DE4010874A1 - Stereoskopische betrachtungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine universell einsetzbare stereoskopische Betrachtungsvorrichtung, bei der mittels Modifikation des Abstandes zwischen Linsen und Abbildung, wie Diapositiv oder dergleichen, ein scharfes, klares dreidimensionales Bild zweier Abbildungen erhalten wird.

Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art ist ein großer Aufwand erforderlich, um ein dreidimensionales Bild unter Verwendung zweier zweidimensionaler Abbildungen zu erhalten, insbesondere, wenn ein Paar von Diapositiven oder dergleichen Abbildungen verwendet wird. Die bekannten Vorrichtungen sind in der Weise aufgebaut, daß D=F und A=B ist, wobei D den Abstand zwischen der Abbildung und den Linsen, F die Brennweite der Linsen, durch die die Abbildungen zu betrachten sind, A der Abstand zwischen den optischen Achsen dieser Linsen und B der Abstand zwischen den Mitten dieser Abbildungen ist.

Eine derartige stereoskopische Betrachtungsvorrichtung ist aus folgenden Gründen nicht universell einsetzbar. Vor allem befinden sich die beiden Linsen immer in einem Abstand von 63 bis 65 mm, der als durchschnittlicher Abstand zwischen den Pupillen eines Benutzers dieser Vorrichtung angesehen wird (bei Kindern wird ein Abstand zwischen den Pupillen von 55 mm und bei Personen mit einem ausgewachsenen großen Kopf von 85 mm angegeben). Da weiterhin die Abbildungen ebenfalls 63 bis 65 mm voneinander entfernt sind und sich auf dem gleichen Abstand wie die Brennweiten der Linsen befinden, sind diese praktisch endlos.

Nach Erkenntnis des Erfinders konvergieren die Augen einer betrachtenden Person, wenn diese ein Objekt betrachtet, in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der betrachtenden Person und dem Objekt, automatisch um einen gewissen Winkel und die Augenlinsen kontraktieren, um das betreffende Objekt auf Sehschärfe einzustellen. Diese beiden Bewegungen des Konvergierens und des auf Sehschärfe Einstellens sind sehr stark miteinander verbunden und hängen voneinander ab. Wenn eine Person auf ein sich bewegendes Objekt bei einem Abstand größer als 10 m blickt, bewegt die Person normalerweise eher ihren Kopf als ihre Augen (dies ist die typische Bewegung eines Zuschauers bei einem Tennisspiel), während bei einem kleineren Abstand die betrachtende Person mehr die Augen als den Kopf bewegt. Daraus ergibt sich, daß bei einem bestimmten Abstand die Augen eine gewisse Trägheit zeigen.

Demzufolge hat ein Betrachter, der eine der üblichen stereoskopischen Betrachtungsvorrichtungen benutzt, den Eindruck, daß er auf zwei Abbildungen blickt, die praktisch im Unendlichen liegen, während sie dreidimensionale Details enthalten, die viel näher liegen (3 bis 5 m). Der Betrachter muß somit Anstrengungen unternehmen, um die okulare Konvergenzbewegung von der Fokussierbewegung zu trennen.

Weiterhin muß der Betrachter sich anstrengen, auf die verschiedenen Details in den beiden Abbildungen zu blicken, um die Trägheit seiner Augen beim Betrachten unterschiedlicher Objekte zu überwinden, die aber alle praktisch im Unendlichen liegen.

Hinzu kommt, daß Betrachter, bei denen der Abstand zwischen den Pupillen geringer ist als der angenommene Durchschnitt (63 bis 65 mm), eine Divergenz ihrer Augen benötigen, die sehr schwierig herzustellen ist, da sie den natürlichen Gegebenheiten widerspricht.

Diese Probleme, ein korrektes dreidimensionales Bild zu erhalten, führen häufig zu einer plötzlichen Ermüdung der Augen des Betrachters und verursachen häufig Kopfschmerzen, ein Gefühl der Übelkeit oder dergleichen.

Nach statistischen Erhebungen der letzten Zeit sind nur 9% der Betrachter aufgrund dieser Schwierigkeiten in der Lage, ein korrektes dreidimensionales Bild mit den bekannten Vorrichtungen zu erhalten, ohne daß die zuvor genannten Schwierigkeiten auftreten.

Darüber hinaus sind die bekannten stereoskopischen Betrachtungsvorrichtungen relativ aufwendig aufgebaut und teuer, und sie erfordern in Abhängigkeit von dem Abstand der Pupillen des Benutzers eine genaue Einstellung.

Um diese Probleme zu vermeiden, wird erfindungsgemäß eine universell einsetzbare stereoskopische Betrachtungsvorrichtung vorgeschlagen, die folgende Merkmale aufweist.

• 1. Der Abstand zwischen den Mitten der Abbildungen darf im wesentlichen nicht 55 mm überschreiten, da dieser Abstand als minimaler Abstand zwischen den Pupillen einer betrachtenden Person angesehen wird.
• 2. Wenn dieser Abstand D ist, muß der Abstand X zwischen den optischen Achsen der Linsen, durch die die betrachtende Person diese Abbildungen betrachtet, D < X < D + 1/6 D sein.
• 3. Um die Trägheit der Augen zu überwinden, die Objekte in einem Abstand größer als 10 m betrachten, müssen die Abbildungen in einem Abstand von den Linsen angeordnet werden, der kleiner ist als die Brennweite der Linsen selbst, insbesondere müssen sie in einem virtuellen bzw. scheinbaren Abstand von 6 bis 8 m angeordnet werden.
• 4. Da im allgemeinen konvergierende Linsen ein klares Bild nur in ihrem Mittelbereich ermöglichen, der einen Durchmesser von etwa zwei Drittel des Abstandes der Linsen hat, müssen die Linsen einen Durchmesser haben, der bei allen Betrachtern ein korrektes Bild ermöglicht, unabhängig davon, welcher Abstand zwischen den Pupillen bei dem jeweiligen Betrachter vorhanden ist (von 55 mm bei Kindern bis 80 bis 85 mm bei erwachsenen Personen mit einem großen Kopf).

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die Anordnung von Linsen und Abbildung nach der herkömmlichen Technik,

Fig. 2 die Anordnung von Linsen und Abbildung nach der Erfindung

Fig. 3 die Anordnung zwischen Augen, Linsen und Abbildung nach dem Stand der Technik,

Fig. 4 die Anordnung von Augen, Linsen und Abbildung mittels der erfindungsgemäßen Betrachtungsvorrichtung, und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Betrachtungsvorrichtung nach der Erfindung.

Wie aus einem Vergleich der Fig. 3 und 4 hervorgeht, sind die Bilder bei einer herkömmlichen Betrachtungsvorrichtung praktisch endlos und der Benutzer mit einem kleineren Abstand zwischen den Pupillen als dem durchschnittlichen ist gezwungen, seine Augen zu divergieren (eine absolut unnatürliche Stellung), während bei der erfindungsgemäßen Betrachtungsvorrichtung nur der Grad der Konvergenz der Augen sich ändert, wenn der Abstand zwischen den Pupillen unterschiedlich ist, so daß die Augen selbst eine Stellung einnehmen, die natürlich und bequem ist.

Fig. 5 zeigt den Aufbau der Betrachtungsvorrichtung mit einem Gestell 10 und zwei Okularteilen 1 und 2, welche Linsen oder Gruppen von Linsen enthalten und am Vorderabschnitt dieses Gestells angeordnet sind. Die Rückwand 4 ist aus einem durchscheinenden Material gefertigt, das das Licht auch innerhalb der Betrachtungsvorrichtung streut. Ein Wandabschnitt 5, der mit zwei quadratischen Ausschnitten versehen ist, ist in einem Abstand 3 von der Rückwand 4 angeordnet, so daß zwei Abbildungen aufgenommen werden können, wobei Führungen und Halterungen zum Positionieren und Halten der Abbildungen vorgesehen sein können.

Eine Abdeckung 8 ist auf der Oberseite mit einem Abschnitt 7 aus durchscheinendem Material versehen, um die beiden Abbildungen gleichmäßig zu beleuchten, wenn es sich bei den Abbildungen um auf Papier gedruckte Abbildungen und nicht um Diapositive handelt. Die Abdeckung 8 ist auch mit einem Schlitz 6 zum Einsetzen der beiden Abbildungen versehen, wobei die beiden Abbildungen unabhängig voneinander ausgebildet oder auf einem Rahmen 9 angebracht sein können.

Das Gestell 10 besteht im wesentlichen aus einem U-förmigen Teil, während die Abdeckung 8 ebenfalls aus einem U- förmigen Teil besteht, das die offenen Seiten des unteren Gestells 10 abdeckt. Zum Beleuchten von Diapositiven ist die Rückwand 4 des Gestells 10 aus durchscheinendem Material gefertigt oder mit einem entsprechenden Abschnitt versehen, während der Abschnitt 7 in der Abdeckung zum Beleuchten von oben dient.

In den Fig. 1 bis 4 sind mit LS und LD Linsen, mit IS und ID Abbildungen und mit OS und OD die Augen eines Betrachters bezeichnet. Der Abstand zwischen den Linsen ist mit DO und der Abstand zwischen den Mitten der Abbildungen mit DI angegeben, während der Abstand zwischen den Pupillen unterschiedlicher Betrachter mit I und i angegeben ist.

Claims (7)

1. Stereoskopische Betrachtungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (DI) zwischen den Mitten der Abbildungen (IS, ID), die ein Stereobild liefern, nicht mehr als 55 mm beträgt, der dem kürzesten Abstand zwischen den Pupillen eines Betrachters entspricht.

2. Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den optischen Achsen der Linsen, durch die ein Paar von Abbildungen betrachtet wird, folgender Beziehung entspricht: D < X < D+1/6 D, wobei X dieser Abstand und D der Abstand zwischen den Mitten der Abbildungen ist.

3. Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Linsen und den Abbildungen kleiner ist als die Brennweite der Linsen selbst, und daß dieser Abstand in der Weise ausgelegt ist, daß sich die Abbildungen scheinbar in einem Abstand von 6 bis 8 m und nicht mehr als in einem scheinbaren Abstand von 10 m befinden.

4. Betrachtungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen, durch die die Abbildungen betrachtet werden, einen Durchmesser haben, der groß genug ist, um jeden Abstand zwischen den Pupillen abzudecken, so daß ein Betrachter durch den mittleren Abschnitt der Linsen die Abbildungen betrachten kann, der zwei Drittel des Durchmessers der Linsen beträgt.

5. Betrachtungsvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Vorderabschnitt zwei Okularteile (1, 2) angeordnet sind, die Linsen oder Linsengruppen enthalten, und daß eine Rückwand (4) aus einem geeigneten durchscheinenden Material zum Streuen des Lichts in der Betrachtungsvorrichtung vorgesehen ist, wobei auf der Oberseite ein Schlitz (6) zum Einstecken der Abbildungen ausgebildet ist.

6. Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdeckung (8) mit einem Abschnitt (7) aus durchscheinendem Material vorgesehen ist.

7. Betrachtungsvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der durchscheinenden Rückwand (4) und einem in einem Abstand davor angeordneten Wandabschnitt (5) ein Zwischenraum (3) zur Aufnahme der Abbildungen ausgebildet ist, in dem für eine exakte Positionierung der Abbildungen Führungen und Halterungen ausgebildet sind.