DE944274C

DE944274C - Device for achieving a three-dimensional image effect when reproducing non-stereoscopic images

Info

Publication number: DE944274C
Application number: DEP10478A
Authority: DE
Inventors: Frederic Pohl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-09-17
Filing date: 1953-09-17
Publication date: 1956-06-14

Description

Einrichtung zur Erzielung einer plastischen Bildwirkung bei der Wiedergabe nichtstereoskopischer Bilder Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzielung einer plastischen Bildwirkung bei der Wiedergabe nichtstereoskopischer Bilder, z. B. Fernsehbilder, Projektionsbilder, kinematographischer Bilder, Drücke, Reklamebilder . usw. mit einem zwischen Bild und Zuschauerraum zusätzlich angeordneten, mit einer Linsen-ratsterung versehenen, durchsichtigen Schirm.Device for achieving a three-dimensional image effect during reproduction Non-stereoscopic images The invention relates to a device for obtaining a three-dimensional image effect when reproducing non-stereoscopic images, e.g. B. television images, projection images, cinematographic images, prints, advertising images . etc. with an additional arranged between the picture and the audience, with a Lens-rimmed, transparent screen.

Die üblichen stereoskopischen -Betrachtungsgeräte gehen davon aus, daß zwei verschiedene Bilder nebeneinander oder aufeinander erzeugt und mit den beiden Augen getrennt betrachtet werden. Solche Geräte enthalten daher meist optische Doppelsysteme. Bei gleichzeitiger Betrachtung durch mehrere Zuschauer ist in der Regel eine Brille für jeden Betrachter ,erforderlich, was der allgemeinen Verbreitung dieser Raumdarstellungsweise hinderlich ist..The usual stereoscopic viewing devices assume that two different images are generated side by side or on top of each other and with the both eyes are viewed separately. Such devices therefore usually contain optical Double systems. When viewed by several viewers at the same time, the Usually glasses for every viewer, what is required of general distribution is a hindrance to this spatial representation.

Es ist auch versucht worden, eine räumliche Bildwirkung dadurch zu erzielen, daß das zu betrachtende Bild auf einem gegen den Beschauer konkaven, sehr ausgedehnten Projektionsschirm erzeugt wird. Diese Einrichtungen eignen sich aber nur für größere Lichtspielhäuser, in denen genügend Raum zur Verfügung steht, und sind bei Geräten für das Heim und auch bei Reklamegeräten in der Regel nicht anwendbar.Attempts have also been made to create a spatial image effect achieve that the image to be viewed on a concave towards the viewer, very extensive projection screen is generated. However, these facilities are suitable only for larger movie theaters where there is enough Space available and are usually found in devices for the home and also in advertising devices not applicable.

Es ist auch versucht worden, eine plastische Bildwirkung durch Anordnung eines zusätzlichen Schirmes zwischen Bild und Zuschauerraum zu erreichen, der mit senkrecht verlaufenden wellenartigen Erhebungen versehen ist: Ein derartiger Schirm hat jedoch bei der Betrachtung aus verschiedenen Blickwinkeln verschiedene Eigenschaften, so daß seine Wirkung. vom Betrachtungsabstand und der Betrachtungsrichtung nicht unabhängig ist.Attempts have also been made to create a three-dimensional image effect through arrangement of an additional screen between the picture and the auditorium, which with vertically extending wave-like elevations is provided: Such a screen but has different properties when viewed from different angles, so that its effect. from the viewing distance and the viewing direction is independent.

Von einer Einrichtung mit einem zwischen Bild und Zuschauerraum zusätzlich angeordneten, .mit einer Linsenrasterung versehenen durchsichtigen Schirm geht die Erfindung auch aus, sieht aber, dafür vor, daß der zusätzliche durchsichtige Schirm mit einer wabenartigen Linsenrasterung versehen ist und daß die Linsenrasterfläche als Ganzes nach dein Bildschirm gewölbt ist. Durch diese Maßnahme gelingt es, eine überraschend plastische Bildwirkung zu erzielen, bei der die im Vordergrund des Bildes liegenden Teile tatsächlich vorn und die im Hintergrund des Bildes befindlichen Teile hinten zu liegen scheinen. Die durchsichtige Linsenrasterfläche besteht z. B. aus einer kugelschalenförmig, z. B. halbkugelförmig gewölbten Glas- oder Kunstglasschale, die auf der einen Seite glatt und auf der anderen Seite mit einer großen Zahl von konvexen Vertiefungen versehen ist. Die einzelnen Linsen des Rasters sind vorzugsweise so klein, daß sie bei der normalen Betrachtungsentfernung vom Auge nicht aufgelöst werden können.From a facility with an additional one between the picture and the auditorium arranged, .with a lenticular screen, the Invention also looks, but provides that the additional transparent screen is provided with a honeycomb lenticular grid and that the lenticular surface as a whole after your screen is curved. This measure makes it possible to achieve a to achieve a surprisingly three-dimensional image effect, in which the in the foreground of the Parts of the picture are actually in front and those in the background of the picture Parts seem to be behind. The transparent lenticular surface consists z. B. from a spherical shell, z. B. hemispherical curved glass or synthetic glass bowl, which on the one hand smooth and on the other hand with a large number of is provided with convex depressions. The individual lenses of the grid are preferred so small that they are not resolved at normal viewing distance from the eye can be.

Es ist nicht notwendig, daß die Linsenrasterfläche Halbkugelform aufweist, sondern die Krümmung kann auch flacher sein. Sie braucht ferner nicht als Teil einer Kugelfläche ausgebildet zu sein, sondern kann einen Teil eines andersartigen Rotationskörpers bilden, oder es kann auch eine kissenartig gekrümmte Fläche verwendet werden, die verschiedene Krümmungsradien in verschiedenen Querschnittsebenen hat.It is not necessary that the lenticular surface has a hemispherical shape, but the curvature can also be flatter. You also don't need to be part of a To be formed spherical surface, but can be part of a different type of rotation body form, or a pillow-like curved surface can also be used, which has different radii of curvature in different cross-sectional planes.

Der Bildschirm, auf dem das Bild erzeugt wird, kann eben oder auch selbst konvex oder konkav gekrümmt sein. So ist z. B. bei der Erzeugung von Fernsehbildern der Bildschirm gewöhnlich selbst nach außen gekrümmt, da das Bild auf dem Boden einer Kathodenstrahlröhre entsteht. Bei Kinoanlagen kann es zweckmäßig sein, denn Bildschirm selbst eine konkave Krümmung nach der Seite des Beschauers zu zu geben.The screen on which the image is generated can be flat or also even be convex or concave. So is z. B. in the generation of television images the screen usually curves itself outward as the image is on the floor a cathode ray tube. It can be useful for cinema systems because Screen itself to give a concave curvature towards the side of the viewer.

Es empfiehlt sich, die einzelnen linsenartigen Vertiefungen der Linsenrasterfläche so auszubilden, daß keine ungenutzten Zwischenräume zwischen den einzelnen Linsenelementen verbleiben. Die Linsen können z. B. sechseckige, Umrißlinien haben, so daß sie sich wabenartig aneinanderschließen, sie können aber auch quadratisch oder rechteckig oder dreieckig begrenzt sein.It is recommended that the individual lens-like depressions of the lenticular surface to be designed so that there are no unused spaces between the individual lens elements remain. The lenses can e.g. B. hexagonal, outlines so that they are close together like a honeycomb, but they can also be square or rectangular or be bounded triangular.

Mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt . Fig. i einen Querschnitt durch eine Einrichtung nach der Erfindung, Fig. 2, 2a und 3 je einen Schnitt durch weitere Ausführungsformen, Fig. 4 eine Vorderansicht einer Betrachtungseinrichtung mit einem dahinter befindlichen Fernsehbildschirm, Fig. 5 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform, Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Betrachtungseinrichtung für Fernsehgeräte, Fig. 7 eine stark vergrößerte Ansicht eines Teiles des Linsenrasters und Fig. 8 eine ebenfalls vergrößerte Ansicht einer anderen Linsenrasterform.Several embodiments of the subject invention are in the Drawing shown, namely shows. Fig. I shows a cross section through a device according to the invention, FIGS. 2, 2a and 3 each show a section through further embodiments, 4 is a front view of a viewing device with one behind it TV screen, Fig. 5 is a front view of a further embodiment, Fig. 6 shows a cross section through a viewing device for television sets, FIG. 7 a greatly enlarged view of part of the lenticular lens and FIG. 8 a likewise enlarged view of another lenticular shape.

In Fig. i ist ein ebener Bildschirm i dargestellt, der senkrecht zur Zeichenebene steht. Vor dem Bildschirm befindet sich eine halbkugelförmige Schale .2 aus einem durchsichtigen Werkstoff, z. B. Glas, Plexiglas oder einem anderen leicht formbaren, durchsichtigen Kunststoff. Die Schale hat außen eine glatte Oberfläche und, trägt auf der Innenseite ein Linsenraster; das aus zahlreichen sehr kleinen, nach dem Bildschirm zu: konkaven Vertiefungen 3 besteht. Die Halbkugelschale ist durchsichtig und hat infolge der Hohllinsen eine schwach verkleinernde Wirkung. Wird das Bild i von der Stelle 4 aus betrachtet, woben sich die Augen 5 und 6 des Beobachters horizontal nebeneinander befinden, dann werden für die beiden Augen verschiedene Teile der Linsenrxsterfläche wirksam, wie dies durch die begrenzenden Strahlen 7 und 8 für das Auge 5 und g, io für das Auge 6 angedeutet ist. Ohne auf die physikalische Wirkungsweise näher einzugehen, läßt sich auf Grund von Versuchen sagen, daß durch diese Eilschaltung zweier verschieden begrenzter Teile des Linsenrasterschirmes in die Strahlengänge der beiden Augen des Beschauers eine plastisch räumliche Bildwirkung erzielt wird. Diese plastische Wirkung ist auch für Beschauer vorhanden, die sich seitlich von einer zentralen, auf dem Bildschirm senkrecht stehenden Achse i i oder oberhalb oder unterhalb dieser Achse befinden. Auch ein Beschauer an der Stelle 12 z. B. blickt mit seinen beiden Augen 13 und 14 durch verschiedene Teile der Halbkugelschale 2 hindurch. Ebenso ist die räumliche Wirkung nicht an einen bestimmten Betrachtungsabstand gebunden, sondern der Beschauer kann sich dem Bildschirm nähern oder entfernen, ohne daß sich die räumliche Wirkung verändert.In Fig. I, a flat screen i is shown, which is perpendicular to Drawing plane stands. There is a hemispherical bowl in front of the screen .2 made of a transparent material, e.g. B. glass, plexiglass or another easily malleable, clear plastic. The shell has a smooth surface on the outside and, has a lenticular lens on the inside; that consists of numerous very small, according to the screen to: concave depressions 3 consists. The hemispherical shell is transparent and has a slightly reducing effect due to the hollow lenses. If the image i is viewed from the point 4, the eyes 5 and 6 of the Observer are horizontally side by side, then for both eyes different parts of the lens frame effectively, as indicated by the limiting Rays 7 and 8 for the eye 5 and g, io for the eye 6 is indicated. Without on the physical mode of action can be examined more closely on the basis of experiments say that through this rapid action two differently limited parts of the lenticular screen a three-dimensional visual effect in the beam paths of the two eyes of the beholder is achieved. This three-dimensional effect is also present for the beholder who laterally of a central axis i i or which is perpendicular to the screen above or below this axis. Also an observer on the spot 12 z. B. looks with his two eyes 13 and 14 through different parts of the hemispherical shell 2 through. Likewise, the spatial effect is not due to a certain viewing distance bound, but the viewer can move closer to or further away from the screen, without changing the spatial effect.

Gegenüber den bisher gebräuchlichen Einrichtungen hat diese Einrichtung den Vorteil, daß der Betrachtungsabstand beliebig gewählt sein kann und daß die plastische Wirkung nicht von der Größe des Bildschirmes abhängig ist. Es ist ferner nicht erforderlich, daß der Beschauer eine Brille benutzt und daß dabei auf individuelle Augeneigenschaften Rücksicht genommen werden muß, da für jeden Betrachter auch bei verschiedener Sehschärfe sich die plastische Bildwirkung ergibt. Der Bildschirm kann von den verschiedensten Seiten betrachtet werden, und der Beschauer braucht seinen Kopf nicht stets in einer bestimmten Lage zu halten, sondern kann ihn nach Belieben seitlich nach links oder rechts neigen. Es ist ferner nur ein einziges Bild bzw. ein einziges Bilderzeugungssystem, z. B. nur eine Fernsehröhre oder ein Bsldwurfgerät, erforderlich, so daß an diesen Grundgeräten außer der Hinzufügung der Linsenrasterfläche nichts geändert zu werden braucht. Auch der nachträgliche Einbau der Vorrichtung ist daher leicht möglich. Die zusätzliche Li.nsenrasterfläche ergibt keine Bildverzerrung oder Bildverzeichnung, so daß auch in dieser Beziehung keine Nachteile vorhanden sind; zu berücksichtigen ist nur, daß die Aufnahme des Bildgegenstandes mit einem Objektiv von angemessener Tiefenwirkung gemacht w iTd.Compared to the previously used facilities, this facility has the advantage that the viewing distance can be chosen arbitrarily and that the plastic effect does not depend on the size of the screen. It is further it is not necessary that the viewer use glasses and that this is done on an individual basis Eye properties must be taken into account, as for every observer, too different visual acuity results in the three-dimensional image effect. The screen can be from different sides be looked at, and the beholder does not always have to keep his head in a certain position, but can tilt it sideways to the left or right as desired. It is also only one single image or a single imaging system, e.g. B. only a TV tube or a throwing device, required so that on these basic devices besides the addition the lenticular surface does not need to be changed. Even afterwards Installation of the device is therefore easily possible. The additional left grid area does not result in image distortion or image distortion, so that also in this regard there are no disadvantages; the only thing to take into account is that the inclusion of the Subject of the picture made with a lens of adequate depth effect w iTd.

Die Form der Linsenrasterfläche 2 kann in verschiedener Weise abgeändert werden. So kann z. B. nach Fig. 2 ein Schirm 15 mit größerem Krümmungsradius verwendet werden, der sich nur verhältnismäßig flach über den Bildschirm erhebt. Der Schirm kann auch so abgewandelt werden, daß sich die Bildfläche nicht in oder vor der Ebene des größten Durchmessers der Linsenrasterfläche, sondern nach Fig. 2 a oder 3 «-eiter hinten befindet. Dabei ist nach Fig. 2 a der Schirm .im Querschnitt annähernd elliptisch gekrümmt.The shape of the lenticular surface 2 can be modified in various ways will. So z. B. according to Fig. 2, a screen 15 is used with a larger radius of curvature that only rises relatively flat above the screen. The screen can also be modified so that the picture surface is not in or in front of the plane of the largest diameter of the lenticular surface, but according to Fig. 2a or 3 ″ conductor located at the rear. According to FIG. 2a, the screen is approximately elliptical in cross section curved.

Damit keine Bildverzerrungen auftreten, ist es zweckmäßig, dafür zu sorgen, daß die Dicke der Linsenrasterfläche 2 überall konstant ist und daß das Ausgangsmaterial möglichst gleichmäßig, z. B. planparallel und frei von Schlieren ist.So that no image distortion occurs, it is advisable to use it ensure that the thickness of the lenticular surface 2 is constant everywhere and that the Starting material as evenly as possible, e.g. B. plane-parallel and free of streaks is.

In Fig. q. ist ein rechteckiger Bildschirm i z. B. eines Fernsehgerätes dargestellt, vor dem sich die Linsenrasterfläche 2 befindet. Diese Linsenrasterfläche hat eine kreisförmige Grundfläche und überall gleichen Krümmungsradius.In Fig. Q. is a rectangular screen i z. B. a television set shown, in front of which the lenticular surface 2 is located. This lenticular surface has a circular base and the same radius of curvature everywhere.

Um die Linsenrasterfläche der rechteckigen Bildform i anzupassen, kann sie auch nach Fig. 5 kissenartig ausgebildet sein. Die Fläche 16 hat beispielsweise im waagerechten Querschnitt eine schwächere Krümmung wie im senkrechten Querschnitt. Außerdem ist sie an den Rändern annähernd rechteckig begrenzt.To adapt the lenticular surface to the rectangular image shape i, it can also be designed like a pillow according to FIG. The surface 16 has, for example a weaker curvature in the horizontal cross-section than in the vertical cross-section. In addition, it is limited to an approximately rectangular shape at the edges.

Bei der Ausführung nach Fig. 6 ist diie Linsenrasterfläche 17 auf dem Schirm 18 einer Kathodenstrahlröhre unmittelbar aufgesetzt, wie sie üblicherweise in Fernsehgeräten verwendet wird. Da in dem Raum zwischen dem Schirm 18 der Kathodenstrahlröhre und der Linsenrasterfläche 17 kein Vakuum zu herrschen braucht, kann die Linsenrasterfläche gleichzeitig als Implosionsschutz dienen.In the embodiment according to FIG. 6, the lenticular lens surface 17 is open placed directly on the screen 18 of a cathode ray tube, as is usually the case used in televisions. Because in the space between the screen 18 of the cathode ray tube and the lenticular surface 17 does not need a vacuum, the lenticular surface can at the same time serve as implosion protection.

Fig. 7 zeigt die Form der einzelnen Linsen icg des Linsenrasters. Jede Linsenfläche ist durch ein gleichseitiges Sechseck begrenzt, so daß die Linsen lückenlos aneinanderschließen. Die Begrenzang kann auch nach Fig. 8 quadratisch oder rechteckig sein.7 shows the shape of the individual lenses icg of the lenticular lens. Each lens surface is bounded by an equilateral hexagon so that the lenses connect seamlessly. The limit can also be square according to FIG. 8 or be rectangular.

Die Einzellinsen werden so klein ausgebildet, daß ihre größte Ausdehnung z. B. in der Größenordnung eines Bildpunktes bei Fernsehbildern bzw. in der Größenordnung des Rasterkornes von gedruckten Bildern liegt. Die Einzellinsen 'können auch konvex geformt sein.The individual lenses are made so small that their greatest dimension z. B. in the order of magnitude of a pixel in television pictures or in the order of magnitude of the raster grain of printed images. The individual lenses can also be convex be shaped.

Es ist nicht notwendig, daß die innere Seite der Fläche 2 rasterförmig begrenzt ist, sondern das Linsenraster kann sich auch im Innern der durchsichtigen Fläche befinden, so daß die beiden äußeren Begrenzungsflächen glatt sind und sich daher leicht säubern lassen. Die einzelnen Elementarlinsen des Linsenrasters können auch verschiedene Krümmungsradien in verschiedenen Richtungen aufweisen.It is not necessary that the inner side of the surface 2 is grid-shaped is limited, but the lenticular screen can also be inside the see-through Surface are located so that the two outer boundary surfaces are smooth and each other therefore allow it to be cleaned easily. The individual elementary lenses of the lenticular lens can also have different radii of curvature in different directions.

Die Einrichtung läßt sich sowohl bei der Betrachtung von Schwarzweißbildern als auch bei farbigen Bildern mit dem gleichen Erfolg anwenden, ohne daß bei der Betrachtung von Farbbildern Zusatzeinrichtungen erforderlich sind. Am günstigsten ist die Anwendung, wenn der Bildschirm i von der Rückseite beleuchtet wird, wie z. B. bei Fernsehgeräten. Bei der Betrachtung von photographischen oder Reklamebildern läßt sich der Bildschirm i auch von der Vorderseite von Lichtquellen beleuchten, die innerhalb der Linsenrasterfläche 2 liegen. Bei der Anwendung von Bildwurfgeräten ergibt sich ebenfalls die Möglichkeit, den Bildwurf von der Rückseite des Bildschirmes i vorzunehmen. Es ist aber auch möglich, den Bild-,vurf durch den Schi,Tm 2 hindurch vorzunehmen. Dabei ist es zweckmäßig, einen' Schirm 2 mit möglichst reflexionsfreier Oberfläche zu verwenden. Dies kann auch bei rückseitigem Bildwurf vorteilhaft sein, wenn in dem Betrachtungsraum störende Lichtquellen vorhanden sind.The facility can be used both when viewing black and white images as well as with colored pictures with the same success, without the Viewing of color images Additional equipment is required. The cheapest is the application when the screen i is lit from the back, like z. B. in televisions. When viewing photographic or advertising images the screen i can also be illuminated from the front by light sources, which lie within the lenticular surface 2. When using image throwing devices there is also the possibility of projecting the image from the back of the screen i make. But it is also possible to pass the image through the ski, Tm 2 to undertake. It is expedient to use a screen 2 that is as free from reflection as possible Surface to use. This can also be advantageous if the image is thrown from the back, if there are interfering light sources in the viewing room.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device to achieve a three-dimensional image effect when reproducing non-stereoscopic images with an -between the image and the auditorium additionally arranged, with a lens grid, transparent screen, characterized in that the additional transparent screen with a honeycomb-like Lenticular is provided and that the lenticular surface as a whole after The image is concave.

2. Device according to claim i, characterized in that that the lenticular surface on the side facing the screen of the transparent Umbrella lies.

3. Device according to claim i or 2, characterized in that the lenticular surface forms part of a body of revolution. q ..

Facility according to one of claims i to 3, characterized in that the lenticular surface is curved in the shape of a spherical shell.

5. Device according to claim i or 2, characterized characterized in that the Lin.senrasterfläche different radii of curvature in different Has direction and z. B. is curved in a pillow shape.

6. Device according to one of the claims i to 5, characterized in that the screen is convex towards the viewer is curved. 7th

Device according to one of claims i to 6, characterized in that the screen with the lenticular surface is constant everywhere Having thickness. B.

Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that that the individual lenses of the lenticular grid are seamless, z. B. with hexagonal or square limitation, butt against each other. G.

Device according to one of the claims i to 8, characterized in that the largest dimension of the individual lenses is so small is that they are not resolved at normal viewing distance from the eye can. ok

Device according to one of Claims i to g, characterized in that that the largest dimension of the individual lenses is smaller than the line width at a television picture. ii.

Device according to one of Claims i to io, characterized in that that the individual lenses are wholly or partially within the screen. 1z.

Facility according to one of claims i to r i, characterized in; that the picture through on the side of the screen facing away from the viewer is located on the screen is produced.

13. Device according to one of claims i to 1.2, characterized in that that between the screen and the transparent screen an additional lighting device is provided.

14. Device according to one of claims i to 13, characterized in that that the transparent screen has a reflection-free surface.

15. Establishment according to one of claims i to 14, characterized in that the transparent Screen with the lens raster is placed directly on a television tube. References: U.S. Patent No. 2,386,075: