WO1996031797A1

WO1996031797A1 - Verfahren und vorrichtung zur generierung von raumbildern

Info

Publication number: WO1996031797A1
Application number: PCT/DE1996/000559
Authority: WO
Inventors: Astrid Kabus
Original assignee: Astrid Kabus
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1996-03-30
Publication date: 1996-10-10
Also published as: DE19512293A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generierung von Raumbildern unter Verwendung von sogenannten Stereobildpaaren, welche mit einer Stereokamera aus versetzten Standpunkten aufgenommen werden oder durch geeignete Mittel ein solcher Versatz simuliert wird und zum Zwecke der Wiedergabe in einem definierten Abstand zueinander positioniert werden, mit einem Objektträger, auf dem das Stereobildpaar angeordnet ist, und mit Mitteln zur Betrachtung dieser Bilder. Erfindungsgemäß wird nun ein Bild des Stereobildpaares spiegelbildlich zum anderen dargestellt und auf einer vorgebbaren Trennlinie beider Bilder ein, eine Spiegelfläche aufweisender Betrachter so zu dem Bildpaar ausgerichtet, daß eine räumliche Trennung beider Bilder und der betrachtenden Augen bewirkt wird und sich das spiegelbildlich dargestellte Bild auf die Spiegelfläche des Betrachters projiziert, derart, daß beide Augen das jeweils ihnen zugeordnete Bild gleichzeitig erfassen, wobei ein Auge das seitenrichtige, und das andere Auge das seitenrichtig projizierte Spiegelbild erfasst und der Räumlichkeitseindruck entsteht. Wird erfindungsgemäß die Anordnung der Einzelbilder vertauscht, wird ein Invertierungseffekt erzielt. Durch die Trennung des Sichtfeldes der betrachtenden Augen und der Anordnung einer Spiegelfläche im Blickwinkel mindestens eines Auges, wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß beide Augen versuchen, einen Punkt anzufixieren.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Generierung von Raumbildern

Das Raumbildverfahren, die sogenannte Stereoskopie, ist unter den Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe von Fotos oder Filmen ein allseits bekannter Stand der Technik. Hierbei wird mehr oder weniger erfolgreich versucht, eine Wiedergabe von Aufnahmen wie beim natürlichen Sehen zu erreichen. Jedem Auge soll nur das ihm zugeordnete Halbbild vermittelt werden, wodurch im Gehirn ein räumlicher Eindruck durch Verschmelzen der Halbbilder entsteht. Die beiden Bilder werden in Spezialkameras aufgenommen, die aus zwei zusammengebauten Einzelkameras mit synchron laufenden Verschlüssen bestehen, oder in normalen Kameras durch Vorsatzgeräte mit Spiegeln oder Prismen, durch die beide gesondert ankommenden Lichtbündel eingefangen und zu einem Objektiv geleitet werden und auf dem Film zwei nebeneinanderliegende Halbbilder von halbem Bildformat ergeben. Im allgemeinen sind beide optischen Achsen im Augenabstand voneinander entfernt eingestellt. Die Stereobildpaare können mit dem Stereoskop betrachtet werden, einem optischen Gerät, das im einfachsten Fall aus zwei Lupen besteht, durch die mit jedem Auge das zugeordnete Halbbild gesehen wird. Kleinere Bilder können nebeneinandergelegt, größere müssen über Spiegel oder Prismen betrachtet werden. Für die Wiedergabe von Stereobildpaaren muß also dafür gesorgt werden, daß jedem Auge nur das ihm zugeordnete Halbbild vermittelt wird, während das andere unsichtbar gemacht werden muß. Die größte Bedeutung haben die Verfahren erlangt, die mit einer Brille arbeiten. Das älteste dieser Gruppe ist das Koppelfarbenverfahren mit spektraler Aufteilung des

ERSATZBLAH REGEL26 Lichtes, wobei die beiden Halbbilder durch komplementär gefärbte Bilder projiziert werden und der Betrachter eine komplementär gefärbte Brille erhält. Jedes Auge nimmt nur ^• das ihm zugeordnete Bild dadurch wahr, daß das andere Bild durch die Auslöschung der komplementären Farben jeweils dunkel erscheint und nicht gesehen werden kann (aditives Verfahren) .

Beim Anaglyphenverfahren werden die zwei zusammengehörenden Halbbilder mit zwei verschiedenen Farben (Komplementärfarben: linkes Halbbild ist meist grün, rechtes rot) übereinanderander gedruckt (Anaglyphendruck) oder projiziert und nunmehr mit einer Brille betrachtet, die in den genau gleichen Farben wie die Halbbilder -aber vertauscht- gefärbt ist, wodurch jeweils das dem Auge nicht zugehörige Halbbild zum Verschwinden gebracht wird. Mit diesem Verfahren können nur Schwarz-Weiß-Bilder wiedergegeben werden. Farbbilder können mit dem Polarisationsverfahren betrachtet werden. Man benützt polarisiertes Licht, bei dem die Schwingungsrichtungen für die beiden Halbbilder senkrecht auseinanderstehen. Der Brille vorgeschaltete entsprechende Polarisationsfilter ermöglichen die erwünschte Bildtrennung. Um den Polarisationszustand des Lichtes nicht zu verändern, muß eine Metallwand (Bildwand) verwendet werden. Beim Stereo(kine)f i Im unterscheidet man das Zweibandverfahren mit zwei Kinobildwerfern (mechanisch oder elektrisch gekuppelt), mit denen die Halbbilder gleichzeitig projiziert werden, und das Einbandverfahren, bei dem die zugeordneten Halbbilder innerhalb eines normalen Bildfeldes untergebracht sind. Beim Vektographenverfahren liegen die Halbbilder übereinander in Schichten, die jede für sich in einer um 90 Grad versetzten Richtung für das durchfallende Licht polarisierend wirken; dies ergibt eine sehr helle Projektion und ist auch für Aufsicht und Durchsicht geeignet. Beim Schwingblendenverfahren werden abwechselnd in einem Brillengestell befindliche Blenden in zugeordnetem Rhythmus geöffnet und wieder geschlossen (Trennung der Halbbilder durch zeitliches Aufeinanderfolgen) .

Um die Verwendung von Brillen überflüssig zu machen, wurden freisichtige Verfahren entwickelt. Die beiden Halbbilder werden z.B. streifenweise ineinandergeschachtelt. Durch Vorschalten eines Rasters kann man erreichen, daß jedem Auge nur das ihm zugeordnete Halbbild sichtbar wird, während ein Raster das "falsche" Bild verdeckt. Durch Ineinanderschachteln mehrerer stereographischer Aufnahmen, die von nebeneinanderliegenden Standpunkten aufgenommen worden sind, und Vorschalten eines Strichrasters entstehen die Rasterbilder (Parallaxpanoramagramme). Bewegt sich ein Betrachter seitlich, so erscheinen von dem Bild neue Ansichten, die bei der Aufnahme ebenfalls von einem seitlich liegenden Standpunkt aus aufgenommen wurden. Innerhalb eines kleinen Winkelbereiches kann man also um das Bild "herumgehen" und es von mehreren Seiten betrachten. Ferner wurde erprobt, Linienraster durch Linsenraster zu ersetzen oder diese durch Ultraschall zu erzeugen. Versuche, die Bilder durch Raster zu trennen, haben sich in der Filmtechnik nicht behaupten können, auch nicht solche, die die Bildtrennung in die Bildwand verlegten, da sie zu aufwendig sind. Auch bei Filmaufnahmen mit der "bewegten" Kamera wird infolge der Bewegung jeweils das Folgebild durch das im Auge noch haftende vorhergehende und von einem benachbarten Ort aufgenommene Bild zu einem Stereobild ergänzt. So erzielt man bei gleichbleibendem Sinn der Bildfolge einen einwandfreien Stereoeffekt.

Die Stereoskopie ist also ein Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe von Stereobildpaaren. Mit dem Stereoskop wird das jedem Auge zugeordnete Halbbild dargeboten, so daß ein echter räumlicher Eindruck entsteht. Pseudoskopi seh heißt ein stereoskopisches Bild, wenn dem rechten Auge das linke Halbbild und dem linken Auge das rechte Halbbild dargeboten wird. In Wirklichkeit vornliegende Bildpunkte erscheinen hintenliegend und umgekehrt. Die Raumwahrnehmung beim Sehen hat also zur Grundlage das zweiäugige Sehen (binokular). Während aus sehr großer Entfernung parallel einfallende Strahlen auf beiden Netzhäuten identische, d.h. einander völlig entsprechende Netzhautstellen treffen, fallen die Bilder von nahen Gegenständen (konvergente Strahlen) auf seitlich etwas verschobene (quer-disparate) Netzhautstellen, da die beiden Netzhäute um den Augenabstand seitlich voneinander entfernt sind. Der Verschmelzungsakt wird als Tiefenwahrnehmung bewußt. Je größer die Differenzen der Netzhautstellen, desto näher erscheint der Gegenstand. Die Gesamtheit der auf korrespondierenden Netzhautstellen sich abbildenden Punkte heißt Horopter. Die Bilder aller anderen Punkte liegen auf sehrichtungsungleichen , nicht identischen (disparaten) Netzhautstellen. Ist die Disparation beträchtlich, so erscheint der betreffende Punkt in Doppelbildern. Ausgehend von dieser anatomischen Erkenntnis arbeiten die bekannten Bildbetrachter für stereoskopische Bilder.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 82 12 240.7 ist ein Bildbetrachter für stereoskopische Bilder, insbesondere zur Betrachtung von zwei, mittels zweier Kameras stereoskopisch fotographierter Bilder, mit einer zwei in Augenabstand angeordneten Fenster aufweisenden bri 1 lenförmige Maske und eine mit Abstand von der Maske angeordneten Bi ldhalterung bekannt, bei der die Bi ldhalterung an einer Seite einer Grundplatte angeordnet ist, an deren gegenüberliegenden Seite über ein, vorzugsweise mindestens begrenzte Schwenkbewegungen ermöglichendes Verbindungsglied die Maske befestigt ist. Mit diesem Bildbetrachter wird gemäß dem bekannten Verfahren versucht, ein Raumbild zu erzeugen. Da jedoch ein Auge immer versucht, den fixierten Punkt des anderen Auges anzupeilen, wird es eine nicht unerhebliche Zeit dauern, bis der Räumlichkeitseindruck beim Betrachter entsteht. Oftmals gelingt es dem Betrachter trotz größter Konzentration nicht zu diesem Eindruck zu gelangen.

Vorrichtungen, d.h. Bildbetrachter für stereoskopische Aufnahmen sind ferner aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 87 00 423.2 oder dem G 89 03 893.2 bekannt.

Schließlich ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 91 06 540.2 ein faltbarer Diapositivbetrachter für stereoskopische Bilder bekannt, welcher auf der Basis der gleichen, zuvor beschriebenen Verfahren arbeitet.

Aus der EP 0 047 800 A2 ist ein Verfahren zur Raumbildbetrachtung mit einem speziell angefertigten Prisma bekannt. Dieses hat die Eigenschaft, Blickwinkel zu reflektieren oder durch das Prisma hindurch zu lassen. Die betrachtende Person muß in einer fest definierten Blickrichtung auf das Prisma schauen. Dadurch wird erreicht, daß z.B. das rechte Auge auf eine spiegelnde Oberfläche gerichtet ist und dadurch ein 3-D-Teilbild wahrnimmt. Das linke Auge ist winkelig etwas verschoben auf das Prisma gerichtet und kann dadurch durch das Prisma hindurch schauen und nimmt so das zweite 3-D-Teilbild wahr. Dadurch entsteht dem Betrachter ein Gesamt-3-D- Eindruck. Dieses Verfahren ist ungeeignet, um z.B. auf einer Zeitungsseite abgedruckte Bilder dazustellen, da das benannte Prismenverfahren eine winkelige Anordnung der 3-D- Teilbilder voraussetzt. Aufgrund des Systems des reflektierenden Prismas wird der Grundproduktionspreis eines 3-D-Betrachters erheblich kostenintensiv.

All den bekannten Verfahren und Vorrichtungen lastet der Nachteil an, daß die Betrachtung von Raumbildern nicht jeder Person möglich ist, da die Augen eines Menschen sich immer auf einen gemeinsamen Punkt fixieren. Es gibt nur wenige Menschen, die ihre Augen unabhängig voneinander bewegen können. Oftmals gelingt es der betrachtenden Person nicht die nötige Konzentration aufzubringen, so daß bevor der Raumbildeindruck entstehen kann, der Versuch abgebrochen wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die die Erkenntnis über die Fixierung eines gemeinsamen Punktes der Augen ausnutzen, um nahezu allen beidäugig sehenden Menschen das räumliche Sehen beim Betrachten von Raumbildern zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem Kennzeichen des vorgeschlagenen Hauptanspruchs bzw. des Nebenanspruchs sowie nach dem Kennzeichen des vorgeschlagenen Vorrichtungsanspruch 8 gelöst.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Um nun die Tatsache, daß die Augen eines Menschen sich immer auf einen gemeinsamen Punkt fixieren erfindungsgemäß ausnutzen, wird zur Generierung von Raumbildern unter der Verwendung von den bekannten Stereobildpaaren, welche mit einer Stereokamera aus versetzten Standpunkten aufgenommen werden oder auch ein solcher Versatz durch geeignete Mittel simuliert wird, wie dies bei Computeranimationen möglich ist und diese Bilder dann zum Zwecke der Wiedergabe in einen definierten Abstand zueinander positioniert werden, zumindest ein Bild dieses Stereobildpaares spiegelbildlich wiedergegeben, wobei auf einer vorgebbaren Trennlinie beider Bilder ein, eine Spiegelfläche aufweisender Betrachter so zu dem Bildpaar ausgerichtet wird, daß eine räumliche Trennung beider Bilder und der betrachtenden Augen bewirkt wird, und sich das spiegelbildlich dargestellte Bild auf die Spiegelfläche des Betrachters seitenrichtig projiziert, derart, daß beide Augen das jeweils ihnen zugeordnete Bild gleichzeitig erfassen, wobei ein Auge das seitenrichtige und das andere Auge das seitenrichtig projizierte Spiegelbild erfaßt und der Räumlichkeitseindruck entsteht.

Erfindungsgemäß besteht auch die Möglichkeit, ein Betrachter mit einer beidseitigen Spiegelfläche zu versehen, so daß eine Invertierung der abgebildeten Objekte entsteht. Eine solche Invertierung erfolgt auch dann, wenn die Spiegelfläche des Betrachters so ausgerichtet wird, daß das seitenrichtige Bild auf die Spiegelfläche projiziert wird. Bei den daraus entstehenden Falschbildern entsteht der Raumeindruck, bei dem die Objektpositionen invertiert sind; d.h. Objekte, die weit von der Person entfernt sind, stehen im Vordergrund, während Objekte, die sich nahe an der Person befinden, im Hintergrund abgebildet werden. Durch diese Betrachtungsweise entsteht ein 3-D-Hohlbi ld .

Bevorzugterweise wird der horizontale Aufnahmeabstand zwischen Kamera und Objekt bei Wahl zweier unterschiedlicher Blickwinkel zur Erzeugung des stereoskopischen Bildes zwischen 5,5 und 7,5 cm gewählt. Die Aufnahmevorrichtung zur Erzeugung des stereoskopischen Bildes besitzt eine vertikale Konstanz.

Bevorzugterweise beträgt die Bildüberlappung ca. 3 Grad, wobei die Aufnahmevorrichtung beispielsweise jeweils um ca. 1 ,5 Grad zueinander gedreht wird. Beide Bilder werden horizontal in einer Ebene unter vertikaler Konstanz angeordnet .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung geht aus von einem Objektträger, auf dem das Stereobildpaar angeordnet ist und mit Mitteln zur Betrachtung der Bilder, wobei erfindungsgemäß auf dem Objektträger mindestens ein Bild eines Bildpaares spiegelbildlich dargestellt ist und daß das Mittel zur Betrachtung der Bilder mindestens aus einem auf der festlegbaren Trennlinie der Bilder ausrichtbaren Betrachter mit einer Trennscheibe besteht, welcher auf mindestens einer Seite eine Spiegelfläche aufweist, auf die mindestens ein auf dem Objektträger befindliches Bild projizierbar ist und mittels der das Sichtfeld der betrachtenden Augen trennbar ist.

Somit kann die Vorrichtung aus Einzelelementen oder auch aus einem Kompaktgerät bestehen, das zugleich Distanzhalter, Objektträger und Betrachter ist.

Der Objektträger kann aus Papier, Folie, Pappe, Kunststoff, Holz, Metall, Glas oder anderen geeigneten Materialien geschaffen sein.

Auch besteht die Möglichkeit den Objektträger in Form eines Bildschirmes einzusetzen. Auf dem Bildschirm können dann die durch herkömmliche Mittel aufgenommenen Stereobildpaare gezeigt werden, während der Betrachter als eine Art Maske auf dem Bildschirm aufgesetzt wird. Mit dieser Ausführungsvariante der Erfindung können teuere 3-D-Simulationensprogramme ersetzt werden. Bei der Arbeit mit einem Computer besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit die Aufnahmetechnik der Stereobildpaare durch geeignete Mittel zu ersetzen. Der Versatz der Aufnahmetechnik kann durch ein Rechnerprogramm ersetzt werden.

Der sehr wichtige Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, das Sichtfeld der betrachtenden Person zu trennen, kann in einer einfachsten Ausführunsform dadurch verwirklicht werden, daß die Trennscheibe die Betrachtungsvorrichtung darstellt. Natürlich kann die Trennscheibe auch Teil einer solchen Betrachtungsvorrichtung sein. Bevorzugterweise ist die Spiegelfläche der Trennscheibe aus einem nicht verzerrenden Oberflächenspiegel geschaffen.

Analog zum Objektträger besteht die Möglichkeit dem Betrachter aus den verschiedensten geeigneten Materialien zu schaffen. Es bieten sich hierbei Papier, Folie, Pappe, Kunststoff, Holz, Metall oder Glas an.

Als besonders geeignet konnten erfindungsgemäß folgende Abmessungen des Betrachters festgelegt werden. Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Betrachterhöhe = mindestens zweimal die Bildbreite plus den Bildabstand beträgt, während die Betrachterbreite = mindestens die Bildhöhe beträgt. Der Bildabstand sollte mindestens so groß wie die Betrachtertiefe sein. Der Betrachter steht vertikal, senkrecht und mittig zwischen beiden Bildern, wobei er rechtwinkelig zu den Bildern ausgerichtet ist.

In einer einfachsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der Betrachter lediglich aus der Trennscheibe, die zum Zwecke der korrekten Ausrichtung eine Auflagequerstrebe aufweisen kann. Die zur Nase oder zu den Augen der betrachtenden Person gerichtete Trennscheibe des Betrachter oder der Betrachter selbst, besitzt eine entsprechende Abschrägung, um das Heranführen der Nase nicht zu behindern. Anstelle dieser Abschrägung kann auch eine Rundung eingearbeitet sein. Bevorzugterweise esitzt der Objektträger eine flächige Gestalt. Er kann aber zur Erzielung verschiedener Effekte auch gewölbt sein oder eine Winkel stel 1 ung aufweisen. Bevorzugterweise beträgt bei Wahl einer Winkel stel lung für den Objektträger dessen Innenwinkel, der sich über die Trennlinie beider Bilder erstreckt, weniger als 180 Grad.- Hier kann je nach verwendeter Spiegelart oder auch Abbildung eine Idealwinkel stel lung gewählt werden, die nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführunsform der vorliegenden Erfindung variabel verstellbar und fixierbar ist.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht eine Vorrichtungsvariante vor, die aus einem durchsichtbaren Würfel besteht. Die Wandungsflächen des Würfels bestehen aus einem glasklaren, bevorzugterweise entspiegelten Kunststoff, die auf der Innenseite zumindest teilweise als Objektträger nutzbar sind, in dem an den jeweils korrespondierenden Kanten Einschuböffnungen für die 3D-Bilder vorgesehen sind. Die als Objektträger genutzten Seitenwände sind diagonal von einer Scheibe getrennt, die die entsprechende Spiegelfläche auf einer Trennscheibenseite aufweist. Bevorzugterweise werden gegenüber der Aufstel lposition zwei vertikal, aneinandergrenzende Wandungsflächen verwendet, die den Objektträger bilden, wobei die Trennscheibe ebenfalls vertikal ausgerichtet ist und jeweils in einer 45 Grad Winkel Position zwischen beiden Seitenflächen angeordnet ist.

Besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Würfel mit einer Innenbeleuchtung versehen wird, die gegenüber der Aufstel 1position im Boden des Würfels integriert ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, auf dem Objektträger nur ein Bild des Stereobildpaares aufzusetzen- und das andere Bild extern, beispielsweise an der Wand in einem Raum in Form eines vergrößerten Posters zu positionieren. Hierzu besteht dann die Vorrichtung aus einem Objektträger, einer Spiegelfläche und einer Linse, die in funktionsgerechter Position vertikal ausgerichtet und in einer definierten Lage zueinander positioniert sind, wobei auf dem Objektträger ein Bild des Stereobildpaares gesetzt wird und die Linse, der Objektträger und die Spiegelfläche so zueinander zugeordnet sind, daß die Linse durch beispielsweise das linke Auge nutzbar ist und unter Bildung einer Sehgasse für das rechte, das externe Bild erfassende Auge, der Objektträger rechtwinkelig zur Linsenachse steht und die Spiegelfläche eine zur Umlenkung des Bildes auf dem Objektträger zur Linse geeignete Winkel stel lung aufweist. Der Objektträger, die Linse und die Spiegelfläche sind beispielsweise auf einer Halterung oder einem geschlossenen Gehäuse angeordnet, wöbe die Lage der einzelnen Elemente zueinander fixiert oder variabel einstellbar ist. Zumindest die Linse sollte hier, zum Zwecke des Schärfeausgleichs verstellbar sein.

Anhand den beigefügten Zeichnungen, die besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, wird diese nun näher beschrieben.

Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung, wobei anhand einer Illustration eines Betrachters eine erste Verfahrensvariante beschrieben wird. Figur 2 eine Alternative zur ersten Verfahrensweise;

Figur 3 eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens .

Figur 4 eine mögliche Formgebung des Objektträgers, hier winkelförmig.

Figur 5 eine schematische Darstellung der

Aufnahmevorrichtung und dem Aufnahmeobjekt;

Figur 6 zwei Varianten möglicher Stereobildpaare;

Figur 7 die Stereobildpaare in einer Winkel stel lung ;

Figur 8 eine schematische Darstellung des Betrachters, bestehend aus einer Trennscheibe mit links angeordneter Spiegelfläche;

Figur 9 eine Version gegenüber Figur 8, bei der der Spiegel rechts angeordnet ist;

Figur 10 eine Betrachtervariation in Form einer Trennscheibe mit beidseitigem Spiegel;

Figur 11 den Objektträger mit der Angabe einer Auswahl von erfindungsgemäßen Abmessungen;

Figuren 12 bis 14 drei verschiedene Betrachtervariationen und - H -

F i gu ren 15 bis 18 verschiedene Versionen der

Betrachteranordnung in der Draufsicht

Figur 19 zeigt eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung in einer Variante als Würfel

Figur 20 zeigt eine Draufsicht auf den Würfel nach Figur 19

Figur 21 zeigt eine schematische Darstellung einer Variante mit einem externen Bild.

Figur 1 zeigt den auf dem Objektträger 1 ausgerichtete Betrachter 8 in Form einer Trennscheibe 3. Mit dem Bezugszeichen 6 und 7 sind die Augen der betrachtenden Person gekennzeichnet. Es ist deutlich zu erkennen, daß in Figur 1 das linke Auge 6 gegenüber dem rechten Auge 7 eine Winkelstellung einnimmt. Diese Winkel stel lung , welche daraus resultiert, daß das eine Auge das gleiche Bild wie das andere Auge fixieren will, wird dazu ausgenutzt, um das erfindungsgemäße Verfahren anzuwenden. Die Trennscheibe 3 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel auf einer Seite eine Spiegelfläche 5. Die auf dem Objektträger 1 befindlichen Bilder 2 sind in dieser Darstellung schematisch nach oben geklappt und mit dem Symbolzeichen "B" versehen. Hieraus läßt sich erkennen, daß das rechte Bild 2b seitenrichtig abgebildet ist, während das linke Bild 2a spiegelbildlich zum Bild 2b auf dem Objektträger 1 angeordnet ist. Neben dieser ersten erfindungsgemäßen Maßnahme besitzen die Bilder zueinander einen, in der Stereoskopie üblichen Versatz. Dieser Versatz ergibt sich aus der Aufnahmetechni , wie eingangs beschrieben. Auf der Spiegelfläche 5 projiziert sich das spiegelbildlich dargestellte Bild 2a nun in seitenrichtiger Darstellung, wobei das linke Auge 6 das seitenrichtig dargestellte Spiegelbild über die Spiegelfläche 5 erfaßt, während das rechte Auge 7 direkt das seitenrichtige Bild 2b aufnimmt. Im Gehirn erfolgt nun eine Verschmelzung zu einem Bild, wobei der Raumeindruck entsteht.

Es ist hierbei noch anzumerken, daß der Betrachter 8 bzw. die Trennscheibe 3 exakt auf der Trennlinie 4 beider Bilder 2a und 2b ausgerichtet wird.

Die Figur 2 zeigt die umgekehrte Situation, bei der das rechte Bild 2b als Spiegelbild vorliegt. Der Betrachter 8 bzw. die Trennscheibe 3 wird dann so ausgerichtet, daß die Spiegelfläche 5 auf das rechte Bild zeigt.

Die Figur 3 zeigt eine Variante der vorliegenden Erfindung, wobei das linke Auge auf die Spiegelfläche 5 gerichtet ist, auf welcher sich das zuvor seitenrichtige Bild nun spiegelverkehrt projiziert. Bei dieser Variante entsteht ein sogenanntes 3-D-Hohlbi ld . Beispielsweise ist der 3-D-Betrachter mit zwei Oberflächenspiegeln ausgestattet. Es kann aber auch der Oberflächenspiegel dem seitenrichtig abgebildeten Bild zugewandt werden. Somit ergibt sich ein Bildeffekt, der dadurch entsteht, daß sich die Person auf das Spiegel verkehrte Bild konzentriert und sodurch der 3-D-Eindruck entsteht, bei dem jedoch die Objektpositionen invertiert sind, d.h. Objekte, die weit von der Person entfernt sind, stehen im Vordergrund, während Objekte, die sich nah an der Person befinden, im Hintergrund abgebildet werden.

Die Figur 4 zeigt eine Variante der vorliegenden Erfindung, bei der der Objektträger 1 eine Winkelstellung aufweist. Der Winkel "Alpha" zwischen beiden Schenkeln 10a und 10b wird entsprechend dem verwendeten Betrachter und den dargeteilten Objekten gewählt und ist jedenfalls kleiner als 180 Grad.

Aus Figur 5 geht nochmals die Aufnahmevorrichtung in ihrer Position gegenüber dem Aufnahmeobjekt 12 hervor. Die Aufnahmevorrichtung 11 kann aus zwei Einzel aufnahmegeräten bestehen, die gegenüber dem Aufnahmeobjekt 12 in einem definierten Abstand positioniert werden. Um das stereoskopische Bild zu erzeugen, muß das Aufnahmeobjekt 12 aus zwei unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommen werden. Erfindungsgemäß wird ein Aufnahmeabstand zwischen horizontal 5,5 und 7,5 cm gewählt. Vertikal dürfen die Aufnahmevorrichtungen nicht verschoben werden. Die Bildüberlappung muß ca. 3 Grad betragen, d.h. die Aufnahmevorrichtungen müssen jeweils um 1,5 Grad zueinander gedreht sein.

Die Figur 6 zeigt zwei Objektträger 1, wobei bei dem Objektträger 1a die Version vorliegt, bei dem das Bild links gespiegelt ist, während bei dem Objektträger 1b das rechte Bild 2b gespiegelt ist.

Die Figur 7 zeigt wiederum zwei Versionen, wobei der linke Objektträger 1a eine Wi nkel stel lung aufweist und das linke Bild 2a gespiegelt ist, während der abgewinkelte Objektträger 1b ein auf der rechten Seite gespiegeltes • Bild 2b besitzt.

Die Figuren 8 bis 10 zeigen drei Varianten des Betrachters 8 in Frontansicht, wobei der Betrachter 8 lediglich aus der Trennscheibe 3 besteht.

Gemäß der Figur 8 ist die Spiegefläche 5 auf der linken Seite der Trennscheibe 3 bzw. des Betrachters 8 angeordnet, während in Figur 9 diese Spiegelfläche 5 auf der rechten Seite angeordnet ist.

Die Figur 10 zeigt die Trennscheibe 3 mit einer auf beiden Seiten angeordneten Spiegelfläche 5.

Anhand der Figur 11 soll auf die Dimension des Objektträgers 1 und der Bildpaare 2 eingegangen werden. Die Gesamtbildbreite, d.h. der Abstand zwischen beiden äußeren Bildrändern ist mit dem Kennzeichen G vermerkt, während die Bildhöhe das Zeichen BH trägt. Der Bildabstand zwischen beiden Bildern 2a und 2b ist variabel.

Figur 12 zeigt eine erste Variante des Betrachters 8 bzw. der Trennscheibe 3. Die Betrachterhöhe H soll größer sein als die Gesamtbildbreite G. In Figur 13 besitzt der Betrachter eine Abschrägung 13 während gemäß Figur 14 eine Rundung 14 vorgesehen ist. Die Breite des Betrachters 8 bzw. der Trennscheibe 3 ist mit dem Zeichen BB gekennzeichnet, wobei die diese mindestens so groß wie die Bildhöhe BH sein soll. Die Figuren 15 bis 18 zeigen verschiedene Betrachteranordnungen in der Draufsicht. Gemäß Figur 15. wird der Betrachter 8 bzw. die Trennscheibe 3 auf die Trennlinie 3 gesetzt, derart, daß die Spiegelfläche 5 nach links ausgerichtet wird, um das dort spiegelbildlich aufgebrachte Bild 2a in Projektion aufzunehmen.

Die Figur 16 zeigt die umgekehrte Situation, wobei auf dem Objektträger 1 das rechte Bild 2b als Spiegelbild aufgebracht ist. Hier ist dann der Betachter 8 bzw. die Trennscheibe 3 so ausgerichtet, daß deren Spiegelfläche 5 nach rechts weist.

Figur 17 zeigt eine Version der vorliegenden Erfindung, bei der die Spiegelfläche 5 beidseitig auf der Trennscheibe 3 angeordnet ist, wobei gemäß Figur 18 die Positionen der Bilder 2a und 2b gegenüber der Figur 17 vertauscht sind.

Die Figur 19 zeigt eine perspektivische Darstellung der vorliegenden Erfindung in einer Ausführungsvariante, bei der die Vorrichtung als durchsichtbarer Würfel 15 vorl iegt.

Die Figur 20 zeigt eine Draufsicht auf den Würfel 15 nach Figur 19.

Es ist erkennbar, daß die Wandungsflächen 16 - 21 aus durchsichtigem Material bestehen. Es bietet sich glasklarer, entspiegelter Kunststoff als Werkstoff an. Der Würfel ist diagonal von der Trennscheibe 3 durchsetzt, so daß der rechte Winkel zwischen den Wandungsflächen 16 und 17 halbiert wird. Auf einer Seite der Trennscheibe 3 ist die Spiegelfläche 5 angeordnet, so daß die als Objektträger 1 dienenden Würfelflächen 16 und 17 bzw. die dort auf der Innenseite angeordneten Bilder 2a und 2b räumlich voneinander getrennt sind. Somit tritt, wenn der Betrachter den Würfel mit der Kante 28 in der Nähe der Nasenwurzel ansetzt, der Effekt der Raumbi ldgenerierung ein, indem das linke Auge das Spiegelbild des Bildes 2a und das rechte Auge das Bild 2b direkt erfaßt. Es ist hier anzumerken, daß selbstverständlich die Bilder 2a und 2b wiederum Stereobildpaare der eingangs beschriebenen Art, also spiegelbildlich zueinander dargestellte Abbildungen zeigen .

In der Bodenfläche 20 sind in diesem Ausführungsbeispiel beidseits der Trennscheibe 3 Innenbeleuchtungen 23 angeordnet. Die Stereobilder 2a und 2b werden jeweils durch die Einführöffnungen 22 in das Innere des Würfels 15 geführt.

Die Figur 21 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung, bei der ein Bild des Stereobildpaares extern angeordnet ist.

Hierzu ist zunächst die Vorrichtung so ausgebildet, daß beispielsweise auf einer Halterung oder in einem Gehäuse 27 eine Linse 24 gegenüber einer Spiegelfläche 5 positioniert ist, wobei die Spiegelfläche beispielsweise eine 45 Grad Winkel stel lung zwischen der Linse und sich einnimmt. Etwas von der Spiegelfläche 5 und der Linse 24 unter Bildung einer Sehgasse 25 distanziert, befindet sich der Objektträger 1. Der Objektträger 1 , die Spiegelfläche 5 und die Linse 24 sind allesamt vertikal ausgerichtet, wobei die Spiegelfläche 5 so gegenüber dem Objektträger 1 positioniert ist, daß das auf dem Objektträger 1 angeordnete Bild 2a über die Linse 24 vom linken Auge spiegelbildlich erfassbar ist.

Der Anwender muß sich dann so gegenüber dem externen Bild 2b positionieren, daß das rechte Auge dieses durch die Sehgasse 25 erfassen kann. Hierbei ist anzumerken, daß das zweite Bild als vergrößertes Poster an einer Wand positioniert werden kann.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, mit der die Generierung von Raumbildern auf einfachste und schnellste Art und Weise erfolgt, da durch die Ausnutzung der Winkelstellung der Augen diesen sofort das jeweils richtige Bild zugeordnet wird und die Raumbildverschmelzung erfolgen kann.

Claims

A n s p r ü c h e

Verfahren zur Generierung von Raumbildern unter Verwendung von Stereobildpaaren, welche mit einer Stereokamera aus versetzten Standpunkten aufgenommen werden oder durch geeignete Mittel ein solcher Versatz simuliert wird und zum Zwecke der Wiedergabe in einem definierten Abstand zueinander positioniert werden , dadurch gekennzeichnet, daß ein Bild eines Stereobildpaares spiegelbildlich zum anderen dargestellt und auf einer vorgebbaren Trennlinie beider Bilder ein,, eine Spiegelfläche aufweisender Betrachter so zu dem Bildpaar ausgerichtet wird, daß eine räumliche Trennung beider Bilder und der betrachtenden Augen bewirkt wird und sich das spiegelbildlich dargestellte Bild auf die Spiegelfläche des Betrachters projiziert, derart, daß beide Augen das jeweils ihnen zugeordnete Bild gleichzeitig erfassen, wobei ein Auge das seitenrichtige und das andere Auge das seitenrichtig projizierte Spiegelbild erfaßt und der Räumlichkeitseindruck entsteht.

Verfahren zur Generierung von Raumbildern unter Verwendung von Stereobildpaaren, welche mit einer Stereokamera aus versetzten Standpunkten aufgenommen werden oder durch geeignete Mittel ein solcher Versatz simuliert wird und zum Zwecke der Wiedergabe in einem definierten Abstand zueinander positioniert werden , dadurch gekennzeichnet, daß ein Bild eines Stereobildpaares spiegelbildlich zum anderen dargestellt und auf eine vorgebbare Trennlinie beider Bilder ein mit einer Spiegelfläche¬ versehener Betrachter so zu dem Bildpaar ausgerichtet wird, daß eine räumliche Trennung beider Bilder und der betrachtenden Augen bewirkt wird, und sich das seitenrichtige Bild auf die Spiegelfläche projiziert, derart, daß beide Augen das jeweils ihm zugeordnete Bild gleichzeitig erfassen, wobei ein Auge das spiegelbildliche und das andere Auge das Spiegelbild des seitenrichtigen Bildes erfaßt und der Räumlichkeitseindruck unter Invertierung der abgebildeten Objekte entsteht.

Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Aufnahmeabstand zwischen Kamera und Objekt bei Wahl zweier unterschiedlicher

Blickwinkel zur Erzeugung des stereoskopischen

Bildes zwischen 5,5 und 7,5 cm beträgt.

Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung zur Erzeugung des stereoskopischen Bildes vertikal konstant ist.

Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildüberlappung ca. 3 Grad beträgt.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung jeweils um ca. 1 ,5 Grad zueinander gedreht wird. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bilder horizontal in einer Ebene unter vertikaler Konstanz angeordnet werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, mit einem Objektträger auf dem das Stereobildpaar angeordnet ist und mit Mitteln zur Betrachtung der Bi lder , dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Objektträger (1) mindestens ein Bild (2a oder 2b) eines Bildpaares (2) spiegelbildlich dargestellt ist und daß das Mittel zur Betrachtung der Bilder (2a/2b) mindestens aus einem auf einer festlegbaren Trennlinie (4) der Bilder (2a/2b) ausrichtbaren Betrachter (8) mit einer Trennscheibe (3) besteht, welche auf mindestens einer Seite eine Spiegelfläche (5) aufweist, auf die mindestens ein auf dem Objektträger (1) befindliches Bild (2a/2b) projizierbar ist und mittels der das Sichtfeld der betrachtenden Augen (6,7) trennbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (1) aus Papier besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (1) aus einer Folie besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (1 ) aus Pappe besteht 12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (1) aus Kunststoff besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (1) aus Holz besteht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (1) aus Metall besteht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (1) aus Glas besteht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (1) als Bildschirm ausgebildet i st.

17. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (3) die Betrachtungsvorrichtung ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (3) Teil einer Betrachtungsvorrichtung ist. 19. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelfläche (5) der Trennscheibe (3) aus einem nicht verzerrenden Oberflächenspiegel geschaffen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachter (8) aus Papier besteht.

21. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachter (8) aus Folie besteht.

22. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachter (8) aus Pappe besteht.

23. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachter (8) aus Kunststoff besteht.

24. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachter (8) aus Holz besteht.

25. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachter (8) aus Metall besteht.

26. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachter (8) aus Glas besteht 27. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Betrachters (8) wie folgt • sind : a) Betrachterhöhe(H) = mindestens zweimal die Bildbreite plus den Bildabstand; b) Betrachterbreite (BB) = mindestens Bildhöhe (BH).

28. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildabstand mindestens so groß ist, wie die Betrachtertiefe .

29. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachter (8) vertikal, senkrecht und mittig zwischen beiden Bildern (2a/2b) positionierbar ist, wobei der Betrachter (8) rechtwinkelig zu den Bildern (2a/2b) steht.

30. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachter (8) aus der Trennscheibe (3) besteht, die zum Zwecke der korrekten Ausrichtung eine Auflagequerstrebe (9) aufweist.

31. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachter (8) bzw. die Trennscheibe (3) eine zu den Augen (6,7) der betrachtenden Person gerichtete Abschrägung (13) aufweist. 32. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrachter (8) bzw. die Trennscheibe (3) eine zu den Augen (6,7) der betrachtenden Person gerichtete Rundung (14) aufweist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (1) flächig ausgebildet ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (1) gewölbt ausgebildet ist.

35. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (1) eine Winkelstellung aufweist.

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der über die Trennlinie (4) ragende Innenwinkel "Alpha" des Objektträgers (1) zwischen beiden Bildern (2a/2b) eines Bildpaares (2) weniger als 180 Grad beträgt.

37. Vorrichtung nach Anspruch 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel stel lung des Objektträgers (1) variabel verstell- und fixierbar ist. 38. Vorrichtung nach Anspruch 8, 12 oder 15, 18, 19, 23 oder 26, 35, 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem Würfel (15) mit durchsichtbaren Wandungsflächen (16 - 21 ) besteht, die auf der Innenseite zumindest teilweise als Objektträger (1) nutzbar sind und der Würfel diagonal von der Trennscheibe (3) durchsetzt ist.

39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der Aufstel lposition 2 vertikal, aneinandergrenzende Wandungsflächen (16,17) den Objektträger (1) bilden, wobei die Trennscheibe (3) ebenfalls vertikal ausgerichtet in jeweils einer 45 Grad Winkelposition zwischen beiden Seitenflächen (16,17) angeordnet ist.

40. Vorrichtung nach Anspruch 38 und 39, dadurch gekennzeichnet, daß an einer, mit der jeweiligen, einen Objektträger (1) mitbildenden Wandungsflächen (16,17) korespondierende Kante eine Einführöffnung (22) für ein Drei-D-Bild (2) angeordnet ist.

41. Vorrichtung nach Anspruch 38 - 40, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer Wandungsfläche (16 - 21) eine Inenbeleuchtung (23) integriert ist. 42. Vorrichtung nach Anspruch 38 - 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbeleuchtung (23) gegenüber der Aufstel lposition des Würfels (15) in der bodenseitigen Wandungsfläche (20) angeordnet ist.

43. Vorrichtung nach Anspruch 38 - 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungsflächen (16 - 21) aus glasklarem, entspiegeltem Kunststoff geschaffen sind.

44. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 - 7 und nach den Ansprüchen 9 - 15, 17 - 26 und 21 - 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem Objektträger (1), einer Spiegelfläche (5) und einer Linse (24) besteht, die in funktionsgerechter Position vertikal ausgerichtet und in einer definierten Lage zueinander positioniert sind, wobei auf dem Objektträger (1) ein Bild (2a) des Stereobildpaares und das zweite Bild (2b) des Stereobildpaares extern angeordnet ist.

45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelfläche (5), der Objektträger (1) und die Linse (24) so einander zugeordnet sind, daß die Linse (24) durch das linke Auge nutzbar ist und unter Bildung einer Sehgasse (25) für das rechte, das externe Bild (2b) erfassenden Auge, der Objektträger (1) rechtwinkelig zur Linsenachse (26) steht und die Spiegelfläche (5) eine zur Umlenkung des Bildes (2a) auf dem Objektträger (1) zur Linse geeignete Winkelstellung aufweist.

46. Vorrichtung nach Anspruch 44 und 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelfläche (5), der Objektträger (1) und die Linse (24) auf einer Halterung oder Gehäuse (27), in ihrer Lage zueinander fixiert sind.

47. Vorrichtung nach Anspruch 44 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der Spiegelfläche (5), des Objektträgers (1) und der Linse (24) zueinander variabel einstellbar sind.

48. Vorrichtung nach Anspruch 44 und 45, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Linsenposition verstellbar ist.

49. Vorrichtung nach Anspruch 44 - 48, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, externe Bild als Vergrößerung vorl iegt.