisationssignale CR, CL und gibt auf der Zeile des Ausgangs Sh an den Generator 163 für das horizontale Abtastsignal synchron mit den Synchronisationssignalen CR und CL abwechselnd ein Impulssignal (B) oder (C) aus. Daher entsprechen die Videosignale der linken und der rechten Fernsehkamera dem horizontalen Synchronisationssignal (A) oder (C), und die Positionen der Bilömitten der linken und der rechten Fernsehkamera können durch die Phasenverschiebungen tp und td individuell verändert werden.
Fig. 30 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Fig. 31 zeigt Schwingungsformen an verschiedenen Teilen. Das hier dargestellte Verfahren dient der Einstellung der zeitlichen Abstimmung des horizontalen Abtastsignals auf der Grundlage eines von den Fernsehkameras gesendeten synthetisierten stereoskopischen Videosignals 167. Eine Einrichtung 168 zur Trennung des Synchronisationssignals trennt das horizontale Synchronisationssignal 169 und das vertikale Synchronisationssignal 170 von dem synthetisierten stereoskopischen Videosignal 167. Das horizontale und das vertikale Synchronisationssignal 169, 170 werden in Signalverzögerungseinheiten 171, 172 eingegeben, in denen den Signalen eine Verzögerungszeit beigefügt wird, so daß sie horizontale Synchronisationssignale 173, 174 werden. Die horizontalen Synchronisationssignale 173, 174 werden in den Generator 163 für das horizontale Synchronisationssignal eingegeben, der Sägezahnschwingungen 164 erzeugt, die wiederum von der Einheit 165 zur Ausgabe des horizontalen Abtastsignals verstärkt und zum Antrieb der horizontalen Ablenkungsspule 166 verwendet werden. Verzögerungszeiten t&sub4; und t&sub6; aus dem horizontalen Synchronisationssignal werden jeweils umgeschaltet, wenn ein vertikales Synchronisationssignal 170 in die Signalverzögerungseinheit 171 eingegeben wird, und daher entsprechen das linke und das rechte Videosignal den Verzögerungen der horizontalen Synchronisationssignale. Die Verzögerungszeiten t&sub3; und t&sub5; aus dem vertikalen Synchronisationssignal müssen lediglich derart eingestellt werden, daß ihre Impulsabstände konstant sind.
Ein drittes Verfahren zur Verschiebung der Bildmitte ist die Verwendung eines Bildspeichers. Von zwei Fernsehkameras erhaltene Videosignale werden durch eine A/D-Umwandlung in digitale Signale umgewandelt. Wie in Fig. 32 dargestellt, werden, wenn die digitalen Videosignale in Bildeingabeschaltungen 275, 276 eingegeben werden, die Videosignale in Bildspeichern 277, 278 aufgezeichnet. Eine stereoskopische Bildsynthetisier- und Leseschaltung 279 liest abwechselnd Videosignale aus den beiden Bildspeichern 277, 278 und synthetisiert ein Videosignal für eine stereoskopische Sicht. Bei diesem Vorgang wird durch Verändern der Startadresse für das Lesen der Bildspeicher die Position des Bilds verschoben. Um beispielsweise Videosignale vorzuziehen, wird der führende Abschnitt des Bildspeichers übersprungen, und das Lesen wird in der Mitte des Speichers gestartet. Um Videosignale zu Verzögern, wird das Lesen an einem Abschnitt unmittelbar vor dem Ende des Bildspeichers gestartet, und wenn der Endpunkt erreicht ist, wird der Lesevorgang zur Startadresse zurückgeführt, oder es wird ein Dummysignal am führenden Abschnitt des Speichers eingefügt. Auf diese Weise können Videosignale verzögert werden.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Veränderung des Vergrößerungsverhältnisses des stereoskopischen Bilds besprochen. Gemäß den Gleichungen (139), (143) wird das Vergrößerungsverhältnis eines wiedergegebenen stereoskopischen Bilds von dem Verhältnis zwischen dem Abstand E zwischen den Augen des Betrachters und dem Abstand e zwischen den beiden Fernsehkameras bestimmt. Da der Augenabstand E bei einem bestimmten Betrachter konstant ist, ist es lediglich erforderlich, den Abstand e zwischen den beiden Fernsehkameras zu verändem. In diesem Schritt ist es erforderlich, sich an die beiden vorstehend ausgeführten Bedingungen zu halten. Die durch die Gleichung (142) dargestellte Bedingung betrifft die Veränderung des Abstands e nicht direkt und wird unverändert beibehalten. Die durch die Gleichung (145) ausgedrückte Bedingung gibt an, daß das Verhältnis zwischen a und e fest sein muß, wenn E und D feste Werte sind.
Aus der Gleichung (124) ergibt sich:
b-e / d=e /a ... (146)
Daher verändert sich a proportional zu e, solange d nicht verändert wird, wenn e verändert wird, wobei die Größe der Verschiebung der Bildmitte (b-e)/2 konstant gehalten wird. Daher ist es, wenn eine Vergrößerung des stereoskopischen Bilds gewünscht wird, lediglich erforderlich, den Abstand e zwischen den beiden Fernsehkameras zu verringern. Dementsprechend nun zur Verkleinerung des Bilds lediglich e vergrößert werden. Fig. 33 zeigt eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Einstellung des Abstands e der Kameras. Zwei Fernsehkameras 280, 281 sind auf Gleithalterungen 283, 284 befestigt, die von einer Gleitschiene 282 gehalten werden. Die Gleithalterungen werden durch eine Schraübenspindel 285 mit an ihren beiden Enden ausgebildeten Gewinden in entgegengesetzten Führungsrichtungen (LH und RH) und durch mit den Gewinden der Schraübenspindel in Eingriff stehende Innengewinde 286, 287 in entgegengesetzte Richtungen verschoben. Die Schraubenspindel 285 wird durch einen Motor 288 angetrieben.
Im Übrigen steht die Position des Betrachters in bezug auf den Bildschirm in engem Zusammenhang mit dem Abstand, der Größe der Bilder und der Bilderzeugungsebenen sowie der Fokuslänge der Linsen der Fernsehkameras. Zum Erhalt eines korrekten stereoskopischen Bilds ist die Betrachtung eines Objekts an einer bestimmten Position erforderlich. Aut eine feste Position beschränkt zu sein ist jedoch häufig nicht wünschenswert, da die Handlungsfreiheit eingebüßt wird. Um eine Lösung zu finden, wird überlegt, was unternommen werden kann, um das Sehen eines stereoskopischen Bilds zu ermöglichen, wie es ursprünglich wahrgenommen werden kann, wenn sich der Betrachter aus der vorgegebenen Position entfernt.
Wie in Fig. 34 dargestellt, wird davon ausgegangen, daß der Betrachtungspunkt von dem Abstand D von dem Bildschirm zum Abstand D' vom Bildschirm bewegt wird. Wenn die Positionen ML, MR des Bilds auf dem Bildschirm wie zuvor angeordnet sind, bewegt sich das stereoskopische Bild P in der Richtung von dem Bildschirm fort zurück, wie durch den Schnittpunkt der gestrichelten Linien dargestellt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, bewegt sich das Bild P, wenn es vor dem Bildschirm angeordnet ist, nach vorne, wodurch es sich ähnlich vom Bildschirm fort bewegt. Anders ausgedrückt wird die Längsachse über den Bildschirm verlängert, und ihr Vergrößerungsverhältnis wird anders als das der Querachse. Um dies zu verhindern, ist es erforderlich, die Längen von a und d in a' und d' zu verändern. Zu diesem Zeitpunkt müssen die in den Gleichungen (142), (145) dargestellten Beziehungen beibehalten werden. Dies bedeutet, daß gemäß den Gleichungen (144), (145) und (142) die Werte von a' und d' wie folgt ermittelt werden können:
a'=e / ED' ... (147)
d'=s / SD' ... (148)
Gemäß der Gleichung (138) ist a' proportional zu d', wenn e, D, S und s feste Werte sind.
Es wird ein Fall besprochen, in dem sich der Betrachter quer bewegt. Wie in Fig. 36 dargestellt, bewegt sich das stereoskopische Bild P, wenn sich der Betrachter um die Strecke L nach rechts bewegt, nach links, wobei es sich um den Bildschirm dreht. Obwohl dies nicht dargestellt ist, bewegt sich P nach rechts, wenn P vor dem Bildschirm angeordnet ist. Damit P an der ursprünglichen Position gesehen werden kann, müssen ML und MR an ML" und MR" bewegt werden.
Damit sich das stereoskopische Bild P nicht bewegt, ist es, wie in Fig. 37 dargestellt, lediglich erforderlich, die Linsen und die Bilderzeugungsebenen zu bewegen, ohne die Position des Schnittpunkts der optischen Achsen der stereoskopischen Kamera zu verändern. Es wird davon ausgegangen, daß sich die beiden Linsen zusammen um l nach rechts bewegen. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Bildmitten 136, 137 nach 136", 137" bewegt werden, kann die Bewegungsstrecke ls wie folgt ermittelt werden.
Aus der geometrischen Beziehung gemäß Fig. 37 ergibt sich:
ls / l= a+d / a ... (149)
Daher gilt:
ls=a+d / al ...(150)
Die Bewegungsstrecke lm der Positionen der Bilder von p(x, y) auf den Bilderzeugungsebenen ist:
lm / l=y +d / y ...(151)
Daher gilt:
lm=y+d / yl ... (152)
Die Bewegungsstrecke lm des Bilds auf dem Bildschirm 120 wird wie folgt erhalten. Gemäß Fig. 37 wird davon ausgegangen, daß eine gerade Linie 189 vorhanden ist, die den Abstand von den Bilderzeugungsebenen 118, 119 zum Bildschirm in ein Verhältnis zwischen der Größe der Bilderzeugungsebenen und der Größe S des Bildschirms unterteilt. Wenn 190, 191 oder 190", 191" die Schnittpunkte der geraden Linie 189 und den Linien repräsentieren, die die Bildmitten 136, 137 bzw. 136", 137" mit der Mitte 138 des Bildschirms verbinden, durchlaufen die geräden Linien, die die Positionen der Bilder auf den Bilderzeugungsebenen mit der entsprechenden Position des Bilds auf dem Bildschirm verbinden, die Schnittpunkte 190, 191 bzw. 190", 191". Der Abstand lc zwischen 190 und 190" bzw. 191 und 191" wird wie folgt ermittelt:
lc / ls=S / S + s ... (153)
Wird die Gleichung (150) in die Gleichung (153) eingesetzt, ergibt sich:
Aus der in Fig. 38 dargestellten Beziehung ergibt sich:
Daher ergibt sich aus der Verwendung der Gleichungen (152),
Es wird davon ausgegangen, daß die Positionen der Augen des Betrachters um L nach rechts bewegt werden. Wenn die Position des betrachteten Bilds durch p"(X", Y") bezeichnet wird, gilt:
Aus der Gleichung (158) ergibt sich:
Daher gilt:
Aus der Gleichung (157) ergibt sich:
Wird die Gleichung (160) in die Gleichung (161) eingesetzt, ergibt sich:
Andererseits ist die Position des ursprünglichen stereoskopischen Bilds P(X, Y):
Aus der Gleichung (164) ergibt sich:
Wird die Gleichung (165) in die Gleichung (166) eingesetzt, ergibt sich:
Aus den Gleichungen (160), (165) ergibt sich:
Y"+Y ... (168)
Daher wird darauf hingewiesen, daß sich Y nicht verändert.
Aus den Gleichungen (163), (164) ergibt sich:
ML + MR = 2DX / Y ... (169)
Unter Verwendung der Gleichungen (161), (166) und (169) wird die Positionsverschiebung in der Richtung der x-Achse ermittelt.
Werden die Gleichungen (143), (156) in die Gleichung (170) eingesetzt, ergibt sich:
Wird die Gleichung 142 eingesetzt, ergibt sich:
Wird ferner die Gleichung (145) eingesetzt, ergibt sich:
hier davon ausgegangen, daß gilt:
l=a / DL ... (174)
ist das Ergebnis
X"-X = 0 ... (175)
X" ist immer gleich X. Wenn, wie vorstehend dargestellt, die durch die Gleichung (174) dargestellte Bedingung sowie die durch die Gleichungen (142), (143) ausgedrückten Bedingungen erfüllt sind, verändert sich die Position des Bilds selbst dann nicht, wenn sich der Betrachter quer bewegt. Die Bedingung gemäß der Gleichung (174) kann unter Verwendung der Gleichung (145) wie folgt ausgedrückt werden.
L / l=D / a=E / e=ν ... (176)
Genauer ausgedrückt ist es erforderlich, ein Verhältnis zwischen der Bewegungsstrecke L des Betrachters in Querrichtung und der Bewegungsstrecke l der Kameralinsen in Querrichtung derart einzustellen, daß es mit dem Vergrößerungsverhältnis ν des stereoskopischen Bilds übereinstimmt. Es erübrigt sich, darauf hinzuweisen, daß es erforderlich ist, die Bildmitten 136, 137 um ls in Querrichtung zu bewegen, wie durch die Gleichung (150) dargestellt, damit sich der Schnittpunkt 129 der optischen Achsen der Fernsehkameras unabhängig von der Querbewegung der Kameralinsen nicht verandert.
Zusammenfassend ist es zum Verhindern einer Bewegung der Position des stereoskopischen Bilds P(X, Y) in Bezug auf den Bildschirm selbst bei einer Bewegung des Betrachters aus der vorgegebenen Position lediglich erforderlich, folgendes auszuführen:
(1) Wenn sich der Abstand zwischen dem Betrachter und dem Bildschirm verändert, ist die Fokuslänge d der Linsen (Fig. 35) derart zu verändern, daß die Anderungsrate von a, a' /a, und die Anderungsrate von d, d'/d, mit der Anderungsrate von D, D'/D, in Übereinstimmung gebracht werden, und die Kameras (in der Längsrichtung) vor und zurück zu bewegen.
(2) Wenn sich der Betrachter um L in der Querrichtung bewegt, sind die Linsen der Fernsehkameras um den Wert l quer zu bewegen, der sich durch Teilen von L durch das Vergrößerungsverhältnis ν des stereoskopischen Bilds ergibt (Fig. 37). Zudem müssen die Positionen der Bildmitten auf den Bilderzeugungsebenen um das d/a-fache von l in Querrichtung bewegt werden.
Ein mögliches Verfahren zur automatischen Ausführung der vorstehend ausgeführten Einstellung wird im folgenden beschrieben. Fig. 40 zeigt ein Beispiel des Meßverfahrens der Positionsänderungen D' und L des Betrachters. Der Betrachter 292 trägt einen mit einem magnetischen Sensor 293 ausgestatteten Helm 294. Der Bildschirm 295 ist mit einem Schirm 296 zur Erzeugung eines künstlichen Magnetfelds von dem Schirm 296 ausgestattet und der magnetische Sensor 293 gibt entsprechend seiner Position ein Signal aus. Durch diesen Ausgang ist es möglich, die Position des magnetischen Sensors 293 in bezug auf den Schirm 296 zu erfassen, und D' und L können durch den magnetischen Sensor erfaßt werden. Als Einrichtung zur Einstellung der Positionen a' und 1 der stereoskopischen Kamera 297 wird ein Roboterarm 300 wie in Fig. 41 dargestellt verwendet, es kann jedoch auch ein X-Y-Tisch verwendet werden.
Die Figuren 42 und 43 zeigen eine Ausführungsform der stereoskopischen Kamera 297. Zwei Fernsehkameras 298, 299 sind auf Seitenhalterungen 402, 403 montiert, die von Gleithebeln 400, 401 gehalten werden. Die an den Seitenhalterungen 402, 403 angeordneten Innengewinde 404, 405 stehen mit Schraubenspindeln 406, 407 in Eingriff. Werden die Schraübenspindeln 406, 407 durch Antriebsmotoren 408, 409 angetrieben, können die Positionen der Gleithalterungen 402, 403 unabhängig voneinander verändert werden. Da Sensoren 410, 411 für eine Positionserfassung über dazwischen angeordnete Zahnräder 412, 413 mit den Schraubenspindeln 406, 407 zusammengeschlossen sind, können die Gleithalterungen 402, 403 durch einen Positionsservo oder ähnliches an bestimmten Positionen angeordnet werden. An der Vorderseite der Fernsehkameras 298, 299 ist eine der in Fig. 33 dargestellten ähnliche Einrichtung zum Einstellen des Abstands vorgesehen. Die Einrichtung zum Einstellen des Abstands wird nur zum Einstellen des Abstands zwischen den Linsen verwendet. Die hierbei verwendeten Linsen sind elektrische Teleobjektive 414, 415. Der Abstand zwischen den Linsen 414, 415 kann durch die Schraübenspindel 285 eingestellt werden, die an ihren einander gegenüberliegenden Seiten Gewinde LH und RH aufweist.
Fig. 44 zeigt ein Blockdiagramm der Steuerung. Eine Steuereinheit 416 für den magnetischen Sensor gibt Signale in die Arithmetik- und Steuereinheit 417 ein, die den Abstand D des Betrachters von dem Bildschirm und die Bewegungsstrecke L in Querrichtung in bezug auf die Mittellinie des Bildschirms repräsentieren. Der Augenabstand E des Betrachters und das Vergrößerungsverhältnis des stereoskopischen Bilds werden in die Arithmetik- und Steuereinheit 417 eingegeben. Die Arithmetik- und Steuereinheit 417 ermittelt e in einem Arithmetikblock 419 anhand von Signalen für E und ν und gibt e an eine Steuereinheit 420 der Einheit zur Einstellung des Abstands zwischen den Fernsehkameras aus, um den Wert von e einzustellen. Ein Arithmetikblock 421 ermittelt a anhand von Signalen für D und gibt a an eine Steuereinheit 422 für den Roboter aus. Ein Arithmetikblock 423 ermittelt l anhand von L und ν und gibt l an die Steuereinheit 422 für den Roboter aus. Dadurch wird der Roboter 300 derart bewegt, daß die Position der stereoskopischen Kamera 297 durch die Werte von a und l vorgegeben wird. Ein Arithmetikblock 424 ermittelt den Abstand d zwischen den optischen Mitten der Linsen und den Bilderzeugungsebenen anhand der Größe a der Bilderzeugungsebenen und der Größe S des Bildschirms, die vorgegeben sind, und sendet den Abstand d an die Steuereinheiten 425, 426 für Zoom-Linsen, um das optische System einzustellen. Ein Arithmetikblock 427 ermittelt die Bewegungsstrecke ls der Bilderzeugungsebenen anhand der Daten bezüglich a, d und l. Anhand dieses Werts sowie des Werts von e ermitteln Arithmetikblöcke 428, 429 die Positionen XR und XL, wobei diese Daten anschließend in Positionssteuereinheiten 430, 431 eingegeben werden, die die Bewegung der Fernsehkameras in eine bestimmte Position steuern.
Wie besprochen können, selbst wenn sich die Augenabstände von Betrachtern unterscheiden, der Abstand der Linsen der Fernsehkameras und das Vergrößerungsverhältnis v eingestellt werden, und eine Verzerrung oder Bewegung des stereoskopischen Bilds bei einer Veränderung der Position des Betrachters wird verhindert.
Erfindungsgemäß können Videosignale von zwei Fernsehkameras parallel verschoben werden, so daß eine genaue stereoskopische Sicht ohne Verzerrung erzielt werden kann. Zudem kann der Betrachter ein korrektes stereoskopisches Bild erhalten, selbst wenn er sich aus der vorgegebenen Position entfernt.

Claims

1. Stereoskopisches Bildsystem, das die Untersuchung eines stereoskopischen Bilds aufgrund von Parallaxe ermöglicht, durch ein Reproduzieren auf einem einzelnen Schirm (19) in Bildreproduzierungsmitteln von zwei Arten von Bildern eines Objekts, welche von zwei Bildeinheiten erfaßt werden und zwischen denen die Parallaxe auftritt und durch ein Untersuchen der Bilder derart, daß das linke und das rechte Auge des Untersuchers nur die getrennten Bilder untersucht, die von den separaten Bildeinheiten erzeugt werden, entsprechend dem linken und rechten Auge, wobei die Normalen der entsprechenden Bilderzeugungsebenen (17, 18) der beiden Bildeinheiten parallel angeordnet sind, wobei der Abstand e zwischen den optischen Mitten (28, 29) der Linsen (51, 52) der beiden Bildeinheiten derart eingestellt ist, daß er kleiner ist als der Abstand b zwischen den Mitten der Bilderzeugungsebenen, und wobei ein Verhältnis E/(b-e) zwischen dem Abstand E des binokularen Raums des Beobachters und des Abstands b-e, erhalten durch ein Subtrahieren des Abstands e zwischen den Linsen von dem Abstand b zwischen den Mitten der Bilderzeugungsebenen der beiden Bildeinheiten und ein Verhältnis D/d zwischen dem Abstand D von dem Beobachter zu dem Schirm (19) und dem Abstand d der Bilderzeugungsebenen zu den optischen Mitten (28, 29) der Linsen (51, 52) im wesentlichen gleich zu dem Verhältnis f der Größe des Bilds auf dem Schirm (19) zu der Größe der Bilder auf den Bilderzeugungsebenen (17, 18) sind, wobei sich die folgende Gleichung ergibt: D/d E/(b-1) = f.

2. Stereoskopisches Bildsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Änderungsmittel des Mittenabstands zum Ändern des Abstands (e) zwischen den optischen Mitten (28, 29) der Linsen (51, 52) der beiden Bildeinheiten vorgesehen sind, wobei durch die Änderungsmittel des Mittenabstands der Abstand (e) zwischen den optischen Mitten (28, 29) der Linsen (51, 52) kürzer gemacht wird als der Abstand (b) zwischen den Mitten der Bilderzeugungsebenen (17, 18).

3. Stereoskopisches Bildsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsmittel des Mittenabstands einen Mechanismus aufweisen, durch den sich die optischen Achsen der Linsen (51, 52) um den gleichen Abstand in Richtungen senkrecht zueinander und gegenläufig zueinander bewegen können.

4. Stereoskopisches Bildsystem nach irgendeinem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebemechanismus Zahnstangen (45, 46) enthält, die mit den entsprechenden Linsen (51, 52) verbunden sind und ein Ritzel (47) enthält, das mit den Zahnstangen in Eingriff steht.

5. Stereoskopisches Bildsystem, das die Untersuchung eines stereoskopischen Bildes aufgrund einer Parallaxe ermöglicht, durch ein Reproduzieren auf einem einzelnen Schirm (19) in Bildreproduzierungsmitteln von zwei Arten von Bildern eines Objekts, die von zwei Bildeinheiten (151, 152) erzeugt werden und zwischen denen eine Parallaxe auftritt und durch ein Beobachten der Bilder derart, daß das linke und das rechte Auge des Beobachters nur die separaten Bilder beobachten, die durch die separaten Bildeinheiten entsprechend dem linken und rechten Auge erzeugt werden, wobei die Normalen der entsprechenden Bilderzeugungsebenen (17, 18) der beiden Bildeinheiten (151, 152) parallel angeordnet sind und wobei elektronische Schaltungsmittel (150) vorgesehen sind, zum Verschieben nach links oder rechts der Position eines reproduzierten Bilds auf einem Bildschirm, basierend auf Bildsignalen, die von den Bildeinheiten (151, 152) ausgelesen werden, durch Verschieben einer Anzeigezeitabfolge beim Anzeigen des Bildsignals auf dem Bildschirm derart, daß, wenn der Abstand (e) zwischen den optischen Mitten der Linsen der beiden Bildeinheiten kürzer ist als der Abstand (b) zwischen den Mitten der entsprechenden Bilderzeugungsebenen und wenn der Abstand (e) zwischen den optischen Mitten der Linsen der beiden Bilderzeugungseinheiten (151, 152) derart eingestellt wird, daß er kleiner ist als der Abstand (b) zwischen den Mitten der Bilderzeugungseinheiten, das Verhältnis E/(b-e) zwischen dem Abstand (E) des binokularen Raums des Untersuchers und dem Abstand (b-e) erhalten durch ein Subtrahieren des Abstands (e) zwischen den Linsen von dem Abstand (b) zwischen den Mitten der Bilderzeugungseinheiten der beiden Bildeinheiten (151, 152) und ein Verhältnis D/d zwischen dem Abstand (D) des Untersuchers zu dem Schirm (19) und dem Abstand (d) von den Bilderzeugungsebenen zu den optischen Mitten (28, 29) der Linsen (51, 52) im wesentlichen gleich zu einem Verhältnis f der Größe eines Bilds auf dem Schirm (19) zu der Größe der Bilder auf den Bilderzeugungsebenen (17, 18) sind, wobei dies die folgende Gleichung ergibt: D/d = E/(b-e) = f.

6. Stereoskopisches Bildsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schaltungsmittel einen Synchronisationssignalgenerator (150) zum Erzeugen von Synchronisationssignalen (CR und CL) enthalten, die den Bildeinheiten (151, 152) zugeführt werden, und zum Erzeugen eines horizontalen Synchronisationssignals (Sh), das einem Horizontalabtastsignalgenerator (163) eines Monitors zugeführt wird, der den Bildschirm enthält, wobei der Synchronisationssignalgenerator (150) die Zeitabfolge des Horizontalsynchronisationssignals (Sh) vorverstellen oder verzögern kann, wenn das Horizontalsynchronisationssignal (Sh) mit den von den Bildeinheiten (151, 152) erhaltenen Bildsignalen synthetisiert wird, wobei die synthetisierten Signale anschließend dem Bildschirm zur Anzeige zugeführt werden.

7. Stereoskopisches Bildsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schaltungsmittel eine Zeiteinstellschaltung sind, die auf der Seite der Bildreproduktionsmittel vorgesehen ist und einen Synchronisationssignalseparator (168) enthält, zum Trennen eines horizontalen Synchronisationssignals (169) und eines vertikalen Synchronisationssignals (170) von einem synthetisierten stereoskopischen Videosignal (167), weiterhin Signalzverzögerungseinheiten (171, 172) enthält, zum Vorsehen einer Zeitverschiebung des horizontalen Synchronisationssignals (169) und des vertikalen Synchronisationssignals (170) und einen horizontalen Abtastsignalgenerator (163) enthält, dem die verzögerten Synchronisationssignale zugeführt werden und der horizontale Abtastsignale (164) erzeugt, die einem Monitor zugeführt werden, der den Bildschirm enthält, wodurch die Position des Bilds auf dem Bildschirm basierend auf der von den Signalverzögerungseinheiten (171, 172) erzeugten Zeitverschiebung verschoben werden kann.

8. Stereoskopisches Bildsystem nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schaltungsmittel zwei Bildspeicher (277, 278) zum Speichern von Videosignalen der beiden Bildeinheiten (17, 18) enthalten und eine stereoskopische Bildsynthetisierungsschaltung (279) zum Lesen von Videosignalen und zum Andern einer Startadresse, wenn die in dem Bildspeicher gespeicherten Videosignale alternierend ausgelesen werden.

9. Stereoskopisches Bildsystem mit linken und rechten Femsehbildeinheiten (288, 281 in Fig. 33), die derart montiert sind, daß ihre Bilderzeugungsebenen (17, 18) koplanar sind und die optischen Achsen der koplanaren Linsen der beiden Femsehbildeinheiten parallel und normal zu den Bilderzeugungsebenen angeordnet sind, und mit Raumeinstellmitteln (282-288) zum Einstellen eines Abstands (e) zwischen den beiden Bildeinheiten und dadurch zwischen den optischen Achsen der Linsen, während die optischen Achsen parallel gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergrößern oder Reduzieren der Größe eines stereoskopischen Monitorbilds, erzeugt durch die beiden Bildeinheiten (280, 281) auf einem Fernsehmonitorschirm, Steuermittel (417) vorgesehen sind, zum Berechnen des Abstands (e) aus einem Vergrößerungsverhältnis (ν) des stereoskopischen Bilds und eines Abstands (E) des binokularen Raums eines Untersuchers des stereoskopischen Bilds gemäß der Gleichung

e = E / ν

zum Steuern der Linsenraumeinstellmittel (280-288), um dem Abstand (e) einen vorbestimmten Wert zu geben, kombiniert mit Eingabemitteln (418) zum Eingeben in die Steuermittel (417) ein Signal, das das Vergrößerungs verhältnis (ν) repräsentiert und ein Signal, das den Abstand (E) repräsentiert, wodurch der Abstand (e) eingestellt werden kann.

10. Stereoskopisches Bildsystem mit linken und rechten Femsehbildeinheiten (298, 299 in Fig 42 und 43), die derart montiert sind, daß ihre Bilderzeugungsebenen (17, 18) koplanar sind und die optischen Achsen der koplanaren Linsen (414, 415) der beiden Femsehbildeinheiten parallel und normal zu den Bilderzeugungsebenen angeordnet sind, gekennzeichnet durch

Erfassungsmittel (293) zum Erfassen der Position der Augen eines Beobachters bezüglich einem Monitorbild, das durch die beiden Bildeinheiten (298, 299) auf einem Fernsehmonitorbild erzeugt wird, Bilderzeugungsebenenbewegungsmittel (282-288) zum Bewegen der beiden Fernsehbildeinheiten (298, 299) zusammen mit ihren Bilderzeugungsebenen in eine Richtung zum Annähern oder zum Entfernen zueinander bzw. voneinander, während diese in der koplanaren Anordnung gehalten werden,

Zoomlinsen (414, 415) mit vorbestimmten Zoomraten, die jeweils für die Fernsehbildeinheiten vorgesehen sind, separate Zoomlinsenbewegungsmittel (400-413) zum Bewegen der Zoomlinsen (414, 415) in eine Richtung zum Annähern oder zum Entfernen zueinander bzw. voneinander, während diese in der koplanaren Anordnung gehalten werden,

Bewegungsmittel (300) zum Bewegen einer Basis, auf der die beiden Bildeinheiten (298, 299) und die beiden Zoomlinsen (414, 415) montiert sind, nach vorne und hinten und in laterale Richtungen, und Steuermittel (417) zum Steuern des Abstands (e) zwischen den beiden Bildeinheiten (298, 299), der Zoomrate (Brennweite d), der Positionen (XR, XL) der beiden Bildeinheiten und der Position einer stereoskopischen Kamera (297), in der die beiden Bildeinheiten (298, 299) und die beiden Zoomlinsen (414, 415) enthalten sind, derart, daß sich gerade Linien, die ein zu untersuchendes Objekt (129) und die Mitte jeder der Zoomlinsen (414, 415) verbinden, mit der Mitte der Bilderzeugungsebenen (118, 119) der beiden Bildeinheiten (298, 299) decken.