DE1937202C - Fernsehanlage fur dreidimensionale Bilder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifTt eine Fernselmnlage zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder mit einem Fernsehsender mit einer einem aufzunehmenden Objekt gegenüberstehenden Fokussierungsoptik, einer Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Signale und mit einer Sendeeinrichtung zur Verarbeitung und Aussendung der von seiner Aufnahmeröhre gelieferten elektrischen Signale.

Die visuelle Wahrnehmung von Abstand und Raumliefe kann man durch binokulare Parallaxe erreichen, wovon in der stereoskopischen Fotografie Gebrauch gemacht wird. Wenn ein Betrachter zwei Aufnahmen des gleichen Objektes sieht, die von zwei um einen bestimmten Abstand voneinander getrennten Objektiven aufgenommen wurden, so hat er den Eindruck eines dreidimensionalen Bildes. Die Stärke dieses Eindrucks wird bestimmt von der gegenseitigen Lage de. beiden Objektive, so daß bei einer Bewegung des Betrachters quer oder senkrecht zur Ebene der Fotografien dieser visuelle Eindruck nicht verändert wird, ao Mau erreicht somit nie eine tatsächliche dreidimensionale Wiedergabe. Dies gilt auch für Fernsehanlagen, die mit dem oben beschriebenen stereoskopischen Effekt arbeiten. Es sind Fernsehanlagen der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei denen einer Bildröhre eine Vielzahl von Zylinderlinsen oder getrennten Linsensystemen zugeordnet sind, welche über Spiegel und halbdurchlässigc Spiegel zu einer Optik zusammengefaßt sind. Beispielsweise liegen die Zylinderlinsen in einer Ebene parallel /ur Vorderseile der Röhre, wobei die Zylinderachsen senkrecht zu den hori/rnlalcn Linien des Rasters auf der Vorderseite der Bildröhre verlaufen. Der Betrachter kann dann zwei getrennte bilder auf dem gleichen Bildschirm sehen. Das Venakren hat jedoch den Nachteil, dal» sich nicht nur der visuelle Eindruck für den Betrachter bei irgendwelchen Bewegungen gegenüber dem Bild auf der Bildröhre nicht verändert, sondern daß sogar die stereoskopische Wirkung ganz verschwinden kann, wenn sich der Betrachter nicht mit beiden Augen entlang der vertikalen Achse der Vorderseite der Bildröhre oder auf einer Seite davon befindet.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gesiclil. eine Fcrnschnnlagc zur Erzeugung eines tatsächlichen dreidimensionalen Bildeindrucks zu schafi„:i Mi daß. wenn der Betrachter seine Lage gegenüber dem Bildschirm verändert, eine andere bisher nicht erkennbare Suite der jeweiligen Szene sichtbar wird oder daß er einen ganz neuen Bildcindnick gewinnt. Durch die Erfindung soll somit eine Fcrnsch-(inla)'c /111 realistischen Wiedergabe des Hildes eines Objekte, (idi-r einer S/ene erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfmdungsgciiiäß dadurch ge- lösl. daß die Fokussierungsoplik eine einstückig mehr-IiIi(MIiU Fokussicruiiijsoplik ist, (unter welcher eine /weile einstückig mchriiiigige lnkiissierunpsnpiik an-μυοπΙπιΊ ist. wobei beide Eokiissicrungsoplikcn eine |{emcinⁱaiiie Brennebene besitzen, und eine diilte einstückig mcliriiiigigc, der zweiten Fokiissieitingsoplik pc^cnühcrlicgcmlc I okiissierungsoptik mit einer Aufnahmeröhre für das auf der Brennebene der dritkn Fokussiert!HgSOpIik einstellende Bild vorgesehen ist. /ede l^;nktissieriiii|;soplik kann ein mehriiiigipes fjMscllsyslem oder eine Lochplatte mit einer Vielzahl von in KeilicM und Spulten angeordneten nadcljjroßcn Midiem aufweisen.

Vdfk-il ist es, wenn eine optische Diffusioits-

lamelle oder ein optischer Verstärker zwischen dem ersten und zweiten Linsensystem bzw. den entsprechenden Lochplatten angeordnet wird.

Die Bildröhre wird zweckmäßigerweise mit einem mehräugigen Linsensystem ausgestattet, das mit der Bildröhre optisch verbunden ist, so daß seine Brennebene mit der Bildwiedergabefläche der Röhre zusammenfällt.

Ferner ist es mit der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, dreidimensionale Bilder von beliebigen Objekten oder Szenen aufzunehmen und wiederzugeben, ohne daß irgendwelche normalerweise in der Fotografie verwendeten Linsen benötigt werden.

Zur weitergehenden Erläuterung der Erfindung wird auf die folgende Beschreibung der Zeichnung verwiesen. Es zeigen

Fig. la, Ib, 2a und 2b Darstellungen zum Prinzip der Erfindung,

F i g. 3 a und 3 b schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen stereoskopischen Fernsehanlage,

F i g. 4 eine schematische Teilansicht einer modifizierten Ausführungsform und

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform.

In Fig. la ist der Vorgang der Aufnahme eines Objektes mit der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, während Fig. 1b die damit erreichbare Bildwiedergabe des abgebildeten Objektes zeigt. In Fig. la wird ein aufzunehmendes Objekt IO mittels eines mehräugigen Linsensystems auf ein lichtempfindliches Medium 14, eine fotografische Trockenplatte od. dgf. fokussiert, das in einem nicht gezeigten dunklen Raum angeordnet ist, so daß das Medium 14 lediglich dem durch das Linsensystem 12 gehenden Licht ausgesetzt ist. Das Linsensystem 12 besteht aus einer Vielzahl kleiner, plankonvexer Linscnelemente, die in einer Ebene eng nebeneinander in Spalten und Reihen angeordnet sind. Wie die Pfeile in Fig. 1 zeigen, geht das von einem Punkt /I des Objektes 10 bei spielsweise ausgehende Licht durch jedes Linsenclemcnt des Linsensystems 12. so daß man auf dem lichtempfindlichen Medium 14 Bilder erhält, die in der Anzahl und Anordnung den l.insenelemcnten des Linsensystems 12 entsprechen. Das belichtete Medium wird entwickelt und zur Erzielung einer positiven Platte auf geeignete Weise umgekehrt. Danach bringt man die positive Platte wieder in ihre ursprüngliche Lage, was durch die Bezugsziffer 16 in Ei j;. I b angedeutet ist.

In Hg. Ib ist das Objekt 10 nicht mehr vorhanden. Die .111 der Stelle 16 befindliche positive Piaitc wird nun weißem Licht ausgesetzt, das von der Rückseite, d.h. der dem Linsensystem 12 angewandten Seite, kommt. Das von den vielen auf der Platte aufgezeichneten Bildern ausgehende Licht verläuft in umgekehrter Richtung wie bei der Aufnahme, so daß man an der Stelle, an der sich vorher das Objekt 10 befand, wieder das gleiche Bild erhall. Beispielsweise wird das I icht. das von den Bildern ausgehl, deren Stellung übereinstimmt mit der Lage A des Objektes IO in einer t.agc A' fokussiert, in der sich die Lage A auf dem Objekt 10 ursprünglich befand. Das von anderen Punkten der aufgezeichneten Bilder ausgehende Licht wird auf die gleiche Weise an den entsprechenden Punkten abgebildet. Das bedeutet, daß das reelle DiId des Objektes 10 in der gleichen Lage entsteht, die ursprünglich von dem Objekt 10 eingenommen wurde. Das reelle Bild ist in Fi g. 1 b mit der Bezugs-

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ziller 18 versehen. Wenn man riiis so entstandene mit einer lichtempfindlichen Schicht 40 «uf tier Vor-

HiId 18 von vorn betrachtet, wonei sieh das Auge des derseite verbunden. Per Ausgang der Aufnahmeröhre

Heirachters außerhalb der Linsensysteme 12 und des 38 steht elektrisch mit einem Fernsehsender 42 kon-

Hildes 18 befindet, so sieht der Betrachter «in Bild, ventilteller Bauart mit einer Fernsehantenne 44 in

.las in Konvexität und Konkavität gcgenüher dem 5 Verbindung.

Objekt 10, wie es vom Linsensystem 12 gesehen Während des Betriebes der Anlage wird das von

wurde, umgekehrt ist. IHs wird somit ein fremdartiges einem Objekt oder einer Szene (in Fig. 3a nicht dar-

HiId betrachtet. gestellt) ausgebende Licht vom ersten Linsensystem

Fig. 2 zeigt eine erste Möglichkeit zur Beseitigung 30 auf der optischen DilTusionslamellc 34 fokussiert,

dieses Nachteiles. Man erkennt in Fig. 2a, wie eine in von der es diffus abgestrahlt wird. Das Licht trill

lichtige positive Platte von der positiven Platte 16 dann aus dem zweiten Linsensystem 32 aus und fällt

nach Fig. lh gewonnen wird, und F i g. 2 b stellt den auf das dritte Linsensystem 36. Das zuletzt genannte

Vorgang der Wiedergabe des Bildes des Objektes dar, Linsensystem 36 dient dazu, ein optisches Bild aiii

,ins auf der richtigen positiven Platte aufgezeich- der lichtempfindlichen Schicht 40 der Aufnahmeröhre

iiet ist. _I5 38 zu erzeugen. Somit dient das Linsensystem 32

Das Linsensystem 12 nach Fig. 2a besitzt eine dazu, das vom Linsensystem 30 erzeugte optische

positive Platte wie in F i g. Ib gezeigt mit einem glei- Bild wiederzugeben, wobei die Linsensysteme 30 und

chen Linsensystem 20, das dazu parallel angeordnet 32 mit dem Linsensystem 36 zusammenwirken, um

■ ι, wobei sich die gewölbten Flächen einander gegen- die beiden Vorgänge, wie sie bereits in Verbindung

iiherstehen. Ein lichtempfindliches Medium 22 ist 20 mit den Fig. 1 a und 2a beschrieben wurden, ausein-

tlienso wie das Medium 14 auf einer Bildebene des andergezogen durchzuführen.

1 insensystems 20 angeordnet. Dadurch wird das licht- Die Aufnahmeröhre 5S formt das optische Bild auf

< mpfmdliche Medium weißem LL'nt ausgesetzt, das der lichtempfindlichen Schicht 40 in ein elektrisches

mirch die positive Platte 16 und die Linsensysteme 12 Signal um, das vom Sender 42 auf bekannte Weise

iiiu) 20 geht, wie durch die Pfeile in Fig. 2a gezeigt 25 weiterverarbeitet wird. Das weiterverarbeitete Signal

i'.t Das belichtete Medium wird entwickelt und zur wird dann über die Fernsehantenne 44 aus-

Hmelung einer korrigierten positiven Platte auf be- gestrahlt,

kannte Weise umgekehrt. Fig. 3ο zeigt die Aufnahme des Fernschsignals

Die so gewonnene positive Platte wird in eine Lag·· der Fernsehantenne 44 mittels eine- Empfangs-24 (Fig. 2b) oder auf die Biklchcnc des Linsen- 30 antenne 46 und seine Weiterverarbeitung über einen vsiems 20 gebracht. Wenn die korrigierte positive Fernsehempfänger 48 konventioneller Bauart. Der Platte 24 mit weißem Licht von der dem Linsen- Ausgang des Fernsehempfängers 48 gelangt auf eine system 20 gegenüberliegenden Seite beleuchtet wird. Bildröhre 1.0 bekannter Konstruktion und erzeugt auf wird das Licht von) Linsensystem 20 so abgestrahlt, deren Bildschirm 52 ein optisches Bild, das mit denials ob es vom Objekt 10 in seiner ursprünglichen 35 jenigen auf der lichtempfindlichen Schicht 40 der Lage ausginge (vgl. die Beschreibung /m Fig. I). Das Aufnahmeröhre 38 übereinstimmt.
Auge 28 des Betrachters sieht somit ein imaginäres An der Vorderseite der Bildröhre 50 ist /ur Auf-Bild an der Stelle, an der sich ursprünglich das Ob- nähme ein mehräugiges Linsensystem 54 angebracht, jekt 10 befand. Da der Betrachter die Lichtstrahlen das in Größe und Form dem dritten mchräugigen des Objektes so sieht, als ob sich dieses tatsächlich 4" Linsensystem 36 auf der Sendcrscite gleicht. Die an der Stelle des imaginären Bildes befände, wird das Brennebene des Linsensystems 54 liegt auf dem BiIdbetrachtete Bild in Konkavität und Konvexität nicht schirm 52 der Röhre 50. Außerdem muß die gegenumgekehrt, mit dem Ergebnis, daß der Betrachter das seitige Zuordnung zwischen Linsensystem 54 und gleiche Bild sieht, das er auch sehen würde, wenn Bildschirm 52 möglichst genau übereinstimmen mit sich das Objekt an dieser Stelle befände. Das be- 45 derjenigen zwischen dem dritten Linsensystem 36 deutet, daß der Betrachter tatsächlich einen drei- und der lichtempfindlichen Schicht 40 der Aufnahine-(limensionalcn Findruck gewinnt. Die Erfindung ha- röhre 38.

stcrt somit auf den eingangs geschilderten Grund- Ein Betrachter sieht mit seinem Auge 56 (F i g. 3 b)

siit/en. durch das Linsensystem 54 auf der Aufnahmeröhre

In F i g. 3 ist eine Ausführiingsform der stereo- 5° 50 das imaginäre Bild des Gegenstandes oder der

skopischen Fernsehanlage der f'ründunsz dargestellt. Szene genauso, als ob sich dieses talsächlich an der

Fig. 3a zeigt den Sender der Fernsehanlage, up'i Stelle des imaginären Bildes befinden würde.

F i g. 3 b zeigt den zugehörigen Empfänger. F.in erstes Darauf hinzuweisen ist. daß die Aufnahmeröhre

und ein /weites mehräugiges Linsensystem 30, 32. die rechte Seite gegenüber der Bildröhre links ab-

die in der Konstruktion mit dem linsensystem 12 55 tasten sollte, und zwar aus tlem Grunde, weil das

nach Fig. la übereinstimmen, sind hintereinander Licht, das aus jedem Linscnelcment des ersten Lin-

niit'cordnet. während eine lichtdurchlässige optische m.misn stems 32 austritt, entlang einer solchen Bahn

DilTusionslamelle 34 /wischen den flachen Seiten der verläuft, daß es ein reelles Bild in einer Lage erzeugt.

beiden Linsensysteme liegt. Das erste und das zweite die zu einem Objekt gegenüber der DilTusionslamelle

Linsensystem 30,32 besitzen eine gemeinsame Brenn- ⁶° 34 symmetrisch ist, so daß man ein Bild mit von

ebene. Ein drittes mehräugiges Linsensystem 36, das rechts gesehener linker ScUe erhält,

ebenfalls in der Konstruktion mit dem bereits bc- In Fig. 4 ist eine Modifikation dargestellt, in der

schricbcncn Linsensystem 12 übereinstimmt, liegt ein op'ischcr Verstärker 60 die in Fig. 3a gezeigte

dem zweiten Linsensystem 32 gegenüber, wobei sich optische DilTusionslamelle 34 ersetzt. Darüber hinaus

die gewölbten Oberflächen der beiden Systeme gegen- 65 stimmt die Anordnung mit derjenigen nach Fig. 3

überstehen. iiberein, und gtcichc BeziigszilTcm bezeichnen die

Das dritte Linsensystem 36 ist optisch mit einer gleichen Teile. Durch die Verwendung des optischen

Aufnahmeröhre 38, beispielsweise einem Vidikon. Verstärkers 60 kann die optische Empfindlichkeit

des Fernsehsenders gegenüber der optischen DifTusionslamcllc 34 beträchtlich erhöht werden.

Die in F i g. 5 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 3 lediglich dadurch, das das mehräugige Linsensystem durch eine Lochplatte ersetzt ist, deren nadelgroße Löcher ebenso angeordnet sind wie bei dem mehräugigen Linsensystem. Das Grundprinzip der Erfindung, das bereits im Zusammenhang mit dem mehräugigen Linsensystem beschrieben wurde, ist bei der Lochplatte ίο genauso anwendbar.

Somit wird durch die Erfindung eine Fernschanlage geschaffen, die es erlaubt, wirkliche dreidimensionale Bilder zu erzeugen. Seine kennzeichnenden Merkmale unterscheiden sich vollständig von denjenigen bercits vorhandener slereoskopischer Fernsehanlagen, die nach dem Prinzip der Stercoskopie arbeiten. Vor allem wird bei der erfindungsgemäßen Anlage zur Aufnahme eines Objektes auf die beschriebene Weise mit mehräugigen Linsensystemen oder Lochplattcn »0 gearbeitet, ohne daß die normalerweise als Linse bezeichnete Vorrichtung verwendet wird, wobei sich der dreidimensionale Eindruck so ergibt, als ob sich das Objekt tatsächlich an seiner Stelle befände. Zur Ausführung der Erfindung ist es erforderlich, daß die »5 elektronischen Schaltungen von Fernsehsender und -empfänger gegenüber den konventionellen Fernsehanlagen mit hoher Frequenz arbeiten. Dies ist infolge der hohen Zeichenfrequenz der Bilder auf der Aufnahmeröhre erforderlich.

Das Prinzip der Erfindung kann in verschiedenen weiteren Ausführungsformen realisiert werden. Beispielsweise kann an Stelle der optischen Diffusionslamcllc 34 ein geeignetes optisches Element, beispielsweise ein optisches Faserbündel, die mehräugigen Linsensysteme 30 und 32 optisch miteinander verbinden. Je nach Wunsch können die optische Diffusionslamcile 34 oder der optische Verstärker 60 auch weggelassen werden.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   I. Fcrnsehanlage zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder mit einem Fernsehsender mit einer einem aufzunehmenden Objekt gegenüberstehenden Fokussicrungsoptik, einer Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Signale und mit einer Sendeeinrichtung zur Verarbeitung und Aussendung der von seiner Aufnahmeröhre gelieferten elektrischen Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungsoptik eine einstückig mehräugige Fokussierungsoptik (30) ist, hinter welcher eine zweite einstückig mehräugige Fokussierungsoptik (32) angeordnet ist, wobei beide Fokussierungsoptiken (30, 32) eine gemeinsame Brennebene besitzen, und eine dritte einstückig mehräugige, der zweiten Fokussierungsopiik (32) gegenüberliegende Fokussierungsoptik (36) mit einer Aufnahmeröhre (38) für das auf der Brennebene der dritten Fokussierungsoptik (36) entstehende Bild vorgesehen ist.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fokussierungsoptik ein mehräugipcs Linsensystem vorgesehen ist.
3. 3. Anlage nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Diffusionslamelle zwischen der ersten und der zweiten Fokussierungsoptik. angeordnet ist.
4. 4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein optischer Verstärker zwischen der ersten und der zweiten Fokussicrungsoptik angeordnet ist.
5. 5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisch leitendes Element die erste f okussicrungsoptik mit der zweiten Fokussierungsoptik verbindet.
6. 6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungsoptik eine Lochplatte aufweist, in der eine Vielzahl von nadclgroßcn Löchern in Reihen und Spalten angeordnet ist.
7. 7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein Fernsehempfänger das vom Fernsehsender abgestrahlte Signal aufnimmt, daß eine Bildröhre das optische Bild auf einer Bildwiedergabefläche erzeugt und daß ein viertes mehräugiges Linsensystem daran so angeordnet ist. daß seine Brennebene mit der Bildwiedergabefläche der Bildröhre zusammenfällt.
8. 8. Aniage nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Lochplatte gegenüber der Bildwiedergabefläche der Bildröhre angeordnet ist und daß die vierte Lochplatte in der Konstruktion der dritten Lochplatte gleicht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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