DE102004016762A1

DE102004016762A1 - 3-D-Projektionssystem mit einer Bildquelle und/oder einem Bildanzeigegerät

Info

Publication number: DE102004016762A1
Application number: DE102004016762A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2006-01-12
Also published as: WO2005096637A1

Abstract

Ein- und mehrkanaliges Projektionssystem mit mindestens einem Bildanzeigegerät und/oder mindestens einem Bildaufnahmegerät dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bildaufnahmegerät (u.a. Kamera) oder Bilderzeugungsgerät (u.a. PC/Workstation) eine Bildsignal erzeugt, welches sowohl die Objektansicht des rechten und linken Auges horizontal oder vertikal nebeneinander enthält. Diese Objektansichten werden dabei mit mindestens einem Bildanzeigegerät (u.a. Grossbildprojektor) derart dargestellt, das sich die Ansichten der rechten und linken Augen innerhalb der Bilddarstellung wieder in einer reellen Ansicht der darzustellenden Objektes überlagern.

Description

Bei dreidimensionale Projektionen ist es üblich, sowohl mehrere Kameras oder Datenquellen als auch mehrere Bildanzeigegeräte zu verwenden. Hierbei werden für jeweils eine Betrachtungsansicht des menschlichen Auges eine Kamera oder Datenquelle zur Bildaufzeichnung/-wiedergabe und jeweils ein Bildanzeigegerät zur Anzeige des jeweiligen Bildes (rechte oder linke Ansicht) verwendet.
In der genannten Erfindung kann sowohl die Bildaufzeichnung, als auch die Bildanzeige mit nur jeweils einem Gerät realisiert werden.
Bei der Bildaufzeichnung wird

– ein aus mindestens zwei Umlenkspiegeln bestehender Vorsatz gemäss Zeichnung 1 + 3 zur Kamera verwendet, welcher die Hälfte des aufgezeichneten/angezeigten Bildes jeweils zur Darstellung des linken und rechten Auges horizontal oder vertikal nebeneinander vorsieht.
– zur Verbesserung der Formatdarstellung wird/werden die Aufzeichnungskameras gemäss Zeichnung 1 + 3 + 4 um 90° gedreht.
– ein Bildteiler gemäss Zeichnung 2 + 4 zur Darstellung/Aufzeichnung der von mindestens zwei Kameras aufgezeichneten linken und rechten Ansicht verwendet.

Bei der Aufzeichnung/Anzeige von zwei Betrachtungsansichten (Ansicht rechtes und linkes Auge eines Objektes) mit nur einer z.B. Videokamera werden zwei Spiegel gemäss Zeichnung 1 so angeordnet, dass die Hälfte der Objektivöffnung horizontal oder vertikal durch einen Spiegel im Winkel von ca. 45° zur Kameraachse abgedeckt wird. So dann wird im ähnlichen Winkel (reduziert um den Versatz der Betrachtung der Augen) ein zweiter Spiegel so angeordnet, dass das Objekt der Anzeige/Aufzeichnung mit Betrachtungsversatz und mit dem entsprechenden Augenabstand auf das Objektiv gespiegelt wird. Somit wird gleichzeitig die rechte und linke Betrachtungsansicht gezeigt/aufgezeichnet. Bei Drehung der Kamera um 90° zur Betrachtungsebene werden die aufgezeichneten Bilder vertikal nebeneinander liegend dargestellt.
Wenn die Aufzeichnung/Anzeige mit zwei z.B. Videokameras und einem Bildanzeigegerät gemäss Zeichnung 2 ausgeführt wird, so sind die Bildsignale der jeweiligen Augenansicht einem Bildteiler zuzuführen, der diese zwei Betrachtungsansichten zu einem Bildsignal mit horizontal oder vertikal nebeneinander liegenden Objektansichten verarbeitet. Somit können beide Betrachtungsansichten synchron dargestellt, aufgezeichnet und wiedergegeben werden.
Um nur eine z.B. Videokamera zur Aufzeichnung der rechten und linken Bildansicht zu verwenden gemäss Zeichnung 3 und dabei die Formatausnutzung von Bildaufzeichnungsgeräten/-darstellungsgeräten zu verbessern, wird ein Optikvorsatz gemäss Zeichnung 7 verwendet. Dieser Vorsatz, bestehend aus z.B. 4 Spiegeln, ermöglicht es die z.B. Videokamera um 90° in der Betrachtungsachse zu drehen und somit bei vorgenommener Bildteilung mit dem genannten Optikvorsatz dennoch ein Seitenverhältnis ähnlich dem Videoformat (4:3) zu erhalten. Man erhält somit eine Bildsignal mit sowohl rechter als auch linker Betrachtungsansicht und kann nun auf einfache Weise die beiden Objektansichten mit nur einem z.B. Grossbildprojektor als Bildanzeigegerät gemäss Zeichnung 5 + 6 in dreidimensionaler Darstellung durch Projektion der rechten und linken Ansicht auf dieselbe Projektionsfläche zeigen. Hierzu wird im oder am Projektor eine geeignete Filtervorrichtung (z.B. Interferenzfilter oder Polarisationsfilter o.ä.) angebracht, die die Zuordnung der jeweiligen Ansicht zum entsprechenden Auge gemäss ausreichend bekannter Verfahren vornimmt.
Weitergehend können bei der Aufzeichnung/Anzeige mit zwei z.B. Videokameras diese um 90° in der Betrachtungsachse gedreht werden. Diese Bildsignale werden dann gemäss Zeichnung 4 auf einen Bildteiler gegeben um dann gemäss Zeichnung 5 + 6 mit entsprechenden Filterverfahren dreidimensional betrachtet zu werden oder aufgezeichnet werden zu können. Hierdurch entfällt die ansonsten notwendige Synchronisation der Bildaufzeichnungsgeräte, da die rechte und linke Objektansicht gleichzeitig in einem Bild aufgezeichnet wird.
Zur Darstellung der mit Zeichnung 1 + 2 + 3 + 4 genannten Bildaufzeichnungsverfahren/-anzeigeverfahren erfolgt gemäss Zeichnung 5 + 6. Hierbei wird gemäss Zeichnung 5 das Einganssignal (Videokamera, PC Daten, DVD, Festplattenrekorder o.ä. Bilddatenspeicher oder -erzeuger) eines Bildanzeigegerätes, welches sowohl die Bildinformation für das rechte als auch für das linke Auge nebeneinander enthält, so dargestellt, dass eine mit Hilfe von zwei in einem zu definierenden Winkel zueinander montierten Umlenkspiegeln dieses Bildsignal an einer Projektionsfläche übereinandergelagert dargestellt wird. Der Winkel der Spiegel zueinander ergibt sich aus dem Projektionsabstand des Bildanzeigegerätes zur Projektionsfläche. Dieser sollte zudem variabel ausgeführt sein, um unterschiedliche Projektionsgrössen in mobilen Anlagen realisieren zu können.
Die Bilddarstellung gemäss Zeichnung 6 erfolgt derart, dass das Eingangssignal (Videokamera, PC Daten, DVD, Festplattenrekorder o.ä. Bilddatenspeicher oder -erzeuger) eines Bildanzeigegerätes, welches gleichzeitig die Bildinformation für das rechte und linke Auge nebeneinander enthält, unter Verwendung von mindestens drei Umlenkspiegeln gemäss Zeichnung 6 vorgenommen wird. Bei diesem Verfahren werden die nebeneinander liegenden Bilder für das rechte und linke Auge unter Verwendung eines mit einem zusätzlichen Umlenkspiegel erweiterten Periskope auf die Projektionsfläche geleitet. Der erste Spiegel leitet die Bildteile beider Augenansichten auf den zweiten und dritten Spiegel gleichzeitig um. Diese zwei Spiegel (2 + 3) teilen nun am Ansatz dieser zueinander die Bildinformation auf und spiegeln diese derart auf die Projektionsfläche um, so dass sich die Ansicht des linken und rechten Auges wieder überlagert. Der Winkel der Spiegel 2 + 3 ergibt sich aus dem Abstand der Projektionsfläche zum Bildanzeigegerät und sollte variabel gehalten sein. Bei entsprechender Verwendung von Filtern (z.B. Interferenz oder Polarisation o.ä.), zur Trennung und Zuordnung der Bildteile zum entsprechenden Auge, lassen sich somit einfache und kostengünstige dreidimensionale Bildbetrachtungssystem realisieren.
Zum Ausgleich der leichten geometrischen Differenzen der Verfahren nach Zeichnung 5 +6 bei der Überlagerung der Einzelbilder (rechts und links), wird ein Verfahren gemäss Zeichnung 8 verwendet. Hierbei wird mindestens eines der Bildanzeigegeräte derart ergänzt, das Teile oder das gesamte Bild vor oder nach einer der Umspiegelungen durch eine Platte geleitet wird, die in der Lage ist durch deren entsprechenden Aufbau und Montage die Bildgeometrie leicht zu beeinflussen. Durch den unterschiedlichen Eintrittswinkel des Lichtstrahles an unterschiedlich gebogenen Bereichen der Korrekturplatte nach Zeichnung 8/II durch eine entsprechende Verformung dieser Korrekturplatte ist es möglich, den Austrittspunkt aus der Platte leicht zu verschieben, um somit eine entsprechende leichte geometrische Korrektur sowohl horizontal als auch vertikal vornehmen zu können.
Je stärker die Platte durch eine entsprechende Montage eine gekrümmte Form zum Aussenbereich hin annimmt, je stärker ist die Ablenkung des Lichtstrahles an dieser Stelle im Verhältnis zum geraden Durchgang des Lichtstrahles durch die Platte. Je nach Verformung dieser Platte können leichte geometrische Korrekturen der Einzelbilder oder auch gesamter Projektionsbilder bei Projektionen mit mindestens einem und mehr Bildanzeigegeräten vorgenommen werden. Dieses Verfahren eignet sich besonders zur Korrektur und Anpassung der geometrischen Differenzen zwischen mindestens einem und mehr übereinander oder aneinander gelagerten Bildern von Digitalprojektoren (z.B. LCD, Lcos, Ila, D-Ila, DLP u.ä.).
Ein- und mehrkanalige Projektionssysteme bei denen durch Anzeige und/oder Speicherung von gleichzeitig rechter und linker Betrachtungsansicht eines Betrachters eines reellen oder virtuellen Objektes eine erhebliche Vereinfachung der Systeme erzielt wird

Claims

Ein- und mehrkanaliges Projektionssystem mit mindestens einem Bildanzeigegerät und/oder mindestens einem Bildaufnahmegerät dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bildaufnahmegerät (u.a. Kamera) oder Bilderzeugungsgerät (u.a. PC/Workstation) eine Bildsignal erzeugt, welches sowohl die Objektansicht des rechten und linken Auges horizontal oder vertikal nebeneinander enthält. Diese Objektansichten werden dabei mit mindestens einem Bildanzeigegerät (u.a. Grossbildprojektor) derart dargestellt, das sich die Ansichten der rechten und linken Augen innerhalb der Bilddarstellung wieder in einer reellen Ansicht der darzustellenden Objektes überlagern.
Ein- und mehrkanaliges Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von mindestens zwei Spiegeln gemäss Zeichnung 1 die mögliche Anzeigefläche/Aufnahmefläche des Bildaufzeichnungsgerätes (z.B. Kamera) zur Hälfte die Ansicht des rechten Betrachtungspunktes und zur anderen Hälfte die Ansicht des linken Betrachtungspunktes darstellt oder aufzeichnet. Die Ausrichtung des Bildaufzeichnungsgerätes kann dabei sowohl horizontal als auch vertikal ausgerichtet sein.
Ein- und mehrkanaliges Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäss Zeichnung 2 + 4 unter Verwendung von mindestens zwei Bildaufzeichnungsgeräten und einem Bildteiler mit mindestens zwei Bild-Teilflächen die rechte und linke Objektansicht gleichzeitig angezeigt oder aufgezeichnet werden kann. Die Ausrichtung des Bildaufzeichnungsgerätes kann dabei sowohl horizontal als auch vertikal ausgerichtet sein.
Ein- und mehrkanaliges Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäss Zeichnung 3 unter Verwendung von mindestens einem Bildaufzeichnungsgerät und mindestens einem Teilbildspiegel gemäss Zeichnung 7 die gleichzeitige Anzeige/Aufnahme von beiden Objektansichten (Ansicht des rechten und linken Auges) erfolgt und die mögliche Anzeigefläche/Aufnahmefläche des Bildaufzeichnungsgerätes (z.B. Kamera) zur Hälfte die Ansicht des rechten Betrachtungspunktes und zur anderen Hälfte die Ansicht des linken Betrachtungspunktes darstellt oder aufzeichnet. Die Ausrichtung des Bildaufzeichnungsgerätes kann dabei sowohl horizontal als auch vertikal ausgerichtet sein.
Ein- und mehrkanaliges Projektionssystem nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass gemäss Zeichnung 5 unter Verwendung von mindestens einem Bildanzeigegeräte, mindestens einer Projektionsfläche, mindestens zwei Umlenkspiegeln und geeigneten Filterverfahren, um die angezeigten Bilder der rechten und linken Ansicht übereinander lagernd, betrachten zu können.
Ein- und mehrkanaliges Projektionssystem nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass gemäss Zeichnung 6 unter Verwendung von mindestens einem Bildanzeigegeräte, mindestens einer Projektionsfläche, mindestens drei Umlenkflächen und geeigneten Filterverfahren, um die angezeigten Bilder der rechten und linken Ansicht übereinander lagernd, betrachten zu können.
Ein- und mehrkanaliges Projektionssystem nach Ansprüchen 5 + 6, dadurch gekennzeichnet, dass gemäss Zeichnung 8 unter Verwendung von mindestens einer geeigneten Vorrichtung und mindestens einer geeigneten Korrekturplatte (z.B. Acryl, Glas) die durchtretenden Lichtstrahlen eines von einem Bildanzeigegerät auf einer Projektionsfläche angezeigten Bildes durch mechanische Verformung der Korrekturplatte so umgelenkt werden, dass eine geometrische Korrektur der Lichtstahlen im notwendigen Bereich erfolgt. Die Aufnahme dieser Korrekturplatte kann auch in einer geeigneten Aufnahme erfolgen, um die notwendige Verformung variabel durchführen zu können.