DE3428038C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzielung eines räumlichen Bildeindrucks bei Betrachtung eines flächenhaften Primärbildes, insbesondere eines auf einem Farb- oder Schwarzweiß-Bildschirm dargestellten Fernsehbildes.

Es ist bekannt, bei der Betrachtung flächenhafter Bil­ der, auf denen eine räumliche Struktur dargestellt ist, einen räumlichen Eindruck im Sinne eines pseudo-stereo­ skopischen Effektes dadurch zu erzielen, daß der Be­ trachter vor mindestens ein Auge, vorzugsweise vor beide Augen, ein flach-keilförmiges Prisma mit verti­ kalem Verlauf der brechenden Kante desselben hält, bei Verwendung zweier Prismen in symmetrischer Anordnung bezüglich der zwischen den Augachsen verlaufenden verti­ kalen Mittelebene des Gesichtsfeldes, so daß die von den beiden Augen des Betrachters je einzeln wahrgenom­ menen Bilder einen seitlichen Versatz gegeneinander haben, der, eine geeignete Bildweite vorausgesetzt, demjenigen Versatz entspricht, mit dem der Betrachter den abgebildeten Gegenstand "in Natura" - räumlich - sehen würde (FR-PS 11 45 065 und CH-PS 2 90 355). Die durch die Erfahrung beeinflußte Bildverarbeitung führt dann in Kombination mit der physiologischen Wahrnehmung zweier verschiedener, wenn auch nur gegeneinander ver­ setzter Bilder zu einem erwünschten räumlichen Eindruck.

Nachteilig an diesbezüglichen Prismenanordnungen ist die an linienförmigen, parallel zu den brechenden Kan­ ten der verwendeten Prismen verlaufenden Bildstrukturen auftretende spektrale Auffächerung in die verschiedenen Spektralfarben, wodurch die Schärfe des wahrgenommenen Bildes beeinträchtigt wird und auch der räumliche Ein­ druck gestört wird.

ln Verbindung mit Zeichentrickfilmen ist es zur Erzie­ lung bzw. Unterstützung eines räumlichen Bildeindruckes zusätzlich zu der Verwendung von Prismen bekannt (US-PS 41 31 342), den Eindruck räumlicher Tiefe durch Farbgebung und Bild-Helligkeit zu unterstützen, wobei zum einen der Effekt ausgenützt wird, daß bei gleicher räumlicher Distanz vom Betrachter ein blauer Gegenstand als weiter entfernt empfunden wird als ein roter Gegen­ stand und ein heller näherliegend als ein dunkler. Die Ausnutzung solcher durch die Sinnesphysiologie bedingter Effekte zur Erzielung oder Verstärkung räumlicher Bild­ eindrücke ist natürlich nicht generell sondern nur dann möglich, wenn schon bei der Bildgestaltung dem beabsich­ tigten räumlichen Effekt Rechnung getragen werden kann.

ln Analogie zu dem zur Erzeugung räumlicher Bildein­ drücke allgemein bekannten Anaglyphen-Verfahren, bei dem von einem Gegenstand zwei in Komplementärfarben, z. B. rot und grün gehaltene, seitlich etwas verschobene oder versetzt übereinander gedruckte, ebene Bilder, die einen räumlichen Gegenstand von benachbarten Beobach­ tungsstandpunkten aus wiedergeben, mittels einer Farb­ filterbrille betrachtet werden, deren Filter in den genannten Komplementärfarben eingefärbt sind, kann bei Farbfernsehern durch eine Zeitverzögerung des Rotsignals gegenüber den beiden anderen Farbsignalen, z. B. dem Grün- und dem Blausignal und Versatz des "Rot-Bildes" gegenüber den Grün- und Blaubildern auf dem Bildschirm unter Benutzung einer entsprechenden Filterbrille eben­ falls ein pseudo-stereoskopisches - räumliches - Bild gesehen werden. Nachteilig an diesem bekannten Verfahren zur Erzeugung räumlicher Bildeindrücke bei Fernsehbil­ dern ist jedoch der erhebliche schaltungstechnische Aufwand, der mit der Rot-Verzögerung und dem Versatz des Rot-Bildes gegenüber den Grün- und Blau-Bildern verknüpft ist.

Von dem insofern erläuterten Stand der Technik ausgehend ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die bei gleichwohl guter Bildqualität mit einfacheren Mitteln die Erzielung eines räumlichen Eindruckes bei der Betrachtung eines flächigen Bildes ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer erfindungsge­ mäßen Anordnung zur Erzielung eines räumlichen Bildein­ drucks bei Betrachtung eines flächenhaften Primärbildes, insbesondere eines auf einem Farb- oder Schwarzweiß- Bildschirm dargestellten Fernseh-Bildes ein optisches Dispersionselement und zwei im Augenabstand angeordnete Farbfilter vorgesehen, wobei das vom Primärbild ausge­ hende Licht durch das Dispersionselement lichtwellen­ längenabhängig aufgefächert wird und durch die unter­ schiedlichen Wellenlängen zugeordneten Farbfilter zwei gegeneinander versetzte und eventuell geringfügig ver­ kippte Strahlengänge ausgewählt werden, die zwei kontur­ gleichen, entsprechend der parallaktischen Verschiebung versetzten Bildern entsprechen.

Als Dispersionselemente eignen sich, wie in den An­ sprüchen 2 und 3 angegeben, Prismen, aber auch andere Dispersionselemente, z. B. durchsichtige Beugungsgitter, wie durch den Anspruch 4 angegeben.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist hinsichtlich ihrer Anwendungsmöglichkeit selbstverständlich nicht auf die Betrachtung von Fernsehbildern beschränkt, sondern auch für die Betrachtung "stehender" Bilder z. B. projizierter oder gedruckter Bilder geeignet und zwar sowohl für Schwarzweiß- als auch für Farbbilder, wobei es bei den letztgenannten natürlich hingenommen werden muß, daß durch die Farbfilter ein Teil der Farbskala unterdrückt wird und das insgesamt gesehene Bild lediglich in Ab­ stufungen einer einzigen Farbe bzw. als "Schwarzweiß- Bild" wahrgenommen wird.

Mit diesen Nachteilen nicht behaftet, ist eine weitere, ebenfalls eine Lösung der eingangs genannten Aufgabe vermittelnde Anordnung zur Erzielung eines räumlichen Bildeindruckes bei Betrachtung eines flächenhaften Pri­ märbildes mit zwei vor dem Primärbild und hintereinan­ der angeordneten Prismenpaaren aus je zwei im Augenab­ stand nebeneinander liegenden Prismen identischer Ge­ staltung, wobei die brechenden Kanten der beiden Pris­ men jedes Prismenpaares je eine gemeinsame, senkrecht zur Ebene des Primärbildes verlaufende Ebene markieren, und wobei, vom Primärbild aus gesehen, die brechenden Kanten des einen Prismenpaares einen stumpfen Winkel und die brechenden Kanten des anderen Prismenpaares einen überstumpfen Winkel einschließen, der dem Komple­ ment des stumpfen Winkels entspricht.

In bevorzugter Ausgestaltung einer solchen Anordnung sind die Prismen des einen der Prismenpaare gewölbt und es können die Prismen weiter so angeordnet sein, daß die senkrechte Projektion der brechenden Kanten aller vier Prismen auf eine von den brechenden Kanten eines Prismenpaares aufgespannte Ebene einen x-förmigen oder einen rautenförmigen Verlauf aufweist.

Des weiteren wird die eingangs genannte Aufgabe auch durch eine Anordnung zur Erzielung eines räumlichen Bildeindruckes bei Betrachtung eines flächenhaften Primärbildes gelöst, bei der zwei vor dem Primärbild und hintereinander angeordnete Prismenpaare vorgesehen sind, die aus je zwei im Augenabstand nebeneinander angeordneten Prismen bestehen, wobei die brechenden Kanten aller vier Prismen parallel zueinander und zur Ebene des Primärbildes verlaufen, die die brechenden Kanten enthaltenden Basis-halbierenden Mittelebenen der vier Prismen etwa x-förmig verlaufen, das näher am Pri­ märbild angeordnete Prismenpaar aus zwei gewölbten Pris­ men besteht und die brechenden Kanten der beiden Pris­ men eines jeden Prismenpaares jeweils in die gleiche Richtung zeigen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbei­ spiele anhand der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsge­ mäßen Anordnung zur Erzielung eines räumlich­ plastischen Eindrucks bei der Betrachtung eines flächigen Bildes, mit zwei Prismen,

Fig. 2 eine bevorzugte Gestaltung einer erfindungsge­ mäßen Prismenanordnung mit insgesamt vier Pris­ men,

Fig. 2a eine zur Anordnung der Prismen gemäß Fig. 2 alternative, rautenförmige Anordnung der Pris­ men und

Fig. 3a spezielle Orientierungen der Prismen in einer 3b der Fig. 2 entsprechenden Grundanordnung.

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 - Fernsehbil­ des betrachtet der durch seine Augen 12 und 13 repräsen­ tierte Beobachter dieses Bild durch zwei Prismen 14 und 16, deren Ausdehnung hinreichend groß ist, daß sie die Gesichtsfelder beider Augen 12 und 13 vollständig über­ decken. Die brechenden Kanten 17 und 18 der beiden Pris­ men 14 bzw. 16 stehen senkrecht auf der durch die Aug­ achsen 19 und 21 markierten Ebene, auf der auch die Ebene des Bildschirmes 11 bzw. die Fläche des zu be­ trachtenden Bildes senkrecht steht. Die beiden Prismen 14 und 16 sind weiter so angeordnet, daß die - wellen­ längenabhängige - Auffächerung eines vom Beobachtungs­ objekt 11 ausgehenden Lichtstromes in mehr oder weniger monochromatische 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.

Zwischen dem gemäß Fig. 1 rechten Auge 13 und dem zwi­ schen diesem und dem Bildschirm 11 angeordneten Prisma 16 ist ein erstes Farbfilter 22 angeordnet, das zum Zweck der Erläuterung als rot eingefärbt angenommen sei.

Zwischen dem linken Auge und dem vor diesem angeordne­ ten Prisma 14 ist ein zweites Farbfilter, z. B. ein Grün­ filter 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 der Rotanteil des vom Prisma 16 auf­ gefächerten Lichtstromes unterdrückt wird, während durch das linke "Grünfilter" der Grünanteil des vom Prisma 14 aufgefächerten Lichtstromes unterdrückt wird.

Es wird mit dieser Anordnung auf einfache Weise eine dem bekannten Anaglyphen-Verfahren analoge Darstellung räumlich versetzter Bilder beiden Augen 12 und 13 des Betrachters dargeboten, der dadurch ein räumlich-plasti­ sches Bild wahrnimmt, obwohl das Primärbild 11 rein flächenhaft ist.

Es versteht sich, daß die Filter 22 und 23, in Ausbrei­ tungsrichtung des vom Bildschirm 11 ausgehenden Licht­ stromes gesehen, auch vor den Prismen 16 und 14 ange­ ordnet 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 so­ genannten Minimum der Ablenkung ausgenutzt werden, d. h. in einer Anordnung, in der die wellenlängenabhängige Auffächerung ihrer zum Beobachter hin austretenden Aus­ gangslichtströme maximal ist. In dieser Anordnung kön­ nen die brechenden Winkel ε der beiden Prismen in der dargestellten Anordnung minimal sein, so daß diese Pris­ men 14 und 16 bequem an einem in der Art eines Brillen­ gestells ausgebildeten, aufsetzbaren Halter vorgesehen sein können.

Die Anordnung 10 gemäß Fig. 1 liefert ein "räumliches" Bild sowohl dann, wenn das betrachtete Bild ein schwarz- weiß-Bild ist, als auch dann, wenn das Primärbild far­ big ist, allerdings mit der Einschränkung, daß das vom Beobachter wahrgenommene Bild dann seiner hell-dunkel- Graduierung weitgehend einem schwarz-weiß-Bild entspricht.

Die Fig. 2, auf deren Einzelheiten nunmehr bezug genom­ men sei, zeigt eine weitere, bevorzugte Gestaltung einer erfindungsgemäßen Prismenanordnung, die ohne Farbfilter auskommt. Diese insgesamt mit 40 bezeichnete Prismen- Anordnung umfaßt insgesamt vier Prismen 14, 16, 14′, 16′. Zum Zweck der Erläuterung sei genommen, daß sich der Beobachter "links" von dieser insgesamt mit 40 be­ zeichneten Prismenanordnung befinde und demgemäß in Richtung des Pfeiles 53 blicke. Zwei dieser Prismen, nämlich die mit 14 und 16 bezeichneten Prismen, sind so angeordnet, daß ihre brechenden Kanten 17 und 18 schräg zueinander verlaufen, jedoch eine gemeinsame Ebene mar­ kieren und in Blickrichtung 53 des Beobachters gesehen einen überstumpfen Winkel γ einschließen, wobei die Prismen 14 und 16 zweckmäßigerweise so angeordnet sind, daß ihre die brechenden Kanten 17 bzw. 18 enthaltenden Mittelebenen senkrecht zu der durch die Augachsen des Beobachters markierten Ebene stehen. Zwischen den der Einfachheit halber nicht dargestellten Augen des Be­ obachters und der durch die ebenflächig begrenzten Pris­ men 14 und 16 gebildeten Prismenanordnung ist eine weite­ re Prismenanordnung 14′, 16′ in der aus der Fig. 2 er­ sichtlichen Lage vorgesehen. Diese "näher" zum Beobach­ ter hin angeordneten Prismen 14′ und 16′ sind, im Unter­ schied zu den Prismen 14 und 16 gewölbt ausgebildet und schließen, vom Beobachter aus gesehen, einen stumpfen Winkel γ′ ein, der dem Komplement des von den Prismen 14 und 16 der Prismenanordnung 14, 16, eingeschlossenen, überstumpfen Winkels γ entspricht. Außerdem sind die gewölbten Prismen 14′ und 16′ so angeordnet, daß ihre brechenden Kanten 17′ und 18′ nach unten weisen, während die brechenden Kanten 17 und 18 der ebenflächig begrenz­ ten Prismen 14 und 16 nach oben weisend angeordnet sind.

Diese Anordnung ist deshalb zweckmäßig, damit ein durch die Prismen 14 und 16 bedingter Höhenversatz des be­ obachtbaren Bildes durch die gleichsam umgekehrt ange­ ordneten Prismen 14′ und 16′, in erster Näherung jeden­ falls, wieder ausgeglichen wird.

Für die grundsätzliche Funktion der Prismenanordnung 40 ist es jedoch unerheblich, ob die brechenden Kanten 17 und 18 der Prismen 14 und 16 sowie die brechenden Kan­ ten 17′ und 18′ der Prismen 14′ und 16′ in dieselbe oder in die entgegengesetzte Richtung weisen.

Für die Funktion der Prismenanordnung im angestrebten Sinne ist es auch gleichgültig, ob der Beobachter wie vorstehend vorausgestzt, in Richtung des Pfeils 53 nach "rechts" blickt oder in Richtung des Pfeils 54 nach "links".

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Prismenanord­ nung 40 sind die Prismen 14, 16, 14′, 16′ gleichsam schmetterlingsförmig angeordnet, das heißt so, daß sich die Ebenen 56 und 57, in denen die brechenden Kanten 17′ und 18 bzw. 17 und 18′ der je ein gewölbtes Prisma und ein durch geradlinige Flächen begrenztes Prisma enthaltenden Prismen-Paare 14′, 16 bzw. 14, 16′ ver­ laufen, X-förmig kreuzen. An Stelle einer in diesem Sinne schmetterlingsförmigen Anordnung der Prismen 14, 16, 16′ und 14′ kann deren Anordnung auch so getroffen werden, daß ihre brechenden Kanten 17, 18, 18′ und 17′ rautenförmig zueinander verlaufen, derart, daß, in Blick­ richtung gesehen, der Abstand der Prismen 14 und 14′ bzw. der Prismen 16 und 16′, entlang der zentralen Achse der Anordnung gesehen, am größten ist.

Dies ist schematisch in der Fig. 2a dargestellt, die die Spuren der brechenden Kanten 17 und 18 der Prismen 14 und 16 bzw. der brechenden Kanten 17′ und 18′ der Prismen 14′ und 16′ in der Zeichenebene wiedergibt.

Die Prismen 14 und 16 bzw. 14′ und 16′ können, wie an­ hand der Fig. 3a und 3b beispielsweise weiter darge­ stellt, auch so angeordnet sein, daß die brechenden Kanten 17 und 18 bzw. 17′ und 18′ parallel zu der Mittel­ ebene 58 verlaufen, zu der ihrerseits die Augachsen 19 und 21 der Augen 12 und 13 des Beobachters parallel verlaufen, die als in der Zeichenebene liegend darge­ stellt sind, wobei jedoch die brechenden Kanten 17 und 18 bzw. 17′ und 18′ senkrecht zur Zeichenebene verlau­ fend angeordnet sind.

Während beim Anordnungsbeispiel gemäß Fig. 3a die bre­ chenden Kanten 17 und 18 des einen Prismenpaares 14, 16 und die brechenden Kanten 17 und 18 des anderen Prismen­ paares 14′, 16′, gleichsam in entgegengesetzter Richtung weisen, ist beim Anordnungsbeispiel gemäß Fig. 3b die Anordnung der Prismen so getroffen, daß ihre brechenden Kanten 17 und 18 bzw. 17′ und 18′ jeweils in dieselbe Richtung, beim Darstellungs-Beispiel nach "rechts", zeigen.

In spezieller Gestaltung haben die Prismen 14 und 16 eine Basisbreite von 6 mm und eine Höhe von 4 cm, was einem brechenden Winkel ε von 8,5° entspricht. Die Länge 1 der brechenden Kanten beträgt in typischer Ge­ staltung ca. 5 cm. Die gewölbten Prismen 14′ und 16′ haben im wesentlichen dieselben Dimensionen, abgesehen davon, daß sie in einem Krümmungsradius zwischen 3 und 6 cm gewölbt sind.

Es versteht sich, daß durch diese Maße lediglich typi­ sche Gestaltungen erfindungsgemäßer Brillenanordnungen charakterisiert sein sollen, nicht jedoch deren sämt­ liche möglichen Gestaltungsvarianten. Die Prismen kön­ nen aus Gießharz einfach mit der erforderlichen opti­ schen Qualität hergestellt werden.

Claims (8)

1. Anordnung zur Erzielung eines räumlichen Bildein­ drucks bei Betrachtung eines flächenhaften Primär­ bildes, insbesondere eines auf einem Farb- oder Schwarzweiß-Bildschirm dargestellten Fernsehbildes, mit einem optischen Dispersionselement (14, 16) und zwei im Augenabstand angeordneten Farbfiltern (22, 23), wobei das vom Primärbild ausgehende Licht durch das optische Dispersionselement lichtwellenlängenab­ hängig aufgefächert wird und durch die unterschied­ lichen Wellenlängen zugeordneten Farbfilter zwei gegeneinander versetzte und evtl. geringfügig ver­ kippte Strahlengänge ausgewählt werden, die zwei konturgleichen, entsprechend der parallaktischen Verschiebung versetzten Bildern entsprechen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Dispersionselement mindestens ein Prisma ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Dispersionselement aus zwei Prismen mit gleichem Dispersionsverhalten besteht, wobei jedem Prisma einer der beiden Farbfilter zugeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Dispersionselement ein durchsichti­ ges Beugungsgitter ist, wobei durch die beiden Farb­ filter Licht aus dessen erster Beugungsordnung ausgewählt wird.

5. Anordnung zur Erzielung eines räumlichen Bildein­ drucks bei Betrachtung eines flächenhaften Primär­ bildes, mit zwei vor dem Primärbild und hinterein­ ander angeordneten Prismenpaaren (14, 16, 14′, 16′) aus je zwei im Augenabstand nebeneinander liegenden Prismen identischer Gestaltung, wobei die brechenden Kanten der beiden Prismen jedes Prismenpaares je eine gemeinsame, senkrecht zur Ebene des Primärbil­ des verlaufende Ebene markieren, und wobei, vom Primärbild aus gesehen, die brechenden Kanten des einen Prismenpaares einen stumpfen Winkel und die brechenden Kanten des anderen Prismenpaares einen überstumpfen Winkel γ einschließen, der dem Komple­ ment des stumpfen Winkels γ′ entspricht.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen (14′, 16′) des einen der Prismen­ paare (14, 16; 14′, 16′) gewölbt sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die senkrechte Projektion der brechen­ den Kanten aller vier Prismen (14, 16, 14′, 16′) auf eine von den brechenden Kanten eines Prismen­ paares aufgespannte Ebene einen x-förmigen oder rautenförmigen Verlauf aufweist.

8. Anordnung zur Erzielung eines räumlichen Bildein­ drucks bei Betrachtung eines flächenhaften Primär­ bildes, mit zwei vor dem Primärbild und hinterein­ ander angeordneten Prismenpaaren (14, 16, 14′, 16′), die aus je zwei im Augenabstand nebeneinander ange­ ordneten Prismen bestehen, wobei

• - die brechenden Kanten aller vier Prismen parallel zueinander und zur Ebene des Primärbildes verlau­ fen,
• - die die brechenden Kanten enthaltenden, basishal­ bierenden Mittelebenen der vier Prismen etwa x-förmig verlaufen,
• - das näher am Primärbild angeordnete Prismenpaar aus zwei gewölbten Prismen besteht,
• - und die brechenden Kanten der beiden Prismen eines jeden Prismenpaares jeweils in die gleiche Richtung zeigen.