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Dokumentenidentifikation DE10130518A1 23.01.2003
Titel Verfahren und Mittel zur Aufnahme und Wiedergabe von Stand- und bewegten Bildern in 3 Dimensionen
Anmelder Kasprowitz, Peter, 77815 Bühl, DE
Erfinder Kasprowitz, Peter, 77815 Bühl, DE
DE-Anmeldedatum 25.06.2001
DE-Aktenzeichen 10130518
Offenlegungstag 23.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.01.2003
IPC-Hauptklasse G03B 35/00
IPC-Nebenklasse H04N 13/00   G02B 27/22   
Zusammenfassung Bekannte Verfahren zur Präsentation von Bildern und Filmen mit räumlicher Tiefenwirkung benötigen Brillen zur Betrachtung oder es sind bewegte Szenen zwar räumlich sichtbar, der Effekt verschwindet aber bei Standbildern.
Das neue Verfahren ermöglicht Aufnahmen bei Normallicht, Betrachtung von Stand- und bewegten Bildern ohne Brillen. Ausgelegt ist das Verfahren vorzugsweise für die Betrachtung durch eine Person. Die Wirkungen ergeben sich durch das Abfotografieren einer Spiegelanordnung, in der sich das anvisierte Objekt mehrfach aus versetzten Blickwinkeln spiegelt. Die Wiedergabe erfolgt durch die Projektion des aufgenommenen Bildes auf die gleiche Spiegelanordnung, wobei der weitere Strahlengang durch eine Glasscheibe abgelenkt und auf eine Reflektionsfolie gerichtet wird.
In einem bestimmten Bereich im Raum erscheinen beim Blick durch die ablenkende Glasscheibe hindurch nun stereoskopische oder leicht von oben oder unten versetzte Ansichten.
Anwendungsbeispiele:
Vorführgeräte im Bereich Vergnügungspark
Werbewirksame Projektionen in Schaufenstern
Übertragung über einen Fernsehkanal und Wiedergabe durch Videoprojektor und Spiegelanordnung.

Beschreibung[de]

Die bisherigen Verfahren zur Präsentation von Bildern mit räumlicher Tiefenwirkung haben 3 wesentliche Nachteile:

Entweder es sind Brillen notwendig (Polarisationsfilter, Rot/Grünfilter usw.) oder es können zwar bewegte, aber keine Standbilder mit räumlicher Tiefe dargestellt werden (Kuppelprojektion) Holographien haben den Nachteil, daß nur im Laserlicht aufgenommen werden kann und die Datenmenge so immens ist, daß die bisherigen Bandbreiten zur Übertragung nicht ausreichen.

Das neue Verfahren schafft hier Abhilfe:

  • 1. Aufnahmen bei Normallicht
  • 2. Räumliche Tiefenwirkung bei Standbildern
  • 3. Räumliche Tiefenwirkung bei bewegten Bildern

Beschreibung anhand eines von mir erstellten Versuchsaufbaus.

Zur Aufnahme eines Objekts wird eine Spiegelanordnung benötigt, die aus einzelnen quadratischen Spiegeln mit 3 cm Seitenlänge besteht und in 4 Reihen zu je 6 Stück (variabel) auf einer Grundplatte rasterartig befestigt sind (1).

Die einzelnen Spiegel müssen rechtwinklig zur Winkelhalbierenden auf zwei Fluchtpunkte exakt ausgerichtet sein (2).

Im Versuchsaufbau beträgt die Entfernung des einen Fluchtpunktes zum Mittelpunkt der Spiegelanordnung 60 cm, der zweite Fluchtpunkt ist 200 cm entfernt. Beide laufen in einem Winkel von 36° auseinander wobei der erste senkrecht über dem Mittelpunkt der Spiegelanordnung steht.

Betrachtet man nun die Spiegelanordnung mit einem Auge von dem ersten Fluchtpunkt aus sieht man in den einzelnen Spiegeln leicht unterschiedliche Ansichten eines in 2 m entfernten anvisierten Objekts.

Durch die Veränderung des Abstands Auge/Spiegelanordnung kann nun auf unterschiedliche Entfernungen eines anvisierten Objekts eingegangen werden.

Anstelle des Auges wird nun mit einer Kamera die Spiegelanordnung mit den sich 24fach spiegelnden leicht unterschiedlichen Ansichten des Objekts abfotografiert/gefilmt. (3)

Zur Betrachtung des Objekts wird das aufgenommene Bild (in diesem Fall ein Diapositiv) mit einem Projektor vom ersten Fluchtpunkt aus auf dieselbe Spiegelanordnung projeziert, so daß jeder Einzelspiegel das ihm zugeordnete Bild spiegelt.

Der gespiegelte Strahlengang wird im weiteren Verlauf mit einer dünnen Glasscheibe abgelenkt und auf ein reflektierendes Medium (Reflektionsfolie) gerichtet.

Betrachtet wird das Bild durch die ablenkende Glasscheibe hindurch auf der Reflektionsfolie. (4) Dabei entspricht der beste Betrachtungsabstand der länge der Strecke Projektor (über Spiegel und Glasscheibe) zur Reflektionsfolie. Im Versuchsaufbau sind das 2,6 m.

Der Ausschnitt im Raum von dem aus der dreidimensionale Effekt beobachtbar ist entspricht in Höhe und Breite der Größe der gesamten Spiegelanordnung. Der Betrachtungsabstand kann um ca. 0,5 m variiren.

Bei einer horizontalen Spiegelreihe von 6 Spiegeln (3/3 cm, 0,5 cm Abstand voneinander) erzeugt diese Anordnung für den normalen Augenabstand fortlaufende stereoskopische Ansichten auf einer Gesamtbreite von ca. 18 cm. (Jeweilige stereoskopische Ansichten über Spiegel 1 + 3, 2 + 4, 3 + 5, 4 + 6) (5)

4 horizontale Reihen untereinander erlauben einen Höhenunterschied der Betrachtung von ca. 11 cm.

Weitere Ausführungen zum System und Variationen

Das Aufnahmesystem ist variabel in Bezug auf die Größe der Einzelspiegel, die rasterartige Anordnung muß allerdings proportional zu der Anordnung der Wiedergabeeinheit sein.

Bewegte Bilder mit wechselnden Objektabständen können aufgenommen werden indem die Entfernungsverstellung Kamera/Spiegelanordnung mit dem Zoomobjektiv der Kamera in der Weise gekoppelt ist, daß eine immer gleich große Abbildung der Spiegelanordnung gewährleistet ist.

Das Wiedergabesystem ist variabel durch Objektive mit verschiedenen Brennweiten. Dadurch kann die Entfernung Betrachter/Reflektionsfolie angepasst oder verändert werden.

Insgesamt kann durch eine größere Anzahl von Einzelspiegeln im horizontalen wie im vertikalen Bereich der Ausschnitt im Raum von dem aus der dreidimensionale Effekt sichtbar ist vergrößert werden. Grenzen bildet hier allerdings das Auflösungsvermögen des Filmmaterials (je mehr Spiegel, desto mehr aber kleinere Einzelbilder)

Die nicht ganz vermeidbaren Sprünge bei der Betrachtung mit bewegtem Kopf werden minimiert wenn der Hauptteil des dreidimensionalen Bildes auf der Höhe der Ebene der Reflektionsfolie erscheint.

Die spiegelverkehrte Ansicht des Bildes kann durch einen weiteren Spiegel entweder im Strahlengang der Aufnahme oder der Wiedergabe ausgeglichen werden.

Für manche Anwendungen ist es sinnvoll nur mit einer horizontalen Reihe von Ansichten zu arbeiten.

Hierbei muß aber beachtet werden, daß der Betrachtungsausschnitt im Raum nur ein schmales Band von ca. 3 cm Höhe ist. Um dieses Band zu vergrößern gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  • a) Eine oder zwei weitere Ablenkscheiben die auf die Höhe der Betrachtung ausgerichtet werden müssen,
  • b) horizontal ausgerichtete Lentikularlinsen
  • c) mit horizontal verlaufenden Rillen oder Linien versehene Folien oder Scheiben die das Licht nur vertikal streuen
  • d) holographisch hergestellte Diffractionsfolien (Farbenspiele)

Die Möglichkeiten b, c, d sind im direkten Kontakt mit der Reflektionsfolie zu verwenden.

Anwendungsmöglichkeiten

Grundsätzlich eignet sich das System für alle dreidimensionalen Vorführungen für eine Person mit einem Abstand zur Projektionsebene wie man sie auch vom Fernsehen gewohnt ist.

Mehr Einzelspiegel wären in der Lage zumindest einem kleinen Kreis von Personen eine jeweils leicht veränderte dreidimensionale Ansicht zu liefern.

Einzelne Anwendungen sind weit gefächert und können an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.

Vorstellbar sind z. B.:

Vorführgeräte für eine Person im Bereich Vergnügungspark oder Rummelplatz

Werbewirksame Projektionen in Schaufenstern

Spiele durch computergenerierte Einzelansichten

Projektionen in Ausstellungen mit einem breiten Feld für künstlerisches Schaffen

Übertragung durch einen Fernsehkanal, Wiedergabe über einen Videoprojektor und dem beschriebenen System.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren und Mittel zur Aufnahme und Wiedergabe von Stand- und bewegten Bildern in 3 Dimensionen, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Spiegel- oder Linsenanordnung mehrere leicht versetzte Einzelansichten erzeugt und abfotografiert/gefilmt werden die dann zur Wiedergabe über eine weitere Anordnung und eine Ablenkscheibe auf ein reflektierendes Medium projeziert werden, so dass für jedes Auge des Betrachters eine entsprechende Einzelansicht an einer bestimmten Position im Raum sichtbar wird.
  2. 2. Aufnahmeverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    dass auf einer Aufnahme (z. B. Diapositiv, Einzelbild einer Videoaufzeichnung, Computergeneriertes Bild) sämtliche erzeugten Einzelansichten entsprechend ihrer Position rasterförmig neben und untereinander angeordnet sind.

    Für die Aufnahme bewegter Bilder mit wechselnden Objektabständen ist die Abstandsverstellung zwischen Kamera und Spiegelanordnung derart mit dem Zoomobjektiv der Kamera gekoppelt, so dass auf der Aufnahme die Grösse des Rasters immer gleich bleibt.
  3. 3. Spiegelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelspiegel rasterförmig oder in einer horizontalen Reihe angeordnet und rechtwinklig zur Winkelhalbierenden zwischen zwei Fluchtpunkten (Kameraposition/Position aufzunehmendes Objekt) exakt ausgerichtet sind.
  4. 4. Wiedergabeverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    dass die Projektion von Einzelansichten über eine Spiegelanordnung und abgelenkt von einer Glasscheibe auf ein reflektierendes Medium (Reflektionsfolie) erfolgt. Ein Einzelbild erscheint daduch an einer festgelegten Position im Raum bei der Betrachtung durch die ablenkende Glasscheibe hindurch.

    Einzelbilder werden dabei horizontal so projeziert, dass für den normalen Augenabstand jeweils ein stereoskopisches Paar erscheint.

    Die Anzahl der Spiegelreihen untereinander erlauben eine mehr oder weniger grosse versetzte Sicht von oben oder unten auf das aufgenommene Objekt.
  5. 5. Wiedergabeverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer einzelnen horizontalen Reihe das vertikale Ausmaß der Betrachtbarkeit gesteigert wird durch:
    1. a) weitere Ablenkscheiben und im direkten Kontakt mit der Reflektionsfolie:
    2. b) horizontal ausgerichtete Lentikularlinsen
    3. c) mit horizontal verlaufenden Rillen oder Linien versehenen Folien oder Scheiben die das Licht nur vertikal streuen
    4. d) holographisch hergestellte Diffractionsfolien (Farbenspiele)






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