DE10130518B4

DE10130518B4 - Verfahren und Mittel zur Aufnahme und Wiedergabe von Stand- und bewegten Bildern in drei Dimensionen

Info

Publication number: DE10130518B4
Application number: DE10130518A
Authority: DE
Inventors: Peter Kasprowitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: DE10130518A1

Abstract

Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe von Standbildern und bewegten Bildern in drei Dimensionen, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Spiegelanordnung (2) mehrere versetzte Einzelansichten eines Objektes (9) erzeugt und abfotografiert oder gefilmt werden, die dann zur Wiedergabe über eine weitere Anordnung und eine teildurchlässige Ablenkscheibe (3) auf ein retroreflektierendes Medium (4) so projiziert werden, dass für jedes Auge eines Betrachters (10) eine Einzelansicht des Objektes (9) durch die teildurchlässige Ablenkscheibe (3) an einer bestimmten Position im Raum sichtbar wird.

Description

Die bisherigen Verfahren zur Präsentation von Bildern mit räumlicher Tiefenwirkung haben drei wesentliche Nachteile:
Entweder es sind Brillen notwendig (Polarisationsfilter, Rot/Grünfilter usw.) oder es können zwar bewegte, aber keine Standbilder mit räumlicher Tiefe dargestellt werden (Kuppelprojektion). Holographien haben den Nachteil, dass nur im Laserlicht aufgenommen werden kann und die Datenmenge so immens ist, dass die bisherigen Bandbreiten zur Übertragung nicht ausreichen.
Aus Takanori Okoshi, „Three-Dimensional Displays", Proceedings of the IEEE, Vol. 68, No5, (1980), S. 548-564 ist bekannt, dreidimensionale Ansichten mittels mehrerer Projektoren zu erzeugen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es dreidimensionale Ansichten mittels einer Kamera aufzunehmen und mittels eines Projektors wiederzugeben.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie den Merkmalen des Nebenanspruchs 4 gelöst.
Das neue Verfahren ermöglicht:

1. Aufnahmen bei Normallicht
2. Räumliche Tiefenwirkung bei Standbildern
3. Räumliche Tiefenwirkung bei bewegten Bildern

Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels/Versuchsaufbaus.
Zur Aufnahme eines Objekts 9 wird eine Spiegelanordnung benötigt, die aus einzelnen quadratischen Spiegeln 2 mit drei cm Seitenlänge besteht und in 4 Reihen zu je 6 Stück (variabel) auf einer Grundplatte 1 rasterartig befestigt sind (1) Die einzelnen Spiegel 2 müssen rechtwinklig zur Winkelhalbierenden auf zwei Fluchtpunkte 5/6 exakt ausgerichtet sein (2)
Im Versuchsaufbau beträgt die Entfernung des einen Fluchtpunktes 5 zum Mittelpunkt der Spiegelanordnung 60 cm, der zweite Fluchtpunkt 6 ist 200 cm entfernt.
Beide laufen in einem Winkel von 36° auseinander, wobei der erste Fluchtpunkt 5 senkrecht über dem Mittelpunkt der Spiegelanordnung steht.
Betrachtet man nun die Spiegelanordnung mit einem Auge von dem ersten Fluchtpunkt 5 aus, sieht man in den einzelnen Spiegeln 2 leicht unterschiedliche Ansichten eines 200 cm entfernten anvisierten Objekts 9.
Durch die Veränderung des Abstands Auge/Spiegelanordnung kann nun auf unterschiedliche Entfernungen eines anvisierten Objekts 9 eingegangen werden.
Anstelle des Auges wird nun mit einer Kamera 7 die Spiegelanordnung mit den sich 24-fach spiegelnden leicht unterschiedlichen Ansichten des Objekts 9 abfotografiert/gefilmt (3)
Zur Betrachtung des Objekts 9 wird das aufgenommene Bild (in diesem Fall ein Diapositiv) mit einem Projektor 8 vom ersten Fluchtpunkt 5 aus auf dieselbe Spiegelanordnung projiziert, so dass jeder Einzelspiegel 2 das ihm zugeordnete Bild spiegelt.
Der gespiegelte Strahlengang wird im weiteren Verlauf mit einer dünnen Glasscheibe 3 abgelenkt und auf ein retreflektierendes Medium 4 (Reflexionsfolie) gerichtet.
Betrachtet wird das Bild durch die ablenkende Glasscheibe 3 hindurch auf der Reflektionsfolie 4. Dabei entspricht der beste Betrachtungsabstand der Länge der Strecke Projektor (über Spiegel und Glasscheibe) zur Reflexionsfolie. Im Versuchsaufbau sind das 2,6 m (4).
Der Ausschnitt im Raum von dem aus der dreidimensionale Effekt beobachtbar ist entspricht in Höhe und Breite der Größe der gesamten Spiegelanordnung 1. Der Betrachtungsabstand kann um ca. 0,5 m variieren.
Bei einer horizontalen Spiegelreihe von 6 Spiegeln (3/3 cm, 0,5 cm Abstand voneinander) erzeugt diese Anordnung für den normalen Augenabstand 10 fortlaufende stereoskopische Ansichten auf einer Gesamtbreite von ca. 18 cm (Jeweilige stereoskopische Ansichten über Spiegel Nr. 1 und Nr. 3; Nr. 2 und Nr. 4; Nr. 3 und Nr. 5; Nr. 4 und Nr. 6) (5).
4 horizontale Reihen untereinander erlauben einen Höhenunterschied der Betrachtung von ca. 11 cm (4).
Weitere Ausführungen zum System und Variationen:
Das Aufnahmesystem ist variabel in bezug auf die Größe der Einzelspiegel, die rasterartige Anordnung muss allerdings proportional zu der Anordnung der Wiedergabeeinheit sein.
Bewegte Bilder mit wechselnden Objektabständen können aufgenommen werden indem die Entfernungsverstellung Kamera/Spiegelanordnung mit dem Zoomobjektiv der Kamera 7 in der Weise gekoppelt ist, dass eine immer gleich große Abbildung der Spiegelanordnung 2 gewährleistet ist.
Das Wiedergabesystem ist variabel durch Objektive mit verschiedenen Brennweiten. Dadurch kann die Entfernung Betrachter/Reflektionsfolie angepasst oder verändert werden.
Insgesamt kann durch eine größere Anzahl von Einzelspiegeln, im horizontalen wie im vertikalen Bereich, der Ausschnitt im Raum, von dem aus der dreidimensionale Effekt sichtbar ist, vergrößert werden. Grenzen bildet hier allerdings das Auflösungsvermögen des Filmmaterials (je mehr Spiegel, desto mehr, aber kleinere Einzelbilder).
Die nicht ganz vermeidbaren Sprünge bei der Betrachtung mit bewegtem Kopf werden minimiert, wenn der Hauptteil des dreidimensionalen Bildes auf der Höhe der Ebene der Reflexionsfolie 4 erscheint.
Die spiegelverkehrte Ansicht des Bildes kann durch einen weiteren Spiegel entweder im Strahlengang der Aufnahme oder der Wiedergabe ausgeglichen werden.
Für manche Anwendungen ist es sinnvoll nur mit einer horizontalen Reihe von Ansichten zu arbeiten.
Hierbei muss aber beachtet werden, dass der Betrachtungsausschnitt im Raum nur ein schmales Band von ca. 3 cm Höhe ist.
Um dieses Band zu vergrößern gibt es verschiedene Möglichkeiten:

a) Eine oder zwei weitere Ablenkscheiben die auf die Höhe der Betrachtung ausgerichtet werden müssen,
b) horizontal ausgerichtete Lentikularlinsen
c) mit horizontal verlaufenden Rillen oder Linien versehene Folien oder Scheiben die das Licht nur vertikal streuen
d) holographisch hergestellte Diffractionsfolien (Farbenspiele)

Die Möglichkeiten b, c, d sind im direkten Kontakt mit der Reflektionsfolie zu verwenden.
Anwendungsmöglichkeiten
Grundsätzlich eignet sich das System für alle dreidimensionalen Vorführungen für eine Person mit einem Abstand zur Projektionsebene wie man sie auch vom Fernsehen gewohnt ist.
Mehr Einzelspiegel wären in der Lage zumindest einem kleinen Kreis von Personen eine jeweils leicht veränderte dreidimensionale Ansicht zu liefern.
Einzelne Anwendungen sind weit gefächert und können an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
Vorstellbar sind z. B.:

• Vorführgeräte für eine Person im Bereich Vergnügungspark oder Rummelplatz
• Werbewirksame Projektionen in Schaufenstern
• Spiele durch computergenerierte Einzelansichten
• Projektionen in Ausstellungen mit einem breiten Feld für künstlerisches Schaffen
• Übertragung durch einen Fernsehkanal, Wiedergabe über einen Videoprojektor und dem beschriebenen System.

Claims

Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe von Standbildern und bewegten Bildern in drei Dimensionen, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Spiegelanordnung (2) mehrere versetzte Einzelansichten eines Objektes (9) erzeugt und abfotografiert oder gefilmt werden, die dann zur Wiedergabe über eine weitere Anordnung und eine teildurchlässige Ablenkscheibe (3) auf ein retroreflektierendes Medium (4) so projiziert werden, dass für jedes Auge eines Betrachters (10) eine Einzelansicht des Objektes (9) durch die teildurchlässige Ablenkscheibe (3) an einer bestimmten Position im Raum sichtbar wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche erzeugten Einzelansichten rasterförmig neben- und untereinander angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aufnahmen mit wechselnden Objektabständen die Entfernungsverstellung einer Kamera (7) zur Spiegelanordnung (2) derart mit einem Zoomobjektiv dieser Kamera (7) gekoppelt wird, dass eine immer gleich große Abbildung der Spiegelanordnung (2) gewährleistet ist.
Anordnung zur Aufnahme und Wiedergabe von Standbildern und bewegten Bildern in drei Dimensionen, gekennzeichnet durch • eine Spiegelanordnung (2), die mehrere versetzte Einzelansichten eines Objektes (9) erzeugt, • einer Kamera (7) zur Aufnahme der Einzelansichten des Objektes (9), und • Mittel, mit denen die Einzelansichten des Objektes (9) auf ein retroreflektierendes Medium (4) so projiziert werden, dass für jedes Auge eines Betrachters (10) eine Einzelansicht des Objektes (9) durch eine teildurchlässige Ablenkscheibe (3) an einer bestimmten Position im Raum sichtbar wird.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche erzeugten Einzelansichten rasterförmig neben- und untereinander angeordnet sind.