DE10041053A1 - Objektivvorsatz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Objektivvorsatz zur Farbfilterung der Lichtstrahlen, die von einem Motivpunkt unter einem vorgegebenen Winkel in zwei verschiedene Richtungen ausgehen, und zur Überlagerung der beiden farbgefilterten Lichtstrahlen, mit einem ersten Farbfilter zur Farbfilterung des in die erste Richtung ausgehenden ersten Lichtstrahls, einem zweiten Farbfilter zur Farbfilterung des in die zweite Richtung ausgehenden zweiten Lichtstrahls, wobei sich der erste und der zweite Farbfilter in ihrer spektralen Durchlässigkeit unterscheiden, und einer Einrichtung zur Überlagerung der farbgefilterten ersten und zweiten Lichtstrahlen.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Objektivvorsatz zur Erzeugung von überlagerten Bildern nach dem Anaglyphenverfahren (Stereobilder), insbesondere zur Verwendung mit her­ kömmlichen Foto-/Film-/Videokameras.

Stand der Technik

Eine stereoskopische Bildwiedergabe erfolgt im Idealfall über eine vollständige Tren­ nung der Teilbilder für die beiden Augen. Schon jetzt liefern nach dem wellenlängense­ lektiven Anaglyphenverfahren aufgenommene stereoskopische Bilder bei der Wieder­ gabe auf Wiedergabemedien, wie herkömmlichen Fernseh-, PC-Bildschirmen oder LCD-Displays, etc. und der Verwendung von unterschiedlichen Farbfiltern für die beiden Augen, gewöhnlich in Form von sogenannten 3D-Brillen, eine zufriedenstellende Qua­ lität.

Dabei stehen gegenwärtig für die Bildaufnahme der getrennten Bilder (Halbbilder) fol­ gende Alternativen zur Verfügung: Die Bildaufnahme erfolgt entweder mit einer Foto- /Film-/Videokamera mit zwei Objektiven und unterschiedlichen Filtern, oder mit einer Foto-/Film-/Videokamera mit einem Objektiv und einem elektronisch aktiv gesteuerten Objektivvorsatz.

Diese oben genannten Bildaufnahmetechniken sind aber aufwendig und teuer, weshalb 3D-Bild- bzw. 3D-Filmdarbietungen noch keine weite Anwendung finden, obwohl der derzeitige Stand der Computertechnik schon eine weitgehende Nachbearbeitung auf­ genommener stereoskopischer Bilder erlaubt.

Angesichts dieser Nachteile ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen pas­ siven Objektivvorsatz bereitzustellen, der die obengenannten Probleme vermeidet.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch den Objektivvorsatz mit den Merkmalen von Anspruch 1 ge­ löst.

Demgemäß wird ein Objektivvorsatz zur Farbfilterung von Lichtstrahlen, die von einem Motivpunkt unter einem vorgegebenem Winkel in zwei verschiedene Richtungen aus­ gehen, und zur Überlagerung der beiden farbgefilterten Lichtstrahlen bereitgestellt, der die folgenden optische Elemente aufweist: einen ersten Farbfilter zur Farbfilterung des in die erste Richtung ausgehenden ersten Lichtstrahls, einen zweiten Farbfilter zur Farbfilterung des in die zweite Richtung ausgehenden zweiten Lichtstrahls, wobei sich der erste und der zweite Farbfilter in ihrer spektralen Durchlässigkeit unterscheiden, und eine Einrichtung zur Überlagerung der farbgefilterten ersten und zweiten Licht­ strahlen.

Durch die Verwendung dieses Objektivvorsatzes werden zwei aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtete Halbbilder des Motivs unterschiedlich farbgefiltert und an­ schließend überlagert, wobei sich die beiden Blickwinkel um den vorgegebenen Winkel unterscheiden. Dazu werden nur passive optische Elemente verwendet, was eine große Vereinfachung gegenüber den meisten aus der Technik bekannten Verfahren darstellt.

Die überlagerten Halbbilder können mit einer Kamera analog oder digital aufgenommen werden, z. B. auf einen Farbfilm oder in einem elektronischen Speicher, und/oder - je nach Bedarf - weiterverarbeitet und übertragen werden.

Um den Eindruck eines stereoskopisch wiedergegebenen Bildes zu erreichen, können die überlagerten Halbbilder über herkömmliche sog. Stereobrillen mit zu den Farbfiltern für das rechte und das linke Auge, die zu den Farbfiltern des Objektivvorsatzes kom­ plementär sind, getrennt werden.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Objektivvorsatzes ist zur Überlagerung der beiden farbgefilterten Lichtstrahlen ein Strahlteiler vorgesehen, wo­ durch sich ein sehr einfacher und kompakter Aufbau des Objektivvorsatzes erreichen lässt.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Objektivvorsat­ zes wird als Strahlteiler ein teildurchlässiger Spiegel verwendet, der einen der farbge­ filterten Lichtstrahlen (ohne Einschränkung der Allgemeinheit wird dieser hier als erster Lichtstrahl bezeichnet) wenigstens teilweise transmittiert. Ferner umfasst diese beson­ ders bevorzugte Weiterbildung einen Umlenkspiegel, der den anderen der beiden Licht­ strahlen (o. E. d. A.: zweiter Lichtstrahl), vor oder nach dessen Farbfilterung, in Richtung des teildurchlässigen Spiegels umlenkt, so dass der nun farbgefilterte Lichtstrahl dort wenigstens teilweise reflektiert wird. Der Umlenkspiegel und der teildurchlässige Spie­ gel sind dabei so vorgesehen, dass der wenigstens teilweise reflektierte farbgefilterte erste Lichtstrahl und der wenigstens teilweise transmittierte farbgefilterte zweite Licht­ strahl überlagert werden.

Teildurchlässige Spiegel sind kommerziell in vielen Spezifikationen erhältlich und stel­ len eine der preiswertesten Variante eines Strahlteilers dar. Die Differenz zwischen den Blickwinkeln für die beiden Teilbilder wird durch die Anordnung des Umlenkspiegels und des teildurchlässigen Spiegels zueinander vorgegeben.

Vorzugsweise sind in dieser Weiterbildung der Farbfilter für den am teildurchlässigen Spiegel transmittierten zweiten Lichtstrahl in den teildurchlässigen Spiegel integriert und/oder der Farbfilter für den am teildurchlässigen Spiegel reflektierten ersten Licht­ strahl in den Umlenkspiegel integriert.

Dadurch lässt sich der Aufbau des Objektivvorsatzes weiter vereinfachen, da keine Halterungen für die Filter vorgesehen werden müssen. Die Filter können in Form einer sein.

In einer alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Objektivvorsatzes wird als Strahlteiler ein Prismensystem verwendet.

Ein solches Prismensystem ist in der Regel zwar vergleichsweise kostenintensiver als die oben beschriebene Anordnung mit einem teildurchlässigen Spiegel, allerdings las­ sen sich damit der Aufbau des Objektivvorsatzes weiter vereinfachen sowie eine höhere Qualität der optischen Eigenschaften erreichen, da Lichtverluste herabgesetzt wer­ den können. Zudem ist ein solches System weniger anfällig gegen äußere Einflüsse wie Erschütterungen.

Aus denselben Gründen, wie oben argelegt, ist auch in dieser Weiterbildung vorzugs­ weise wenigstens einer der Farbfilter in das Prismensystem integriert.

Die wellenlängenselektiven Bereiche, in denen die beiden Farbfilter des erfindungsge­ mäßen Objektivvorsatzes wirksam sind, können je nach Zweckmäßigkeit gewählt wer­ den. Besonders bevorzugt sind jedoch die in der Regel beim Anaglyphenverfahren übli­ chen Filterkombinationen Rot/Grün bzw. Rot/Blau, da in diesen Fällen herkömmliche Stereobrillen zur stereoskopischen Betrachtung des erzeugten Bildes verwendbar sind. Dadurch ist es möglich, mit dem erfindungsgemäßen Objektivvorsatz aufgenommene Bilder problemlos mit schon existierenden Techniken der Weiterverarbeitung und Wie­ dergabe zu kombinieren.

Um bei einer Bildbetrachtung einen bestmöglichen räumlichen Eindruck gewinnen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die beiden Halbbilder für den Betrachter eine vergleich­ bare scheinbare Helligkeit aufweisen. Um dies ohne eine aufwendige Nachbearbeitung des aufgenommenen Bildes zu erreichen, sind die optischen Eigenschaften der im Ob­ jektivvorsatz verwendeten optischen Elemente bevorzugt derart vorgesehen, dass die von einem Motivpunkt ausgehenden, unterschiedlich farbgefilterten und anschließend überlagerten Lichtstrahlen in etwa vergleichbare Intensitäten aufweisen.

Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Weiterbildung kann die Helligkeitsanpas­ sung auch durch das Vorsehen von relativ zueinander verdrehbaren Linearpolarisatoren erfolgen.

In einer bevorzugten Weiterbildung sind dabei im Strahlengang des nach der Farbfilte­ rung (wegen der unterschiedlichen Absorption der Filter) helleren Lichtstrahls zwei Li­ nearpolarisatoren vorgesehen, von denen wenigstens einer drehbar ist. Durch Ände­ rung des Kreuzungswinkels der beiden Durchlassrichtungen kann die Helligkeit des durchgehenden Lichtstrahls reduziert werden.

In einer anderen bevorzugten Weiterbildung werden in den separaten Strahlengängen der noch nicht überlagerten Strahlen jeweils ein Linearpolarisator und ein weiterer Linearpo­ larisator im Strahlengang der überlagerten farbgefilterten Lichtstrahlen (10f, 20f) vorge­ sehen sind, wobei wenigstens zwei Linearpolarisatoren drehbar sind. Auch hier kann durch Ändern der jeweiligen Kreuzungswinkel die Helligkeit der resultierenden Halbbil­ der aufeinander abgestimmt werden.

Bevorzugt ist der erfindungsgemäße Objektivvorsatz so eingerichtet, dass er - unter Umständen unter Zuhilfenahme eines Adapters - als Aufsatz an Objektiven herkömmli­ cher Foto- und/oder Film- und/oder Videokameras verwendet werden kann. Dadurch können anstatt der üblicherweise beim Anaglyphenverfahren verwendeten teuren Spe­ zialkameras gewöhnliche Foto-/Film-/Videoausrüstungen verwendet werden. Dies kann zu einer deutlichen Verbreiterung dieser Technik führen, da sie in diesem Fall ohne größeren technischen oder finanziellen Aufwand dem Laien zugänglich wäre, während sie bisher auf Spezialisten und dadurch im Wesentlichen auf kommerzielle Anwendun­ gen beschränkt war.

Dasselbe trifft noch mehr für eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungs­ gemäßen Objektivvorsatzes zu, der so eingerichtet ist, dass er bei den herkömmlichen Foto-/Film-/Videokameras die Verwendung der jeweiligen herkömmlichen Farbfilme zur Aufzeichnung stereoskopischer Bilder erlaubt. Dadurch kann eine herkömmliche Aus­ rüstung dazu verwendet werden, wahlweise "normale" Aufnahmen oder stereoskopi­ sche Aufnahmen zu machen, wobei zwischen "normalen" und "stereoskopischen" Be­ trieb im Idealfall durch einen einfachen Handgriff gewählt werden kann.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Objektivvorsatz gemäß der vorliegenden Erfin­ dung mit einer schematischen Darstellung des Strahlengangs.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 den erfindungsgemäßen Objektivvorsatz, welcher auf ein nur schematisch angedeutetes Objektiv 2 aufgesetzt ist.

Im Fall von herkömmlichen Objektiven kann die Verbindung zwischen dem Objektivvor­ satz 1 und dem Objektiv 2 über die üblicherweise für Filter vorgesehenen Schraubge­ winde erfolgen. Es sind aber auch andere Verbindungsmöglichkeiten, wie z. B. Bajonett­ verbindungen möglich.

Eine alternative Ausführungsform sieht vor, den Objektivvorsatz 1 vor den Linsen eines Objektivs 2 in dessen vorderen Teil zu integrieren. Mit einem solchen Objektiv könnten dann zwar keine "normalen" Bilder gemacht werden, diese Ausführungsform ist aber dann vorzuziehen, wenn eine Kameraausrüstung ausschließlich zur Aufnahme von "Ste­ reobildern" verwendet werden soll.

In der Fig. 1 ist das Objektiv 2 mit dem aufgesetzten Objektivvorsatz auf ein Objektfeld gerichtet, wobei zur besseren Übersichtlichkeit nur ein einziger Motivpunkt P einge­ zeichnet ist.

Im Objektivvorsatz 2 sind unter anderem ein Umlenkspiegel 111 und ein teildurchlässi­ ger Spiegel 100 vorgesehen. Diese sind so angeordnet, dass von dem Motivpunkt P in zwei sich um einen Winkel ϕ unterscheidende Richtungen ausgehende Lichtstrahlen 10 und 20 nach Durchgang durch den Objektivvorsatz 2 und Eintritt in das Objektiv 2 über­ lagert sind.

Die zwei unterschiedlichen Richtungen entsprechen unterschiedlichen Blickwinkeln, wo­ bei der Winkel ϕ die Differenz der beiden Blickwinkel bezeichnet. Der Winkel ϕ bestimmt den räumlichen Eindruck, der bei stereoskopischer Betrachtung eines unter Verwen­ dung des erfindungsgemäßen Objektivvorsatzes 2 aufgenommenen Bildes/Filmes ent­ steht.

Der Umlenkspiegel 111 und der teildurchlässige Spiegel 100 allein würden gemäß der in Fig. 1 skizzierten Anordnung nur für eine Überlagerung der Strahlen 10 und 20 sorgen. Für eine stereoskopisch verwertbare Aufnahme müssen aber die überlagerten Strahlen des Motivpunkts P, oder entsprechend, die überlagerten Halbbilder des gesamten Mo­ tivs, unterschiedlich farbgefiltert sein, d. h. die überlagerten Strahlen 10f und 20f müssen eine unterschiedliche spektrale Zusammensetzung aufweisen.

Deshalb sind vor der Überlagerung der Strahlen in den jeweiligen Strahlengängen ver­ schiedene Farbfilter 15 und 25 vorgesehen, von denen der eine vorzugsweise ein Rot­ filter, der andere vorzugsweise ein Grün- oder Blaufilter ist.

In der skizzierten Ausführungsform sind die Filter 15 und 25 als Filterfolien auf die Ober­ fläche des Umlenkspiegels 111 bzw. auf der dem Umlenkspiegel abgewandten Oberflä­ che des teildurchlässigen Spiegels 100 vorgesehen.

Die Filter können aber an einer beliebigen Position vor der Überlagerung der Teilstrah­ len vorgesehen sein, z. B. an den Eintrittsfenstern 12 und 22 des Objektivvorsatzes 1 o­ der an einer anderen geeigneten Position im Strahlengang. Besonders bevorzugt sind optische Elemente aus gefärbten Gläsern, die zugleich mit der Strahlführung auch eine Strahlfilterung bewirken.

Mit dem erfindungsgemäßen Objektivvorsatz kann das Anaglyphenverfahren zur Aufnahme stereoskopischer Bilder auf herkömmliche Foto-/Film-/Videoausrüstungen ausgeweitet werden. Insbesondere sind keinerlei elektronische oder andere Verfah­ ren notwendig, um die aufgenommenen Bilder/Filme weiter zu verarbeiten. Damit ist mit herkömmlichen Wiedergabemedien, wie Papierbildern, Projektoren und Leinwän­ den, Bildschirmen, Displays, etc., eine 3D-Wiedergabe möglich, wobei gegenüber der "normalen" 2D-Wiedergabe als einziges "Zusatzgerät" eine sogenannte Stereo­ brille mit zu den Filtern des Objektivvorsatzes komplementären Filtern erforderlich ist.

Der erfindungsgemäße Objektivvorsatz ermöglicht somit eine erhebliche Vereinfa­ chung gegenüber den zur Zeit praktizierten 3D-Techniken, mit denen ein gegenüber der 2D-Standardtechnik nicht unerheblicher zusätzlicher Arbeits-, Zeit- und Geldauf­ wand verbunden ist, was die Ursache dafür ist, dass Stereowiedergaben z. B. in Ki­ nos zur Zeit noch vergleichsweise wenig verbreitetet sind.

Claims (12)

1. Objektivvorsatz (1) zur Farbfilterung der Lichtstrahlen (10, 20), die von einem Mo­ tivpunkt (P) unter einem vorgegebenem Winkel (ϕ) in zwei verschiedene Richtun­ gen ausgehen, und zur Überlagerung der beiden farbgefilterten Lichtstrahlen (10f, 20f), mit:
einem ersten Farbfilter (15) zur Farbfilterung des in die erste Richtung ausgehen­ den ersten Lichtstrahls (10),
einem zweiten Farbfilter (25) zur Farbfilterung des in die zweite Richtung ausge­ henden zweiten Lichtstrahls (20), wobei sich der erste und der zweite Farbfilter in ihrer spektralen Durchlässigkeit unterscheiden, und
einer Einrichtung (100) zur Überlagerung der farbgefilterten ersten und zweiten Lichtstrahlen (10f, 20f).

2. Objektivvorsatz nach Anspruch 1, in welchem ein Strahlteiler (100) zur Überlage­ rung der beiden farbgefilterten Lichtstrahlen (10f, 20f) vorgesehen ist.

3. Objektivvorsatz nach Anspruch 2, mit
einem Umlenkspiegel (111), und
einem teildurchlässigen Spiegel (100) als Strahlteiler, wobei
der Umlenkspiegel (111) den ersten Lichtstrahl (10) zur Reflexion am teildurchläs­ sigen Spiegel (100) umlenkt, der teildurchlässige Spiegel (100) den farbgefilterten ersten Lichtstrahl (10f) wenigstens teilweise reflektiert, den farbgefilterten zweiten Lichtstrahl (20f) wenigstens teilweise transmittiert, und der Umlenkspiegel (111) und der teildurchlässige Spiegel (100) so vorgesehen sind, dass der wenigstens teilweise reflektierte farbgefilterte erste Lichtstrahl (10f) und der wenigstens teil­ weise transmittierte farbgefilterte zweite Lichtstrahl (20f) überlagert werden.

4. Objektivvorsatz nach Anspruch 3, in welchem der zweite Farbfilter (25) für den am teildurchlässigen Spiegel (100) transmittierten zweiten Lichtstrahl (20f) im teil­ durchlässigen Spiegel (100) integriert ist und/oder der erste Farbfilter (15) für den am teildurchlässigen Spiegel (100) reflektierten ersten Lichtstrahl (10f) im Um­ lenkspiegel (111) integriert ist.

5. Objektivvorsatz nach Anspruch 2, in welchem der Strahlteiler ein Prismensystem umfasst.

6. Objektivvorsatz nach Anspruch 5, in welchem wenigstens ein Farbfilter (15, 25) im Prismensystem integriert ist.

7. Objektivvorsatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in welchem einer der beiden Farbfilter (15; 25) ein Rotfilter und der andere Filter (25; 15) ein Grün- oder Blaufilter ist.

8. Objektivvorsatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in welchem die optischen Elemente (15, 25, 100, 111) optische Eigenschaften aufweisen derart, dass die beiden farbgefilterten überlagerten Lichtstrahlen (10f, 20f) im Wesentli­ chen gleiche Intensitäten aufweisen.

9. Objektivvorsatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in welchem zur Helligkeitsanpassung der beiden farbgefilterten überlagerten Lichtstrahlen (10f, 20f) im Strahlengang des nach der Farbfilterung helleren Lichtstrahls zwei Linear­ polarisatoren vorgesehen sind, von denen wenigstens einer drehbar ist.

10. Objektivvorsatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in welchem zur Helligkeitsanpassung der beiden farbgefilterten überlagerten Lichtstrahlen (10f, 20f) im Strahlengang der getrennten Lichtstrahlen jeweils ein Linearpolarisator und ein weiterer Linearpolarisator im Strahlengang der farbgefilterten überlagerten Lichtstrahlen (10f, 20f) vorgesehen sind, wobei wenigstens zwei Linearpolarisato­ ren drehbar sind.

11. Objektivvorsatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, einsetzbar auf Objektiven herkömmlicher Foto- und/oder Film- und/oder Videokameras.

12. Objektivvorsatz nach Anspruch 11, wobei in den herkömmlichen Foto-/Film-/Vi­ deokameras die jeweiligen herkömmlichen Farbfilme zur Aufzeichnung stereosko­ pischer Bilder verwendbar sind.