DE1965760A1 - Betrachtungsgeraet zur Betrachtung zweidimensionaler Darstellungen von dreidimensionalen Vorgaengen und Verfahren zur UEbertragung der Entfernungsinformation - Google Patents

Description

• Erfindungsbeschreibung "Betrachtungsgerät zur Betrachtung zweidimensionaler Darstellungen von dreidimensionalen Vorgängen. ." Beim zwejäugigen Betrachten von zweidimensionalen Darstellungen dreidimensionaler Objekte oder Vorgängen, insbesondere auch beim Betrachten von Fernsehmonitoren erweist es sich als nachteilig oder sogar störend, daß die Entfernung zum Betrachter #fixiert" ist, d.h.:dem Betrachter wird die Vorstellung der Räumlichkeit der erlebten dreidimensionalen Vorgänge(anders als bei einer echten Stereobetrachtung) nicht leicht gemacht; an die Phantasie des Betrachters werden sehr hohe Anforderungen gestellt, eine vorzeitige Ermüdung der betrachtenden Person wird damit bedingt.
• Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, der Phantasie des Betrachters reichlihher Spiel zu lassen, indem sie ihm eine erseiterte Möglichkeit vermittelt, Vorgänge in beliebigen vrschiedenen Entfernungsebenen gleichmässig gut verfolgen zu können, Der Eindruck (oder besser:die Vision der Bildobjekte) erscheint dem Betrachter #raumiger" als bei Betrachtung derselben ohne die erfindungsgemäße Ardnung. Darüberhinaus gelingt es der Uberttagungstechnic den Betrachter auf ganz bestimmt Vorgänge im Gesamtgeschehensablauf hinzuleiten, indem die jeweilige augenblickliche Entfernungsinformation für die gerade wesentlichsten Bildkomponenten (im folgenden mit #Effektivabstand" bezeicht net) vermittels der Steuerung der mit dem komplexen sehorgan gekoppelten Entfernungsmeßsensoren auf näturliche Weise vermttelt und kontionumierlich verarbeitet wird. (Bekanntlich wird die St;ellung der beiden Augen zueinander, d.h. der Winkels den die beiden Hauptachsen bilden im Kleinhirn zur Erzeugung einer Entfernungsinformation (Abstand des Betrachtes vom betrachtetem Objekt) nach einer function- durch Autokorelation- gemäß Diagramm Fig.bverarbeitet!) Die Wirkungsmeise des Erfindungsgegenstunde sei an einigen vereinfachten Ausfürrungsbeispielen erläurtet: Fig. 2 zeigt schematish in der Draufsich ein nach dem Erfindungsprinzip arbeitendes Bertachtungsgerät. Das auf dem betrachteten Monitor (beisp.
• Fernehen) dargestelle Gesohehen wird mitels der beiden Reflektoren 1 und 2 aufgefangen und nach rech bzw. links umgelenkt, wo es vermittels weiterer Reflektoren 3 und 4 in die Richtung der Augen des Betrachters erneut umgelenkt wird. Die Betrachtungsasis wir hier etwa um den Faktor 4 : 1 verringert, wodurch beim Betrachter der Eindruck entsteht, als befinde sich das betrachtete Gescheehe viermal so weit von ihm entfernt (wie ihne das Gerät). Das Bild erscheint ihm zudem um den Faktor 4 größer, flächenmässig betrachtet sogar 4 x 4 = 16mal.
• In einem anderen Beispiel wird von dem vom Monitor kommenden Bildkanal für das eine(hier linke)Auge des Betrachters mittels eines etwa haab durchlässigen, halb spiegelnden Filters F ein Bestandteil in der in FIG.3 dargestellten Weise umgelekkt und dann über einen weitere totalreflectierende Spiegelfläche T dem anderen Auge des Betrachters zugelettet. In diesem Fell wird die Basis um den Faktor OO : : 1 reduziert. Die Betrachteten Vorgänge erscheinem dem Batrachter sehr weit entfernt. Dieser Typ des Betrachtungsgeräts gemäß der Erfindung eignet sich daher besonders zur Betrachtung kleiner nicht sehr weit enntfernter Monitoren (z. b. Kofferfernsehgeräte). (Der bei diesem Beispiel nicht vermeidbare gesamtenergieverlust von rund 50% kann in Kauf genommen werden und wird im allgemeinen durch entsprechend hellere Biluschirmeinstellung notfalls kompensiert werden)) Bei diesem Beispiel ist einer der Spiegel um eine Achse A senkrecht zur Basis drehbar ausgeführt, die auBerdem so in Sichtlinie des Betrachters liegt, daß keine nennenswerte Bildversenung bei dieser Drehung in dem kleinen Bereich von ca.
• 1 bis 20 eintritt. Ausserdem ist ein winziges Elektromsgnetsystem EM vorgesehen, vermittels dessen über ein Zuleitungskgbel von dem Gerät, das auch den Monitor enthält, der Winkel entsprechend dem jeweiligen augenblicklichen #effetiven Abstand des Bildobjekts gesteuert wird.
• Erfindungsgemäß wird diese aus der Entferungsgeinstellung bei der Kamera (Fernsehen, Film usw.) gewonnene Information z.B. in iorm einer ariablen Pilotfreqenz registiert und hernacht zur Übertkragung über einen zuzätlichen d unter Mitbenutzung eines vorhandenen (Video- oder Audie-) Kanal gegeben, sodaß sie beim Empfanger (Funk oder Dreht) nach Demodulatoun ausgewertet und fur die Er5zeugung der notwendigen Steuersignele zum Berträchtungsgerät (Drechspiegelsystem) hinbenutz werden kann. Gemäß der Erfindung werden diese Steuersignale auf dem Übertragungsweg auf die Zeilengrenzen in Videokanal und zwar an Anfgang oder Ende gelegt, sodaß sie für den Betrachter auf dem Monitor unsichtbar bleiben, Es wird dabei beispielsweise mit Impulslämgenmodulation (PDM) gearbeitet. Eine seitliche Verschiebung des Bildes beim Betrachter wird durch entsprechende Verlagerung der Bildzeilen (und mithin des gesamteb Bildes) euf dem Monitor in horisontaler Richtung kompensiert und dadurch ein Hin- und Herspringen der betrachteten VorgänGe bei jedem - auch plötzlichen - Wechsel des effektiven abstandes verhindert.
• Ein witere Beispel des Erfindungsgegenstandes ist schematish in FIG.3a dargestellt. Das vom Objekt (in Skizze oben) eiefallende Srtahlbündel wird im Filter F zum Teil nach rechts in Richtung Spiegel S3 umgelenkt und von diesem dem rechten Auge des Betrachters zugeleitet. Der übrige Anteil passiert das Filter, um über die beiden Spiegelflächen S2 und S1 zum linken Auge des Betrachters zu gelangen. Diese Anordnung besitzt den Vorzug, dass das Objekt symmetrisch zuil Betrachter gelegen ist, und dass ferner( 80-fern Erwunscht) nach Vorsehung von zwei Okularen(bzw. Lupen) 01 und 02 (gleichfalls in FIG. 3 angedeutet) ein nahes Objekt (beispielsweise ein von der Rückseite beleuchtetes Dia D) binokular betrachtet werden kann. Die Einstellung des Effektivabstandes im Sinne der Erfindung geschieht darin hier z.B. mithilfe eines der Spiegel (beispielsweise F) vemmittels einer Nase oder eines gegebenenfalls entsprechend einstellbaren oder unter geignetem Rähmchen auswählbaren Vorsprungs beim Einschieben in das Betrachtungsgerät für das Dia(Drehung des Filters um eine Senkrecht zur Zeichenebene angeordnete Drehachse bei P).
• Die aufgefürten Geräte sind nur Beispiele für die Realisierung des Erfindungsgegenstandes. Das Gerät läßt sich in mannigfacher Weise modifizieren. So kannen anstelle einfacher Spiegel solche mit Glas.
• trägern und entspiegelten Oberflächen oder auch Prismen Es wendung finden. Die Übertrangung zuin Betrachtungsgerät kann über Kabel oder auch über Funk erfolgen. Es lassen sich Justiereinrichtungen wie in FIG.4 dargestallt vorsehen, Wit denen eine Anpassung einerseits an den Augenabstand des Betrachters(Parallelverschiebung vermittels einer Randelschraube 51), andererseits an den Abstand des Betrachters vom Monotor (durch Drehung vermittels einer Rändelschraube S2) vorgenommen wird. Das Gerät ist leicht und handlich ausgeführt und daher gegignet, sowohl vom Betrachter ohne Brille als auch vom Brillenträger zusätzlich nach Art einer zusätzlichen (Vorsatz-)Brille getragen zu werden. Eine gasdihht eingekapselte Ausführung des Goräts verhindert jegliche Verschmutzung des Systems ebenso wie die Bildung von Beschlägen durch Kondenbwasserbildung oder dergleichen Durch entsprechende Formgebung der Spiegelflächen werden bei Rechts-Linksrunsymmetrischen Anordnungen die Strahlenweve so @@ geführt, dass Bildverzerrungen, soweit vermeidbar, ausgeglichen werden, insbesondere werden innerhalb der Strehlenwege, die eine Verlängerung derselben herbeiführen, die Strahlen weitgehend parallelgefürht (siene FIG.3, 4 und 5).
• Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer gesamten erfinderischen Anordnung mit Signslverlauf von der Aufnahmekamera bis zum Betrachter(hier unter Forlassung von Speichereinrichtungen). Es ist noch zu erwähnen, dass zwischen der Scharfeinstellung S-E der benutzten Kamera K mit der Optik 0 und der Winkelstellung des Khppspiegels S im Betrachtungsgerät B eine nahezu lineare Beziehung besteht. Dadurch wird die Signalübertragung relativ einfach, weil man nit linearen bbertregungsgliedern auskoinmt, ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung. Gewisse kleine Verzerrungen sind tragbar, da sie den (rein subjektiven) Eindruch für die Enfernungbeurteilung (Effektivabstand) beim Betrac hter nur unmerklich beeinträchtigen. Die Informationsübertragung geschieht nun in dem vorliegenden beispiel wie folgt: Die Kameraleute an den Kameras K1, K2, K3 usf. nehmen während der Aufmahsex ihre Scharfeinstellung auf die wesentlichen ObjEkte vor, wie sie es gewohnt sind. An den zugehörigen Regelgliedern P1 undsofort werden der Einstellung proportionale Spannungspotentiale abgegriffen. Vermittels eines Wahlunischalters U wird zwangsläufig der Schleifer desjenigen Reglers mit dem Modulator verbunden, der zu der im Augenblick aktiven Kamera gehört.. Über den Übertranungtsweg Ü (drahtlos, Kabel oder dergl. ) werden die Signale auf einem zusätzlichen Kanal oder innerhalb eines bereits vorhandenen Kanals als Träger am Empfangsort dem Demodulator D zugeführt, von wo aus sie den Einsteilmagneten EM und vermittels diesem das Kippspiegelsystem S steuern, das sich am Betrachtungsgerät B befindet. Schießlioh bewirkt der Korrelator im Sehorgan S-O der die Vorgänge vtirfolgenden Person bei dieser laufend den gewollten Entfergnunds/eindruck. Durch einen Auswstauerungsregler läßt sich der Grad des &ussch4&ges je nach Höhe der ankommenden tignalamplitude oder auch nadi individuellen Wünschen verstärken oder abohwkohon.

Claims (11)

Patantansprüche

1) Betrachtungsgerät zur Betrachtung zweidimensinaler Darstelll1ngen von dreidimensionalen Vorgängen mit zwei Bildkanalen dadurch gekennzeichnet, daß Massnahmen getroffen sind, welche ;t die Bildinformationen bieder Kanale (rechts und links) gleih oder nahezu gleich machen und die wietherin bewirken, daß der Siehtwinkel, unter dem die beiden Bildkomponenten betrachtet werden, der Entfernung der in dem dargestellten Vorgangwesentliehen Bestandteile vom originalen Betrachtungs- bzw. Auf-@nahmestandorf entspricht.

2) Betrachtungsgerät nach 1) dadurch 8ekennzeichnetj daß für Rechts- und Linkskaalzwei analoge Spiegelsysteme Verwendung finden.

3) Betrachtungsgerät nach 1) dadurch gekennzeichnet, daß für den einen der beiden Kanäle ein Spiegelsystem Verwendung findet, dessen einer Spiegel für den anderen Kanal nahezu 50% lichtdurchlässig ist in der Weise, daß die systembedingten Gesamtenergieverluste im erstgenannten Kanal denjenigen des s eiten Kanals auch hinsichtlich des gesamten Übertragungsspektrums weitgehend entsprechen

4) Betrachtungsgerät nach 1) bis 3) dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete (konkave bzw. konvexe) Formgebeng der systembedingLen Umlenkspiegelflächen in dem den Strahlengang vom Monitor zum Betrachter verlängenern Abschnitt der jeweiligen Kanäle eine parallele oder nahezu parallele Strahlenführung für die einzelnen Bildelemente gegeben ist, und daß die besagten Krümmungen der Spiegelflächenso aufenainder abgestimmt sind, daß ein Optimum an Verzerrungsfretheit erzielt wird.

5) Betrachtungsgerät nach 1-S) dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, unter dem beide Bildkomponenten(Kanäle) beim Betrachter eintreffen, durch leichtes Drehen eines oder mehrerer systembedingter Spiegel um senkrecht zur basis (Verbindungslinie rechtes zit rechtes Auger des Betraohters in gewissen kleinen Grenzen variabel sit.

6) Betrachtungsgerät nah 1-5) dadurch gekannzeichnet, daß das Drehen gem 5) elektromagnetisch oder elektrostatisch und daß die hierzu erforderliche Steuerung galvanisch (über Kabel) oder in anderer Weinngeeigneter Weise (z. B. drahtlos) vog dem den Mon@or Monitor enthaltenden Gerät aus geschieht.

7) Betrachtungsgerät nach 1-6) dadurch gekenzeichnet, daß die Übertragung der Information über den j eweiligen( augenblklichen) #Effekitiabstand" & vermittels einer Pilotfrequenz und gegebenenfalls über die Aufzeichtung derselben(Film, Magnetspeicher etc.) beispielsweise audhauf einer besonderen Spur oder auf dem Audio- oder Videokanal erfolgt, wobei der für die erforderliche Entferungsinformationsgewinnung vorgosehenelnitiator mit der Entferiiungseinstellvorrichtung, bei spi eisweise galvanisch über ein Poti, bei der Aufnahmekamera gekoppelt ist.

8) Betrachtungsgerät nach 1-) dadurch gekennzeichnet, daß die Signale für dei Informationsübertragung der jewei ligen "Effektivabstände in die Zeilenpause (Anfgang bzw. Ende) gelegtsind und daß die damit bedingte seitliche Bildverschiebung so ausgelegt ist, daß bei jedem Wechsel der Effektivabstände ein durch lis Spiegeldrehaystem beim Betrachter verursachtes seitliches Bildspringen ausgegleichen wird.

9) Betrachtungsgerät nach 1-8) dadurch gekennzeichk; daß der beim Betracht er befindliche Vorsatz leicht und handlich ausgeführt ist derart, daß er vom Betrachter wie eine Brille und von einem Brillen-träger zusätzlich über der eigentlichen Brille getren wird.

10) Betrachtungsgerät nach 1-9) dadurch gekennzeichnet, daß zur Strahlumlenkung anstelle von Spiegelsystemon Prismen Verwendung finden undjoder daß die Systeme erforderlichenfalls zum Schutze gegen Verschmutzung oder Bildung von Beschlag in einem gasdiechton Gehäuse untergebracht sind.

11) Botrachtungsgerät nach 1-10) dadurch gekennzeichnet, daß bequem einstellbare und mit Skalen versehene Justiervorrichtungen zur zur Anpassung an den Augenabstand des Betra3 hters(Parallelführung) und/oder an den Abstand Betrachter-Monitor (Winkeländerung der beiden Strahlenwege zueinander) zusätzlich vorgesehen sind.

& Anmerkung: Als #Effektiver Abstand" wird hier die Entfernung bezeichnet in der sich die wesentlichen Objekte des übermittelten Gesohehensablaurs vom Beonachter befinden (bei film oder Fernhsen also analog die Kamera). In der regel wird dieser Abstand der augenblicklischen Entfernungs (Scharf-)Einstellung beim auf objektiv entsprechen.

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