DE4300246A1

DE4300246A1 - Depth scanner for displaying three=dimensional pictures without lenses - projects collimated light through object to be scanned and condenses light and filters to remove direct flow component

Info

Publication number: DE4300246A1
Application number: DE4300246A
Authority: DE
Inventors: Tomohiko Hattori; Sadayuki Sakuma; David F Mcallister
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1992-01-08
Filing date: 1993-01-07
Publication date: 1993-07-15
Also published as: US5689316A; FR2686711B1; IT1271912B; FR2686711A1; ITMI930014A0; ITMI930014A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tiefen-Abtastvor richtung für die Anzeige dreidimensionaler Bilder. Insbeson dere betrifft die vorliegende Erfindung eine Tiefen-Abtast vorrichtung für die Anzeige dreidimensionaler Bilder, welche für die Beobachtung von Röntgenbildern, CT-Bildern und US- Bildern (Ultraschallbildern) in dem medizinischen Bereich anwendbar ist, und welche in allen Arten von dreidimensiona len Bildsystemen Anwendung findet, die genaue Informationen in Realzeit in dreidimensionalen Positionsbeziehungen dar stellen müssen, sowie für Radarbilder im Rahmen der Luftkon trolle.

Beispiele von dreidimensionalen Bildsystemen gemäß dem Stand der Technik umfassen Tiefen-Abtastverfahren, welche einen Spiegel mit veränderlicher Brennweite, einen sich drehenden Zylinder, eine Anzeigenoberflächenschicht, einen Halbspie gel-Synthesizer und einen Anzeigen-Oberflächenvibrator ein setzen. Ein anderes System gemäß dem Stand der Technik setzt das Verfahren der multiplen Holographie ein. Diese Systeme gemäß dem Stand der Technik sind vorwiegend im medizinischen Bereich eingesetzt worden. Da diese Verfahren inhärent einen Treiberteil einsetzen, weisen sie verschiedene Nachteile auf, einschließlich der Erzeugung von Flimmern in einem Bild, Schwierigkeiten, die mit der Realisierung der Real zeitanzeige zusammenhängen und grobe physikalische Ausmaße. Diese Nachteile haben die Verfahren gemäß dem Stand der Technik daran gehindert, in vollem Umfang für kommerzielle Anwendungen eingesetzt zu werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tiefen-Abtastvorrichtung für die Anzeige dreidimensionaler Bilder bereitzustellen, die es einer Anzahl von Zuschauern erlaubt, simultan ein angezeigtes Bild zu beobachten und ihre Beobachtungspunkte zu bewegen, ohne dabei die Verwen dung von Gläsern zu benötigen, die normalerweise mit konven tionellen dreidimensionalen Anzeigensystemen verbunden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tiefen-Abtast vorrichtung für die Anzeige dreidimensionaler Bilder gemäß dem Anspruch 1 bzw. 3 gelöst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Anzeigenbild erzeugt wird, durch das man hindurchsehen kann, um das zu sehen, was als ein Phantombild bekannt ist, wobei die Notwendigkeit einer beweglichen Komponente sowie einem Spiegel mit veränderlicher Brennweite entfällt, wobei die Realzeit-Anzeige eines Bildes möglich wird.

Um die obige Aufgabe zu lösen, umfaßt die erfindungsgemäße Tiefen-Abtastvorrichtung für die Anzeige dreidimensionaler Bilder im einzelnen: Projektionsvorrichtungen für kollimier tes Licht, um vollständig kollimiertes Licht zu projizieren; ein zu beobachtendes Objekt, welches virtuell alle Kom ponenten des kollimierten Lichts von den Projektionsvor richtungen für kollimiertes Licht passieren läßt, ohne dabei eine Brechung oder Beugung zu induzieren, wobei das zu beob achtende Objekt in sich geschriebene Informationen aufweist, um zufällige Reflexionen des kollimierten Lichtes zu veran lassen, die ein dreidimensionales Bild repräsentieren; Kon densorvorrichtungen, um das Licht zu konzentrieren, das das zu beobachtende Objekt passiert hat; Filtervorrichtungen zum Eliminieren einer Direktflußkomponente des Lichts (direct flow component of light), das auf sie durch die Kondensor vorrichtungen projiziert worden ist; und Abbildungsvor richtungen, um ein dreidimensionales Bild aus dem Licht zu bilden, das durch die Filtervorrichtungen hindurchgetreten ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung ist das zu beobachtende Objekt ein Raummodulationse lement vom Transmissionstyp, das dreidimensional konstruiert worden ist, um es der Information für die Anzeige eines dreidimensionalen Bildes zu erlauben, sequentiell mittels elektrooptischer Steuervorrichtungen erneut geschrieben zu werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Tiefen-Abtastvorrichtung für die Anzeige drei dimensionaler Bilder, mit: Projektionsvorrichtungen für kol limiertes Licht, um kollimiertes Licht zu projizieren, das monochromatisches Licht der Farben Rot, Blau und Grün um faßt, eine Mehrzahl von zu beobachtenden Objekten, welche virtuell alle Komponenten des kollimierten Lichts von den Projektionsvorrichtungen für kollimiertes Licht passieren lassen, ohne dabei eine Brechung oder Beugung zu induzieren, wobei die Beobachtungsobjekte in sich geschriebene Informa tionen aufweisen, um zufällige Reflexionen des kollimierten Lichts zu bedingen, welche ein dreidimensionales Bild reprä sentieren; eine Mehrzahl von konvexen Kondensoren, welche angepaßt sind, um Licht zu konzentrieren, das die zu beob achtenden Objekte passiert hat, Synthetisierungsvorrichtun gen, um Licht von den konvexen Kondensoren zu syntheti sieren; und eine Mehrzahl von konvexen Abbildungslinsen, um Licht von den Synthetisierungsvorrichtungen zu fokussieren, um nachfolgend ein farbiges dreidimensionales Bild zu for men.

Gemäß einer bevorzugten Konstruktion der obigen Ausführungs form sind die zu beobachtenden Objekte jeweils ein Raummodu lationselement vom Transmissionstyp, das dreidimensional derartig konstruiert worden ist, um es der Information für die Anzeige eines dreidimensionalen Bildes zu erlauben, se quentiell mittels elektrooptischer Steuervorrichtungen er neut geschrieben zu werden.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung unter Zuhilfenahme der Zeichnung zu entnehmen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm, das die Prinzipien der Betriebsweise einer Tiefen-Abtastvorrichtung für die Anzeige drei dimensionaler Bilder gemäß der vorliegenden Er findung erläutert;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Prinzipien der Betriebsweise einer Tiefen-Abtastvorrichtung für die Anzeige drei dimensionaler Bilder gemäß der vorliegenden Erfin dung illustriert, wobei eine Kolorierung des Bildes mittels der Verwendung eines Strahlteilers reali siert wird;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Prinzipien der Betriebsweise eines Raummodulationselementes vom Transmissionstyp illustriert, das in der Vorrichtung gemäß der vor liegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 4 ein Diagramm, welches die Illustrierung der Be triebsweise der Tiefen-Abtastvorrichtung für die An zeige dreidimensionaler Bilder gemäß der vorliegen den Erfindung erleichtert;

Fig. 5 ein strukturelles Diagramm, das die Anwendung der vorliegenden Erfindung in einem Röntgen-CT illustriert;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Prinzipien der Betriebsweise einer senkrechten Kombination von Tiefen-Abtastvor richtungen für die Anzeige dreidimensionaler Bilder gemäß der vorliegenden Erfindung für die Bildung ei nes dreidimensionalen Bildes illustriert.

Die Tiefen-Abtastvorrichtung für die Anzeige drei dimensionaler Bilder gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren im einzel nen beschrieben.

Eine Projektionsvorrichtung 10 für kollimiertes Licht be steht, wie in Fig. 1 illustriert, aus einem Lasergenerator zur Erzeugung eines Laserstrahls und einer Strahl-Aufwei tungsvorrichtung, um den Durchmesser des Laserstrahls aufzu weiten. Der aufgeweitete Laserstrahl bildet einen kollimier ten Lichtstrahl. Ein zu beobachtendes Objekt 20 ist ein dreidimensional konstruiertes Objekt, das für bloße Augen vollständig transparent ist und das es der Mehrzahl der Kom ponenten des Lichts erlaubt, durch sich hindurchzutreten, ohne dabei zufällige Streuungen des Lichts infolge von Brechung oder Beugung zu induzieren. Dieses zu beobachtende Objekt 20 weist in sich die Informationen auf, die zufällige Reflexionen des Lichts zu bewirken, das für die Anzeige eines dreidimensionalen Bildes eingeführt worden sind.

Ein konvexer Kondensor L1 mit großem Durchmesser kon zentriert das Licht, das durch das zu beobachtende Objekt 20 hindurchgetreten ist, auf einen Raumfilter 30. Der Raumfil ter 30 ist derartig konstruiert, daß dort, wo das Licht ge rade durch das zu beobachtende Objekt 20 hindurchgetreten und es aufgrund des konvexen Kondensors L1 großen Durchmes sers fokussiert worden ist, das Licht nur in dem Teil am Hindurchtreten gehindert wird, der den Brennpunkt und die Nähe davon einschließt. Eine konvexe Abbildungslinse L2 großen Durchmessers, durch die die direkt fliegende Kompo nente des Lichts zu eliminieren ist, bedingt nur die Fokus sierung des Lichtes, das über den Raumfilter 30 eingeführt worden ist und das leicht durch das zu beobachtende Objekt 20 gestreut worden ist in den leeren Raum in ihrer Front, wodurch einem Zuschauer 40, der sich in Front des leeren Raumes befindet, ein dreidimensionales Bild angeboten wird.

Das zuvor erwähnte zu beobachtende Objekt können Raummodula tionselemente vom Transmissionstyp sein. Diese Raummodu lationselemente ermöglichen es der Information für die Bil dung des dreidimensionalen Bildes, in der Front des leeren Raumes sequentiell mittels elektrooptischer Steuervorrichtungen erneut geschrieben zu werden. Diese räumlichen Modu lationselemente vom Transmissionstyp werden konstruiert, in dem Objekte überlagert werden, die in der Lage sind, zweidi mensionale optische Modulationen in Realzeit durchzuführen, und die daher in der Lage sind, dreidimensionale Realzeitmo dulationen zu bewirken. Indem man tiefenabgetastete planare Bilder veranlaßt, mehrfach geschrieben zu werden, wenn sie um 180° in den Raummodulationselementen gedreht werden, wird ein genaues tiefen-abgetastetes dreidimensionales Bild, das auf Realzeitbasis gebildet wurde, für die Beobachtung an stelle eines sich in Realzeit bewegenden Objektes angeboten.

Wo Projektionsvorrichtungen für kollimiertes Licht 10a, 10b und 10c, welche angepaßt sind, um monochromatisches Licht der Farben Rot, Blau und Grün zu projizieren, sowie zu beob achtende Objekte 20a, 20b und 20c sowie konvexe Kondensoren L1-1, L1-2 und L1-3, welche auf der gleichen Art und Weise wie zuvor beschrieben konstruiert worden sind, und welche jeweils den Projektionsvorrichtungen für das kollimierte Licht gegenüberliegend angeordnet sind, bereitgestellt wer den, wie in Fig. 2 illustriert, werden Synthetisierungsvor richtungen 50 eingesetzt, welche beispielsweise Strahlteiler verwenden, um das Licht von den konvexen Kondensoren großen Durchmessers zu synthetisieren. In diesem Fall veranlaßt die konvexe Abbildungslinse großen Durchmessers L2 auf der glei chen Art und Weise wie zuvor beschrieben das Licht von dem zu beobachtenden Objekt 20 dazu, erneut in den leeren Raum in ihrer Front fokussiert zu werden, und sie bietet ein dreidimensionales Bild, das aus den drei Grundfarben des Lichts, d. h. aus Rot, Blau und Grün gebildet worden ist, für die Bedienperson 40 an, die in Front des leeren Raums sitzt.

Auch in diesem Fall wird es durch die Übernahme von Raummo dulationselementen vom Transmissionstyp als zu beobachtende Objekte, welche angepaßt sind, in der gleichen Art und Weise betrieben zu werden, wie zuvor beschrieben, möglich, ein dreidimensionales Farbbild für die Beobachtung anzubieten, das auf einer Realzeitbasis gebildet worden ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben, die einen Fall darstellt, in dem ein Raummodulationselement vom Transmissionstyp als zu beob achtendes Objekt 20 verwendet wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist das Raummodulationselement 20 derartig konstruiert, daß es einen Polymer 22 aufweist, der dicht zwischen zwei sich gegenüberliegenden transpa renten Elektroden 21 positioniert ist. Innerhalb dieses Po lymers 22 ist ein nematischer Flüssigkristall 24 unterge bracht, welcher veranlaßt wird, um zufällig das Licht zu re flektieren oder hindurchzulassen, das durch die transparente Elektrode 21 eingeführt worden ist, und zwar in Übereinstim mung mit der Bedingung der Anlegung einer Spannung von einer externen Spannungsquelle 23. Der grundlegende Betrieb und die Funktionsweise des Raummodulationselementes 20 wird im folgenden beschrieben.

Zunächst wird angenommen, daß D die Wahrscheinlichkeit dar stellt, mit der Licht, das durch eines der Raummodulationselemente 20 eingeführt worden ist und das für das Schreiben eines dreidimensionalen Bildes verwendet wird, in einer geraden Art und Weise fortschreitet, während die Raummodulationselemente 20 von der externen Spannungsquelle abgekoppelt sind. Zusätzlich wird angenommen, daß d die Wahrscheinlichkeit ist, mit der Licht leicht durch den nema tischen Flüssigkristall 24 gestreut wird. Die Beziehungen D + d = 1 und D » d sind dann erfüllt. Wenn man annimmt, daß die Gruppe von Konvexlinsen, die in einem optischen Schlieren-System (Schlieren optical system) verwendet wer den, einen ausreichend großen Durchmesser aufweisen, dann wird, wenn Licht mit einem Betrag von 1 bei dem zu beob achtenden Objekt 20 eingeführt wird, die Komponente des Lichts, welche zur Konstruktion eines dreidimensionalen Bil des in dem ersten Raummodulationselement beiträgt, gleich d × D^n-1 vom Betrag her, wobei n für die Anzahl dieser Raummo dulationselemente steht, die in dem zu beobachtenden Objekt verwendet werden. Der Betrag des Lichts auf dem zweiten Raummodulationselement ist D × d × D^n-2 und die Gesamtkompo nente des Lichts, das für die Konstruktion durch alle Raum modulationselemente beiträgt, ist D × d × D^n-1. Hier ist die Komponente des Lichts, das sich gerade durch alle der n-Ele mente ausbreitet gleich Dⁿ und der Betrag des Lichts, das die Seite des Zuschauers erreicht, ungefähr gleich 1 - Dⁿ. Von dem Betrag des Lichts, das den Zuschauer erreicht, trägt ein Betrag des Lichts von n × d × Dⁿ/(1 - D^n-1) × 100% für die Konstruktion des dreidimensionalen Bildes bei. Aufgrund der obigen Annahmen erreicht die Größenordnung dieses Be trags nahezu 100%. Diese Tatsache deutet an, daß bei der Bildung eines Tiefen-Abtastbildes mit n planaren Bildern na hezu das gesamte Licht, das den Zuschauer erreicht, für die Konstruktion des dreidimensionalen Bildes verwendet wird und daß das Bild daher nur wenig Rauschen aufweist. Während der Beobachtung des dreidimensionalen Bildes wird daher, da die Bilder, die auf den vorderen Teilen gebildet werden, nicht durch das Licht behindert werden, das von den Bildern emittiert wird, die auf den hinteren Teilen gebildet worden sind, ein Phantombild realisiert, in dem die Komponenten bilder durchsichtig sind.

Das geometrische Positionsverhältnis des dreidimensionalen Bildes ist in Fig. 4 illustriert. Um genau zu sein, sei die Brennweite des konvexen Kondensors großen Durchmessers L1 und die der konvexen Abbildungslinse großen Durchmessers L2 jeweils f und die Entfernung zwischen diesen konvexen Linsen sei 2f. Wenn der Raumfilter 30 hergestellt wird, indem ein kleines kreisförmiges schwarzes Metallstück 31 an eine durchsichtige Glasscheibe mit einer glatten ebenen Ober fläche angehaftet wird, um nur Licht auf der optischen Achse an dem Hindurchtreten zu hindern, oder wenn sie in dem Teil angehaftet wird, der die optische Achse und ihre Nähe um faßt, werden, wenn dieser Raumfilter zwischen den zwei Kon vexlinsen angeordnet wird, sofern die Bezeichnung einer dreidimensionalen Information in dem Objekt der Beobachtung 20 g (x, y, z) ist, invertierte Bilder gleich g′ (-x, -y, z + 4f) auf jeder Seite in den leeren Räumen vor und hinter den konvexen Abbildungslinsen L2 großen Durchmessers repro duziert. Die Position der Richtung der Tiefe des Bildes, die in das zu beobachtende Objekt 20 eingeführt worden ist, wird daher reproduziert, als wenn sie per se über eine Entfernung von 4f in Richtung der Seite des Beobachters bewegt worden wäre. Hier bedeutet die Koinzidenz von g mit g′, daß das Bild g (x, y, z), das für die bloßen Augen unsichtbar ist, in das zuvor erwähnte sichtbare Bild g′ (-x, -y, z + 4f) transformiert worden ist. Es ist daher nötig, daß das zwei dimensionale Bild, das nach dem Ausschluß der Tiefeninfor mation aus der dreidimensionalen Information für die Ein führung in das zu beobachtende Objekt 20 verbleibt, als um 180° rotiert injiziert wird, oder das zu beobachtende Objekt 20 sollte bereits im voraus um 180° relativ zu der optischen Achse gedreht angeordnet werden. In dem Fall des Raummodu lationselements, das mit Licht eines Status einer Komple mentärfarbe koloriert ist, ist, da das Licht nicht in der Lage ist, dieses Element zu passieren, es nur mit Schwierig keiten möglich, die Gruppe der Elemente, die hier als zu be obachtendes Element 20 dienen, in einem kolorierten Zustand zu verwenden. In dem Fall der Anzeigevorrichtung für dreidi mensionale Bilder, die an die vorliegende Erfindung angepaßt ist, wird daher die Kolorierung des dreidimensionalen Bildes erhalten, indem man die dreidimensionalen Bilder, die in den drei Grundfarben gebildet worden sind, in ein dreidimensio nales Bild synthetisiert.

Fig. 5 ist ein schematisches erklärendes Diagramm, mit dem eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Röntgen CT-Einrichtung oder in einem NMR-CT illustriert wird. In der Röntgen CT-Einrichtung wird ein zu beobachten des Objekt 51 auf einen Tisch 55 gelegt. Dieser Tisch 55 kann mittels einer Treibereinrichtung 65 in der Richtung des Pfeiles, wie im Diagramm gezeigt, bewegt werden, und zwar in Übereinstimmung mit einem Befehl von einer Einrichtungs steuervorrichtung 60. Darüberhinaus ist die Einrichtungs steuervorrichtung 60 angepaßt, um ein Querschnittsbild des Subjektes 51, das unterhalb eines Gerüstes 70 positioniert ist, in Übereinstimmung mit einem Befehl zu photographieren. Das Querschnittsbild des zu beobachtenden Subjekts 51, das von der Einrichtungssteuereinrichtung 60 photographiert wor den ist, wird über einen Bildverteiler 75 in einen Flüssig kristall-TV 20 eingeführt, der als zu beobachtendes Objekt dient. Der Flüssigkristall-TV 20 erzeugt daher geeignete In formationen, um ein dreidimensionales Bild basierend auf dem Querschnittsbild zu bilden. Dann wird das zu beobachtende Subjekt 51 leicht mittels der Treibereinrichtung 65 zu einer neuen Position bewegt, bei der ein weiteres Querschnittsbild des Subjekts photographiert wird. Dieses Querschnittsbild wird auf ähnliche Art und Weise über den Bildverteiler 75 in einen anderen Flüssigkristall-TV 20 eingeführt. Diese eben beschriebene Vorgehensweise wird wiederholt, bis Querschnittsbilder, die bei verschiedenen Positionen photo graphiert worden sind, mehrfach in den Rest der Flüssig kristall-TVs eingeführt worden sind.

In dem optischen System wird Licht, das von einem He-Ne La sergenerator 5 emittiert worden ist und nachfolgend in Licht mit einem Durchmesser von 55 mm mittels einer Strahlaufwei tungsvorrichtung 7 konvertiert worden ist, für die Injektion in die Flüssigkristall-TVs 20 verwendet. Als mögliche Flüssigkristall-TVs können 5 überlagerte monochromatische 3- Inch TVs verwendet werden, die jeweils aus einer kommerziell verfügbaren Flüssigkristallplatte vom Transmissionstyp ge bildet werden, von denen ein Polarisationsfilter entfernt worden ist, wobei sie invers angeordnet werden. Eine Konvex linse L1, die einen Durchmesser von 120 mm aufweist und eine Brennweite von 200 mm, wird in Front der Flüssigkristall-TVs 20 angeordnet. In einem Abstand von 200 mm von der vorderen Oberfläche der Konvexlinse L1 wird eine kommerziell verfüg bare Glasscheibe 30 angeordnet, die ein schwarzes kreis förmiges Metallstück 31 mit einem Durchmesser von 0,5 mm aufweist, das an ihr bei der optischen Achse angehaftet ist. Dann wird in einem Abstand von 200 mm von der vorderen Ober fläche der Glasscheibe eine Fresnel-Konvexlinse L2 ange ordnet, welche eine Brennweite von 200 mm aufweist, und wel che 150 mm in der Breite und 200 mm in der Länge mißt. In dem Flüssigkristall TV 20 werden die Informationen, die die Tiefen-abgetasteten Querschnittsbilder betreffen, wie zuvor beschrieben dargestellt.

Wenn die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wie in der oben beschriebenen Bedingung gehaltert betrieben wird, dann wird ein dreidimensionales Bild, das aus 5 Quer schnittsbildern des zu beobachtenden Subjektes zusammenge setzt ist, auf der vorderen Oberfläche der Fresnel-Konvex linse L2 erscheinend hergestellt. Daher wird es dem Zu schauer 40 erlaubt, eine dreidimensionale Ansicht bei den Querschnitten des zu beobachtenden Subjekts 51 in der longi tudinalen Richtung zu haben.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine Anzeigevor richtung für dreidimensionale Bilder begrenzt, die es dem gebildeten Bild erlaubt, zu einer Zeit nur in einer Richtung beobachtet zu werden. Wenn eine Mehrzahl von derartigen An zeigevorrichtungen für dreidimensionale Bilder senkrecht zu einander aufgebaut wird und die entsprechenden leeren Räume für die Bildung eines dreidimensionalen Bildes derartig kom biniert werden, wie in Fig. 6 illustriert, dann kann ein und dasselbe dreidimensionale Bild simultan unter überlappenden Winkeln beobachtet werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise auf die zuvor beschriebene Ausführungsform begrenzt. Der Raumfilter, der in den vorangegangenen Ausführungsformen als Vorrichtung zum Entfernen der Direktflußkomponente des Lichts gezeigt worden ist, ist nicht auf eine Glasscheibe begrenzt, auf der ein kreisförmiges metallisches Stück in dem Teil angehaftet ist, der den Teil der optischen Achse und die Nähe davon ausschließt. Anstelle dessen kann auch eine Einrichtung ver wendet werden, die für die Verwendung von Holographie ange paßt ist und die es daher ermöglicht, nicht nur die Direkt flußkomponente, sondern auch das gitterähnliche Bild zu eli minieren, das durch die transparente Elektrode gebildet wird, so wie es in dem Raummodulationselement gefunden wird.

Die Quelle für das kollimierte Licht ist nicht notwendiger weise auf einen He-Ne Lasergenerator begrenzt, wie er in der vorigen Ausführungsform beschrieben worden ist. Jede Licht quelle, welche in der Lage ist, einen vollständig kol limierten Lichtstrahl zu erzeugen, kann anstelle dessen ver wendet werden. Die Verwendung der Konvexlinse und der Fresnel-Konvexlinse, welche zur Illustrierung in der obigen Ausführungsform beschrieben worden sind, ist nicht kritisch.

Anstelle dessen können andere optische Elemente, welche in der Lage sind, ein ähnliches Bild zu bilden, verwendet wer den.

Wie zuvor beschrieben, verwendet die vorliegende Erfindung ein dreidimensional konstruiertes Beobachtungsobjekt als zu beobachtendes Objekt in dem optischen Schlieren-System (Schlieren optical system), sie erzeugt ein dreidi mensionales Bild, das einem Phantombild ähnelt, das in der Richtung der Tiefe gesehen wird, sie verwendet nirgendwo in der gesamten Vorrichtung bewegliche Komponenten, sie er möglicht die Bildung eines dreidimensionalen Bildes, das nicht unter Emissionen von Flimmern oder Rauschen leidet, und sie sorgt für eine unfehlbare Anzeige von Tiefen-abge tasteter, dreidimensionaler Bildinformation. Darüberhinaus wird durch den Einsatz einer elektrooptischen Einrichtung für das zu beobachtende Objekt die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in die Lage gesetzt, eine Realzeitan zeige eines dreidimensionalen Bildes zu bewirken und eine Kolorierung des Bildes auf einfache Art und Weise zu erhal ten, ohne dabei die Nachteile in Kauf zu nehmen, die mit konventioneller Holographie verbunden sind. Im Gegensatz zu den konventionellen Techniken sorgt die vorliegende Er findung für eine virtuelle und fehlerfreie Tiefen-Abtastvor richtung für die Anzeige dreidimensionaler Bilder.

Zusammenfassend kann also festgehalten werden, daß die Tie fenabtastvorrichtung für die Anzeige dreidimensionaler Bil der in der Lage ist, ein dreidimensionales Bild ohne die Verwendung von Gläsern anzuzeigen. Die Vorrichtung umfaßt eine Projektionseinrichtung für kollimiertes Licht, um kol limiertes Licht zu projizieren und ein zu beobachtendes Ob jekt, durch das im wesentlichen alle Komponenten des kolli mierten Lichts hindurchtreten, ohne dabei Brechungen oder Beugungen zu induzieren, und das in sich Informationen auf weist, um zufällige Reflexionen des kollimierten Lichtes zu bewirken, die ein dreidimensionales Bild repräsentieren. Die Vorrichtung umfaßt des weiteren einen konvexen Kondensor großen Durchmessers, um das Licht zu konzentrieren, das durch das zu beobachtende Objekt hindurchgetreten ist, einen Raumfilter, der das Hindurchtreten von Licht nur in einem Bereich verhindert, der die optische Achse und die Nähe von ihr umfaßt, um die gerade fliegende Komponente des Lichts zu eliminieren, die über den konvexen Kondensor großen Durch messers eingeführt worden ist, sowie eine konvexe Abbil dungslinse großen Durchmessers, um das Licht zu fokussieren, das durch den Raumfilter hindurchgetreten ist, um ein drei dimensionales Bild zu bilden.

Claims

1. Eine Tiefen-Abtastvorrichtung für die Anzeige dreidi mensionaler Bilder, mit:
Projektionsvorrichtungen für kollimiertes Licht, um vollständig kollimiertes Licht zu projizieren;
einem zu beobachtenden Objekt, das virtuell alle Kompo nenten des kollimierten Lichts von den Projektionsvor richtungen für kollimiertes Licht passieren läßt, ohne dabei Brechungen und Beugungen zu induzieren, wobei das zu beobachtende Objekt in sich geschriebene Infor mationen enthält, um zufällige Reflexionen des kolli mierten Lichts zu bedingen, die ein dreidimensionales Bild repräsentieren;
Kondensorvorrichtungen, um durch das zu beobachtende Objekt hindurchgetretenes Licht zu konzentrieren;
Filtervorrichtungen zum Eliminieren einer Direktfluß komponente des Lichts, das auf sie mittels den Kondensorvorrichtungen projiziert worden ist; und
Abbildungsvorrichtungen zur Bildung eines dreidimen sionalen Bildes aus dem Licht, das durch die Filtervor richtungen hindurchgetreten ist.

2. Vorrichtungen nach Anspruch 1, worin das zu beob achtende Objekt ein Raummodulationselement vom Trans missionstyp ist, das derartig dreidimensional kon struiert ist, um es der in sich geschriebenen Infor mation zu erlauben, sequentiell mittels elektro optischer Steuervorrichtungen erneut geschrieben zu werden.

3. Eine Tiefen-Abtastvorrichtung für die Anzeige dreidi mensionaler Bilder, mit:
Projektionsvorrichtungen für kollimiertes Licht, um kollimiertes Licht zu projizieren, das aus monochroma tischem Licht der Farben Rot, Blau und Grün besteht;
einer Mehrzahl von zu beobachtenden Objekten, die vir tuell alle Komponenten des kollimierten Lichts von den Projektionsvorrichtungen für kollimiertes Licht passieren lassen, ohne dabei Brechungen oder Beugungen zu induzieren, wobei die zu beobachtenden Objekte in sich geschriebene Informationen aufweisen, um zufällige Reflexionen des kollimierten Lichts zu bedingen, die ein dreidimensionales Bild repräsentieren;
einer Mehrzahl von konvexen Kondensoren, welche ange paßt sind, Licht zu konzentrieren, das durch die zu be obachtenden Objekte hindurchgetreten ist;
Synthetisierungsvorrichtungen, um Licht von den kon vexen Kondensoren zu synthetisieren; und
einer Mehrzahl von abbildenden Konvexlinsen, um Licht von den Synthetisierungsvorrichtungen zu fokussieren und daher ein farbiges dreidimensionales Bild zu bil den.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin jedes der zu beob achteten Objekte ein Raummodulationselement vom Trans missionstyp ist, das dreidimensional konstruiert ist, um es der in sich geschriebenen Information zu erlau ben, sequentiell mittels elektrooptischer Steuervor richtungen erneut geschrieben zu werden.