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Verfahren zur Erzielung eines plastisch-räumlichen
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Bildeindruckes bei der Betrachtung eines flächenhaften Bildes sowie
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung eines plastisch-räumlichen
Bildeindruckes bei der Betrachtung eines flächenhaften Bildes, insbesondere eines
auf dem Bildschirm eines Farb- oder Schwarz-weiß-Fernsehgerätes entworfenen Bildes,
wonach von diesem Bild zwei hinsichtlich ihres Konturenverlaufes indentische Bilder
abgeleitet werden, deren Konturen in einem kleinen Abstand zueinander parallel verlaufen
und diese Bilder derart den Augen des Betrachters dargeboten werden, daß dieser
mit seinem einen Auge nur eines der beiden Bilder und mit seinem anderen Auge nur
das andere der beiden Bilder wahrnehmen kann und dadurch der Beobachter insgesamt
einen pseudo-stereoskopisches Bild wahrnimmt.
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Ein derartiges, allgemein bekanntes Verfahren ist das sogenannte Anaglyphen-Verfahren.
Hierbei werden von einem Gegenstand zwei in Komplementärfarben, z.B. rot und grün
gehaltene, etwas seitlich verschobene oder
übereinander gedruckte
ebene Bilder, die einen räumlichen Gegenstand von benachbarten Beobachtungsstandpunkten
aus wiedergeben mittels einer Farbfilterbrille betrachtet, deren Gläser in den genannten
Komplementärfarben eingefärbt sind. Der solchermaßen betrachtete Gegenstand erscheint
dann dem Betrachter räumlich. Dabei wird durch den seitlichen Versatz der beiden
Bilder berücksichtigt, daß ein Beobachter mit seinen beiden Augen ein und denselben
Gegenstand unter verschiedenen Blickwinkeln sieht, was zu der bekannten paralaktischen
Verschiebung eines Bildes führt, wenn dieses abwechselnd mit dem einen oder dem
anderen Auge betrachtet wird. Entscheindend für das Zustandekommen eines räumlichen
Bildeindruckes ist dabei hauptsächlich, daß der - seitliche -Versatz im wesentlichen
der,einen gegebenen Abstand des Bildes vom Betrachter vorausgesetzt, in etwa der
mit diesem Betrachtungsabstand normalerweise verknüpften paralaktischen Verschiebung
entspricht. Weniger entscheidend ist, daß die beiden Bilder genau denjenigen entsprechen,
die ein Betrachter mit je einem seiner beiden Augen sehen würde, wenn er den abgebildeten
Gegenstand unmittelbar vor sich hätte. Vielmehr entsteht der räumliche Eindruck
auch dann, wenn die beiden Bilder hinsichtlich ihres Konturenverlaufes und der wiedergegebenen
Bildeinzelheiten identisch sind und lediglich die paralaktische Verschiebung durch
den seitlichen Versatz der beiden Bilder berücksichtigt ist. Das letztendlich durch
die physiologiscce Vereinigung der beiden Bilder insgesamt gesehene Bild erlangt
dann trotzdem eine
räumloiche Tiefe, die deswegen in der richtigen
Tiefenstaffelung empfunden wird1 weil durch die Erfassung des Bildinhaltes eine
dem Bildinhalt widersprechende Umkehr der Tiefenstaffelung ausgeschlossen ist.
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Diese Tatsache wird zur Erzielung eines räumlichen Eindruckes bei
Fernsehbildern in der Weise ausgenutzt, daß bei Farbfernsehern eine Zeitverzögerung
des Rotsignals gegenüber den beiden anderen Farbsignalen, z.B. dem Grün- und dem
Blausignal, vorgesehen ist, mit der Folge, daß auf dem Bildschirm das Rotbild gegenüber
dem identischen Blau- und Grün-Bild seitlich um eine der paralaktischen Verschiebung
entsprechende Strecke versetzt ist.
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Unter Benutzung einer Filterbrille kann dann, wie beim klassischen
Anaglyphen-Verfahren, ein räumliches Bild gesehen werden, in dem genannten pseudo-stereoskopischen
Sinne.
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Nachteilig an diesem bekannten Verfahren zur Erzeugung räumlicher
Bildeindrücke bei Fernsehbildern ist der erhebliche technische Schaltungsaufwand
zur Erzielung der Rotverzögerung.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren der eingangs genannten
Art anzugeben, das mit wesentlich einfacheren Mitteln die Erzielung eines plastischräumlichen
Eindruckes bei Betrachtung eines flächigen Bildes ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bild mittels
einer Strahl-Aufteilungseinrichtung betrachtet wird, die den vom Beobachtungsobjekt
ausgehenden Beobachtungslichtstrom in zwei unter geringftigig verschiedenen Winkeln
bezüglich einer mittleren Ausbreitungsrichtung zum Betrachter hin sich ausbreitende
Teillichtströme unterteilt, sowie mittels einer Filtereinrichtung, durch die der
eine Teillichtstrom nur von dem einen Auge und der andere Teillichtstrom nur von
dem anderen Auge des Betrachters wahrgenommen werden kann.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Aufteilung
des zu betrachtenden Bildes in zwei seitlich versetzte Bilder mittels einer einfachen
optischen Anordnung erzielbar ist, deren nähere Ausgestaltung Gegenstand der Ansprüche
2 bis 6 ist.
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Der zur Realisierung solcher zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeigneten optischen Anordnungen erfolrderlicce technische Aufwand ist
wesentlich geringer als der frr die Rotverzögerung an einem Farbfernsehgerät erforderriche
elektronisch-schaltungstechniscce Aufwand.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist hinsichtlich seiner Anwendungsmöglichkeit
auch nicht auf Farbfernseher beschränkt; vielmehr ist es - unter Erzielung des erwünschten
Effektes - auch für die Betrachtung stehender" Bilder, z.B. zur Betrachtung projizierter
oder gedruckter Bilder geeingnet und zwar sowohl für Schwarz-weißals auch für Farbbilder.
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Bei der durch die Merkmale des Anspruchs 2 umrissenen Gestaltung einer
erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
die Bildaufteilung mittels eines optisccen Dispersionselements erzielt, das, gegebenenfalls
in Verbindung mit einer zweckgerecht ausgelegten Abbildungsoptik eine wellenlängenabhängige
Aufspaltung eines Primärbildes in verschieden farbige Sekundärbilder vermittelt,
die mittels analog der beim Anaglyphen-Verfahren vorgesehenen Filterbrille gestalteter
Filterelemente betrachtet werden können.
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Als Dispersionselemente eignen sich, wie in den Ansprüchen 3 und 4
angegeben, Prismen, aber auch andere Dispersionselemente, z.B. durchsichtige Beugungsgitter,
wie durch den Anspruch 5 angegeben.
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Bei Verwendung von Farbfiltern zur Betrachtung der seitlich versetzten
Sekundärbilder ist es natürlich unvermeidlich, daß bei der Betrachtung von Farbbildern
ein großer Teil der Farbskala unterdrückt wird und das insgesamt gewehene Bild lediglich
in Abstufungen einer einzigen Farbe bzw. als "Schwar-weiß-Bild" wahrgenommen wird.
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Mit diesem Nachteil ist insbesonderr das mit Rotverzögerung bei Farfernsehern
arbeitende Verfahren behaftet, bei de, zugunsten eines räumlichen Eindruckes auf
die farbige Bildwiedergabe praktisch vollständig verzichtet werden muß.
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Dieser Nachteil kann in weiterer Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Anordnung
gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6, die eine Erzeugung zweier Sekundärbilder mit
Mitteln der Polarisationsoptik erzielt, weitestgehend vermieden werden.
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Schließlich ist durch die Merkmale des Anspruchs 7 eine optische Anordnung
mit zwei Dispersionselementen - vorzugsweise Prismen - angegeben, die in überraschender
Weise ebenfalls einen räumlich-plastischen Eindruck bei der Betrachtung eines Farbbildes
ermöglicht, ohne daß hierbei die Verwendung einer Filteranordnung erforderlich wäre.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.
Es zeigen: Bei der in der Fig.1- dargestellten, erfindungsgemäßen Anordnung 10 zur
Erzielung eines plastisch-räumlichen Eindruckes bei der Betrachtung eines auf dem
Bildschirm 11 erzeugten - schwarz- weißen oder farbigen Fernsehbildes betrachtet
der durch seine Augen 12 und 13 repräsentierte Beobachter dieses Bild durch zwei
Prismen 14 und 16, deren Ausdehnung hinreichend groß ist, daß sie die Gesichtsfelder
beider Augen 12 und 13 vollständig überdecken. Die brechenden Kanten 17 und 18 der
beiden Prismen 14 bzw.16 stehen senkrecht auf der durch die Augachsen 19 und 21
markierten Ebene, auf der auch die Ebene des Bildschirmes 11 bzw. die Fläche des
zu
betrachtenden Bildes senkrecht steht. Die beiden Prismen 14 und 16 sind weiter so
angeordnet, daß die - wellenlängenabhängige - Auffächerung eines vom Beobachtungsobjekt
11 ausgehenden Lichtstromes in mehr oder weniger monöchromatische Teillichtströme,
die zum Beobachter hin aus den Prismen austreten, gleichsinnig ist, d.h., daß,in
der gewählten Darstellung, durch beide Prismen rotes Licht stärker nach rechts abgelenkt
wird als blaues Licht.
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Zwischen dem gemäß Fig.1 rechten Auge 13 und dem zwischen diesem und
dem Bildschirm 11 angeordneten Prisma 16 ist ein erstes Farbfilter 22 angeordnet,
das zum Zweck der Erläuterung als rot eingefärbt angenommen sei.
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Zwischen dem linken Auge und dem vor diesem angeordneten Prisma 14
ist ein zweites Farbfilter, z.B. ein Grünfilter 23 angeordnet. Die Wirkung dieser
Filter 22 und 23 besteht darin, daß die von den Augen 12 und 13 des Beobachters
einzeln wahrnehmbaren Bilder in einem durch das Dispersionsvermögen der Prismen
14 und 16 bestimmten Maß seitlich gegeneinander versetzt sind, wobei durch das "Rotfilter"
22 det Rotanteil des vom Prisma 16 aufgefächerten Lichtstromes unterdrückt wird,
während durch das linke "Grünfilter" der Grünanteil des vom Prisma 14 aufgefächerten
Lichtstromes unterdrückt wird.
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Es wird mit dieser Anordnung auf einfache Weise eine
dem
bekannten Anaglyphen-Verfahren analoge Darstellung räumlich versetzter Bilder beiden
beiden Augen 12 und 13 des Betrachters dargeboten, der dadurch ein räumlicc-plastisches
Bild wahrnimmt, obwohl das Primärbild 11 rein flächenhaft ist Es versteht sich,
daß die Filter 22 und 23, in Ausbreitungsrichtung des vom Bildschirm 11 ausgehenden
Lichtstromes gesehen, auch vor den Prismen 16 und 14 angeordnet sein könnten und/oder,
daß diese ihrerseits als filter mit der entsprechenden Einfärbung ausgebildet sein
könnten. Die Anordnung der Prismen 14 und 16 ist zweckmäßigerweise so getroffen,
daß sie, bezogen auf einen von der Bildmitte ausgehenden Lichtstrahl im sogenannten
Minimum der Ablenkung ausgenutzt werden, d.h.
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in einer Anordnung, in der die wellenlängenabhängige Auffächerung
ihrer zum Beobachter hin austretenden Ausgangslichtströme maximal ist. In dieser
Anordnung können die brechenden Winkel der beiden Prismen in der dargestellten Anordnung
minimal sein, sodaß diese Prismen 14 und 16 bequem in der Art eines Brillengestells
ausgebildeten, aufsetzbaren Halter vorgesehen sein können.
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Die Anordnung 10 gemäß Fig.1 liefert ein "räumliches" Bild sowohl
dann, wenn das betrachtete Bild ein schwarzweiß-Bild ist, als auch dann, wenn das
Primärbild farbig ist, allerdings mit der Einschränkung, daß das vom Beobachter
wahrgenommene Bild dann seiner hell-dunkel-
Graduierung weitgehend
einem schwarz-weiß-Bild entspricht.
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Anhand der Fig.2 wird nunmehr eine Anordnung 20 zur Erzeugung eines
räumlich-plastischen Bildes erläutert, das bei Betrachtung eines farbigen Bildes
dessen "Farbigkeit" gleichsam erhält. Bei dieser Anordnung wird zunächst mittels
eines verkleinerten Abbildungssystems 26 in der Bildebene 27 ein verkleinertes Bild
des zu betrachtenden Primärbildes 11, das hier als Bild eines Farbfernsehers vorausgesetzt
ist, erzeugt. Im weiteren Verlauf des Strahlenganges wird das von dem verkleinerten
Bild 27 ausgehende Strahlenbündel z.B. mittels einer Sammellinse 28 in ein Parallelbündel
umgewandelt, das durch die beiden Randstrahlen 31 und 32 und den Zentralstrahl 29
repräsentiert ist.
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Das Parallelbündel wird mittels eines Strahlenteilers 33 in zwei Teillichtströme
gleiccer Intensität aufgeteilt.
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Beim dargestellten Ausfürhungsbeispiel ist der Strahlenteiler 33 als
ein unter 45° bezüglich der Ausbreitungsrichtung des Parallelbündels 29, 31, 32
stehender teildurchlässiger Spiegel angenommen, sodaß sich der durchgehende Teillichtstrom
29', 31' 32' in Richtung des urspräglichen Parallelbündels 29. 31, 32 ausbreitet,
während der andere Teillichtstrom 29'', 31'', 32'' rechtwinklig zur Ausbreitungsrichtung
des ursprünglichen Parallelbündels 29, 31, 32 verläuft. Die aus dem ursprünglichen
Parallelbündel hervorgegangenen, ihrerseits als Parallelbündel sich ausbreitende
Teillichtströme werden mittels je eines Polarisators 34 bzw. 36 polarisiert, wobei
die Polarisationszustände der aus den Polarisatoren
34 und 36 austretenden,
polarisierten Lichtströme orthogonal sind. Zum Zweck der Erläuterung sei angenommen,
daß der Polarisator 34, der den in der ursprünglichen Ausbreitungsrichtung sich
fortpflanzenden Teillichtstrom 29',31' 32' polarisiert, diesem eine 'horizontale"
lineare Polarisation aufprägt, während der andere Polarisator 36, der den rechtwinklig
zum ursprünglithen Parallelbündel 29, 31, 32 verlaufenden Teillichtstrom 29'', 31",
32'' polarisiert, diasemeine "vertikale" lineare Polarisation aufpräyt.
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Der durch den Pllarisator 36 "vertikal" polarisierte Teillichtstrom
29'', 31'', 32'' wird nach zweimaliger Umlenkung mittels der Umlenkspiegel 37, 38
mit dem dargestellten Verlauf einer Abbildungslinse 39 zugeleitet, die im Abstand
ihrer Brennweite ein reelles Bild des Primärbildes 11 entwirft. Der in der Richtung
des ursprünglichen Parallbündels 29, 31, 32 sich ausbreitende Teillichtstrom 29',
31', 32' durchsetzt eine zweite Abbildungslinse 41, deren Brennweite dieselbe ist
wie diejenige der Abbildungslinse 39. Die beiden im wesentlichen rechtwinklig zueinander
verlaufenden Ausgangslichtströme der beiden Abbildungslinsen 39 und 41 treffen auf
einen unter 45° gegen die Ausbreitungsrichtungen dieser beiden Lichtströme geneigten
teildurchlässigen - halbdurchlässigen - Spiegel 42, dessen entlang der Zentralstrahlen
29' bzw 292 der beiden polarisierten Teillichtströme gemessener Abstand von den
Hauptebenen der beiden Linsen 39 und 41 jeweils derselbe ist. Die insoweit erläuterte
Anordnung hätte die Wirkung, daß die beiden polarisierten Teillichtströme exakt
vereinigt würden und in der
Bildebene 43 genau aufeinander liegende
Bilder des Primrbildes 11 entworfen würden, deren eines vertikal und deren anderes
horizontal "polarisiert" wäre. Um einen seitlichen Versatz dieser Bilder, die aus
Lichtströmen unterschiedlicher - orthogonaler - Polarisation resultieren,zu erreichen
ist in einem der beiden Teillichtströme, beim dargestellten Ausführungsbeispiel
im Lichtweg des vertikal polarisierten Teillichtstromes 29"r 31'', 32'' eine bezüglich
der Ausbreitungsrichtung schräg stehende planparallele, durchsichtige Platte 44
vorgesehen, die, wie gestrichelt angedeutet, einen seitlichen Versatz des Parallellichtbündels
29'', 31'', 32'' vermittelt, der im Ergebnis in der Bildebene 43 zu einem entsprechenden
seitlichen Versatz der aus Lichtströmen der unterschiedlichen Polarisation resultierenden
Teilbilder führt, die in der Fig.2 lediglich durch die beiden Bildpunkte 46 und
47 repräsentiert sind. Der wiederum durch seine beiden Augen 12 und 13 repräsentierte
Beobachter betrachtet die in der Bildebene 43 entstehenden Teilbilder 46 und 47
durch je einem seiner beiden Augen 12 und 13 zugeordnete Analysatoren 48 und 49,
wobei der eine Analysator für vertikal polarisiertes Licht durchlässig ist und der
andere für horizontal polarisiertes.
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Auch durch diese Anordnung 20 gemäß Fig.2 kann somit der zur Erzielung
eines räumlichen Eindruckes maßgebliche Versatz der letztendlich vom Beobachter
betrachteten Sekundärbilder 46 und 47 erzielt werden.
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Abschließend wird anhand der Fiy.3 eine PrismenAriordnung 30 erläutert,
mit der sich - überrachenderweise -bei Betrachtung eines farbigen Bildes ebenfalls
ein pseudostereoskopischer Eindruck erzielen läßt. Hierbei werden in einer der Anordnung
von Brillengläsern ähnlichen Anordnung zwei Prismen zur Betrachtung des Fernsehbildes
verwendet, deren bredhende Kanten 17 und 18 in einer schräg zueinander verlaufenden,
jedoch eine gemeinsame Ebene markieren, wobei die brechenden Kanten 17 und 18, in
Blickrichtung des Beobachters gesehen, einen überstumpfen Winkel 9 einschließen.
Die Prismen 14 und 16 sind dabei zweckmäßigerweise so angeordnet, daß ihre die brechenden
Kanten 17 bzw.18 enthaltenden Mittelebenen senkrecht zu der durch die Augachsen
19 und 21 markierten Ebene stehen.
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Für das Zustandekommen des plastischen Bildeindruckes ist es unerheblich,
-ob die brechenden Kanten 17 und 18 nach unten weisen oder ob die Prismen 14 und
16 gleichsam auf ihren Basisflächen stehend angeordnet sind.
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Es ist auch möglich, die Prismen 14 und 16 so anzuordnen, daß ihre
brechenden Kanten 17 und 18 senkrecht auf der durch die Aufachsen 19 und 21 markierten
Ebene stehen. Die Anordnung der Prismen wird dann, wie im oberen Teil der Fig.3
gestrichelt angedeutet, so getroffen, daß ihre die brechenden Kanten 17 und 18 enthaltenden
?iittelebenen 51 bzw. 52 den entsprechenden überstumpfen Winkel ç miteinander einschließen.
In Verbindung mit einer Anordnung gemäß Fig.3 wird eine "Filterbrille" nicht benötigt.
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