DE10230327A1

DE10230327A1 - Vorsatz für einen Filmprojektor oder Projektor mit einer Einrichtung zur quasi-3D oder 3D Darstellung

Info

Publication number: DE10230327A1
Application number: DE2002130327
Authority: DE
Inventors: Heinrich Bode
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft DOLLAR A einen Vorsatz für einen Projektor oder einen modifizierten Projektor zur Wiedergabe dreidimensionaler oder quasi-dreidimensionaler Bilder mit Abschirmeinrichtungen erster Bildelemente gegenüber einem linken Auge des Betrachters und einer zweiten Hälfte von Bildelementen gegenüber dem rechten Auge eines Betrachters und je einem Verfahren zur Wiedergabe dreidimensionaler bzw. quasi-dreidimensionalerr Bilder, bei denen Filmbilder zugeführt werden und in erste und zweite Bildelemente unterteilt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorsatz für einen Filmprojektor und Projektoren mit entsprechenden Einrichtungen und ein Verfahren zur Wiedergabe dreidimensionaler Filmbilder, sowie ein Verfahren zur Wiedergabe quasi-dreidimensionaler Filmbilder um die Bildfolgen eines monauralen Films für die Augen getrennt darzustellen, so dass ein quasi-3D Bild entsteht, d.h. die bewegten Bildelemente von einem ersten Bild und einem zweiten Bild werden mit Hilfe einer Polarisationseinrichtung und Polarsationsbrillen oder mit Hilfe von Shutterbrillen getrennt von den Augen gesehen und als Raumempfindung wahrgenommen.
Ohne Brille sieht man den Film in üblicher Art.
Ein weiters Ziel der Erfindung ist es einen 3D Film, vorteilhaft gegenüber dem herkömmlichen Polarisationsfilterverfahren mit Hilfe von Shutterbrillen zu betrachten.
Gewöhnlich wird ein Film mit sequenziellen Einzelbildern, z.B. dreimal oder zweimal gepulst, auf die Leinwand gestrahlt.
Mit einem Stereoprojektor welcher die Teilbilder mit unterschiedlichen Polarisationsebenen abstrahlt und mit Hilfe von Polarisationsbrillen sieht der Betrachter einen 3D-Film auf einer streuarmen gut reflektierenden Leinwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Wiedergabe von quasi-dreidimensionalen bzw. dreidimensionalen Bildern auf einer Leinwand mit zweidimensionaler Anordnung von Bildelementen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Vorsatz für einen Projektor mit einer Abschirmeinrichtung zum alternierenden Abschirmen einer ersten Hälfte von Bildelementen gegenüber einem linken Auge eines Betrachters und einer zweiten Hälfte von Bildelementen gegenüber dem rechten Auge des Betrachters.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine derartige Anordnung innerhalb eines Projektors, so daß ein erstes Bildelement dem linken Auge und ein weiteres Bildelement dem rechten Auge des Betrachters zugeführt wird.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren, bei dem die zugeführten Bilder mit einer derartigen Projektionseinrichtung in erste und zweite Bildelemente unterteilt werden und wechselweise auf die Augen gelangen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert.
Beispielhaft wird von einem System mit dreifach oder zweifach gepulsten Einzelbildern ausgegangen.
Es zeigen:
1 die Bildfolge eines Objekts welches sich von Westen nach Osten bewegt;
2 die Bildfolge eines Objekts welches sich von Osten nach Westen bewegt;
3 einen Polarisationsfilterzylinder als Vorsatz für einen Projektor;
4 eine rotierende Polarisationsfilterscheibe im Strahlengang eines Projektors;
5 einen Projektor mit einem umlaufenden Polarisationsfilterendlosfilm;
6 einen Projektor mit einem oszillierenden Polarisationsfiltersegment;
7 einen Projektorvorsatz mit Strahlenteiler, Polarisationsfiltern und einer Blendvorrichtung;
8 eine Projektionseinrichtung mit einer LCD-Shutter Blendeinrichtung;
9 ein Diagramm einer Bildfolge und deren Kanalfolge;
10 ein Diagramm einer 3D Bildfolge und deren Kanaltrennung;
11 ein Diagramm einer anderen Bildfolge und deren Kanalfolge;
12 ein Diagramm einer anderen 3D Bildfolge und deren Kanaltrennung.
Gemäß l gelangt ein erstes Bild -1- auf das rechte Auge und ein zweites Bild -2- auf das linke Auge. Insgesamt ergibt sich ein Bildeindruck A -3-
Der Betrachter vermutet das Objekt im Vordergrund.
Ein drittes Bild für das rechte Auge -1- und ein viertes Bild für das linke Auge -2- wird ebenso als Perspektive gewertet. (Bild C) -4-
2 zeigt den ähnlichen Vorgang mit gegensätzlicher Bewegungsrichtung des Objekts.
Hier ergibt ein zweites Bild für das linke Auge -2- und ein drittes Bild für das rechte Auge -1- ebenfalls eine Erhebung gegenüber dem Hintergrund(Bild B) -5- Die dazwischen liegenden Bildfolgenwechsel ergeben keinen Tiefeneffekt.
Ein Projektor oder ein Projektor-Vorsatz wird so gestaltet, dass z.B. jeweils pro Bildwechsel eine Polarisationsfilteranordnung den Strahlengang wechselweise horizontal und vertikal polarisiert.
Der Betrachter sieht mit Hilfe einer Polarisationsbrille z.B. ein erstes linkes Bild, dann ein zweites rechtes Bild mit dynamisch verschobenen Bildelementen und erkennt eine Tiefenwirkung.
Der Polarisationsfilterwechsel kann auch mit der gepulsten Bildfolge in der Art geschehen, dass beim eigentlichen Bildwechsel ein Polarisationswechsel stattfindet.
Gemäß der Ausführungsform von 3 erhält ein Projektor -6- einen rotierenden z.B. zylinderförmigen Vorsatz -7-, dessen Mantelfläche aus z.B vier Polarisationsfilterelementen -8- und -9- besteht, welche z.B. wechselweise horizontal und vertikal polarisierend zusammengefügt sind.
Bei einer Bildwechselsyncronisation des Pol-Zylinders in der Art, dass der Zylinder je Bild um einen Winkel von 90 Grad rotiert und die Bildwechseldunkelphase mit einem H-V bzw. V-H Filterwechsel im Strahlengang zeitlich zusammenfällt, ist z.B. ein erstes Bild horizontal und ein zweites Bild vertikal polarisiert.
Eine Elektronik sorgt für die Synchronisation des Zylinders -7- mit dem Projektor-Bildwechsel.
Eine Lichtschranke im Projektor erkennt z.B. die Bildwechselphase und eine weitere Lichtschranke -l0- erkennt die Phase der Polarisationstrommel.
Eine Regelung des Schrittmotors erzielt eine Drehzahl und Phase des Zylinders In der Art, dass Bein Bildwechsel des Projektors ein H-V bzw. V-H Wechsel der Polarisationsebene erfolgt.
Gemäß 4 befindet sich im Strahlengang eine Polariasionskreisscheibe -llund bewegt sich beim Bildwechsel jeweils um 90 Grad, verharrt bis zum nächsten Bildwechsel und dreht wiederum um 90 Grad. Der Antrieb erfolgt z.B. mit einem Schrittmotor.
Eine mechanische Dämpfung -13- kann Einschwingvorgänge nach dem Bildwechsel vermeiden.
In 5 ist ein Projektor mit Polarisationsfiltern innerhalb des Gerätes dargestellt.
In dem Projektor -l4- befindet sich nahe der Bildbühne hinter dem Film ein mitlaufender Polarisationsfilterendlosfilm -l5- der aus wechselnden H und V Polarisatiosfilterelementen besteht.
So erhält man wechselweise eine horizontale und vertikale Polarisation für ein erstes und ein zweites Bild.
Einzelbilder des Films gelangen gegensätzlich polarisiert auf eine streuarme reflektierende Leinwand. Der Betrachter trägt eine gewöhnliche Polarisationsbrille.
Der Zuschauer sieht bewegte Elemente der Szenen erster und zweiter Bilder mit den Augen getrennt, insgesamt also in der Perspektive gegenüber dem ruhenden Hintergrund nach vorne verschoben.
Gemäß der Ausführungsform von 6 befindet sich ein H und V polarisierendes Streifensegment -l6- in Nähe der Bildbühne im Strahlengang und wird z.B. durch Elektromagnete -l7- wechselweise in der Art hin und herbewegt, dass ein erstes Bild z.B. vertikal polarisiert wird und ein zweites Bild z.B. horizontal polarisiert wird.
Die 2 Elektomagnete werden wechselweise aktiviert so dass ein Eisenkern -18- durch Anziehung für die entsprechende Bewegung der Filteranordnung sorgt.
Der Polarisationsfilterwechsel der Beispiele 3 bis 6 kann auch in der Sequenz der gepulsten Bildfolge in der Art geschehen dass beim eigentlichen Bildwechsel ein Polarisationswechsel stattfindet.
Es ergibt sich so ein quasi-3D Effekt gewöhnlicher Filme, ähnlich der Anordnung einer quasi-3D Betrachtung mit einem modifizierten Fernsehgerät.
( DE 101 12 181 A1 )
Doppelprojektion, bestehend aus 2 Projektoren mit polarisierten Strahlengängen.
Die Projektoren sind im Strahlengang gegensätzlich, z.B. horizontal und vertikal polarisiert, so dass die Bilder der Projektoren für die Augen getrennt erscheinen. In beiden Projektoren läuft der gleiche Film ab.
Die Projektoren sind im Bildwechsel synchronisiert.
Blenden im Strahlengang schirmen die Bilder wechselweise ab, so dass die Bilder mit Hilfe von Polarisationsbrillen alternierend auf das entsprechende Auge gelangen Dynamische Bildkomponenten werden mit dem rechten und dem linken Auge verschoben, also in einer anderen Perspektive gesehen.
Doppelprojektion in einem Gerät:
Ein speziell hergestellter Film mit 2 gleichen Bildspuren wird mit einem doppelobjektivigen gegensätzlich polarsierten Projektor abgespielt.
Eine Blendvorrichtung bewirkt die bildalternierende Wiedergabe der Bildspuren des Projektors. Die Einzelbilder des Films gelangen sequenziell und gegensätzlich polarisiert auf eine streuarme gut reflektierende Leinwand. Der Betrachter trägt eine Polarisationsbrille.
Der Zuschauer sieht bewegte Elemente der Szenen aufeinanderfolgender Bilder mit den Augen getrennt, also in der Perspektive z.B. gegenüber dem ruhenden Hintergrund nach vorne verschoben.
Doppelprojektor mit Strahlenteiler:
Im Strahlengang befindet sich ein Strahlenteiler der die Bilder durch zwei Objektive auf die Leinwand strahlt.
Die beiden Strahlengänge erhalten gegensätzliche Polarisationen und werden bildalternierend ausgeblendet.
Ausführungsform gemäß 7
Projektorvorsatz mit Strahlenteiler und Blendeneinrichtung.
Vor dem Objektiv -l9- befindet sich ein Vorsatz. Er beinhaltet einen Strahlenteiler -20- in der Art dass durch Halbspiegel und Spiegel -21- zwei gleiche getrennte Bildstrahlenbündel erzeugt werden.
Die zwei Bildstrahlen werden mit Polarisationsfiltern -22- gegensätzlich polarisiert und eine z.B. bildwechselalternierende Blendeneinrichtung -23- bewirkt die zeitliche Trennung der polarisierten Einzelbilder. Der Betrachter trägt eine Polarisationsbrille.
Der Blendenwechsel kann auch im gepulsten Bildwechselrythmus in der Art erfolgen, dass ein Blendenwechsel zwischen den eigentlichen Bildwechseln stattfindet.
Andere Filteranordnung
Wenn das Einzelbild dreimal gepulst erscheint kann zwecks Flimmerfreiheit bei einigen Beispielen z.B. 3 und 5 eine andere Filteranordnung gewählt werden, so dass z.B. bei einem ersten Bild Drittelsegmente der Folge H,X,H und bei einem zweiten Bild Segmente mit der Folge V,X,V vor den Strahlengang geschaltet werden.
X beschreibt hier ein Filtersegment ohne Polarisationswirkung.
8
Der Betrachter trägt eine LCD Shutterbrille. -26-
Die Brille wird z.B. über ein HF Signal in der Art gesteuert, dass z.B. ein erstes Bild -24- für das rechte Auge abgeschirmt wird und ein zweites Bild -25- für das linke Auge abgeschirmt wird. Bewegte Bildelemente der Teilbilder gelangen getrennt zu den Augen.
Eine spezielle Leinwand -27- ist hier nicht notwendig.
Zwecks Flimmerfreiheit kann eine andere Kanaltrennungsfolge gewählt werden, so dass z.B. bei einem ersten Bild welches zwei mal ausgeblendet wird die Drittelsequenzen in der Folge L,R,L und bei einem zweiten Bild Sequenzen in der Folge R,L,R zu dem entsprechenden Auge gelangen.
9 zeigt ein Zeitdiagramm einer Bildfolge.
Die Bilder B1 bis B4 -28- erscheinen durch die Blendenfolge -29- dreifach gepulst, eine Anordnung z.B. Shutterbrillen, trennt die Bilder in einer bildsequenziellen Folge -30- für die Augen. Eine ähnliche Anordnung trennt die Bilder in der gepulsten Bildfolge -31- für die Augen.
Durch die beschriebenen Anordnungen gelangen bewegte Bildelemente, sequenziell zu den Augen. Bei Bilddynamik ergibt sich somit ein stereoskopischer Tiefeneffekt.
Beispielhafte Regelung für einen Vorsatz ohne Eingriff in den Projektor:
Eine Fototransistor oder eine Fotodiode erkennt die periodschen Hell-Dunkelphasen, z.B. 3 mal pro Bild. Ein VCO schwingt auf dieser Grundfrequenz. Ein Phasendetektor ermittelt eine Abweichung zwischen der Grundfrequenz und der tatsächlichen, durch den Fototransistor erkannten Frequenz und steuert den VCO über einen Tiefpass nach. Ein Frequenzteiler z.B. 2:1 liefert die Zeitdauer der Schaltzeiten z.B. für die Shutterbrillen, oder der Teiler steuert z.B. die Drehzahl eines Schrittmotors für eine Polarisationsfilteranordnung.
Gemaß 10 wird eine Stereoprojektion mit Hilfe einer Blendvorrichtung und Shutterbrillen dargestellt.
Ein Stereoprojektor liefert zeitgleiche Bilder eines rechten und eines linken Kanals -34,35-. Wenn die Bilder der Kanäle mit Hilfe einer Blende im Rhythmus der gepulsten Einzelbilder alternierend abgestrahlt werden, ergibt sich im Beispiel einer dreifach gepulsten Teilbildfolge eine Bildsequenz -36-.
Eine Shutterbrille -26- welche mit einer entsprechenden Steuerung ausgestattet ist, kann eine Zuordnung der R-L Komponenten für die Augen erwirken. Die Shutterbrille schirmt die Augen so ab dass sequenzielle 3D – Bildkomponenten sinnrichtig auf die Augen gelangen.
Durch die Blendvorrichtung erscheint eine erste Bild komponente der ersten sichtbaren Bildphase von Bild1 -32- des linken Kanals -35- im Zeitraum der rechten Abschirmung -37-, eine zweite Bildkomponente der zweiten sichtbaren Bildphase von Bild 1 des rechten Kanals -34- im Zeitraum der linken Abschirmung -38-, dann eine dritte Bildkomponente der dritten sichtbaren Bildphase von Bild 1 des linken Kanals -34- im Zeitraum der rechten Abschirmung -39-.
Danach erscheint ein viertes Bild der ersten sichtbaren Bildphase von Bild 2 -33- des rechten Kanals -34- im Zeitraum der linken Abschirmung -40- .usw.
Diese Anordnung ermöglicht eine Stereoprojektion ohne eine spezielle Leinwand. Gegenüber der herkömmlichen 3D Polarisationsfiltertechnik ist eine Leuchtdichtevergrösserung erzielbar und ein Bild-Offset der Stereokomponenten ist nicht nötig.
11 zeigt einen Vorgang ähnlich wie mit Hilfe von 9 beschrieben, jedoch mit einer anderen gepulsten Bildfolge.
Bilder der Folge -41- werden durch die Blendvorrichtung im Projektor jeweils zweimal abgestrahlt. -42-.
Blenden z.B. Shutterbrillen schirmen die Augen je Bildfolge -43- ab.
Vorteilhaft können die Shutterbrillen im Rhythmus der gepulsten Bilder -44- gesteuert werden.
12 zeigt einen Vorgang ähnlich wie mit Hilfe von 10 beschrieben, jedoch mit einer anderen gepulsten Bildfolge.
Durch die zusätzliche Blendvorrichtung des Stereoprojektors erscheint eine erste Bildkomponente der ersten sichtbaren Bildphase vom Bildl -45- des linken Kanals -48- im Zeitraum der rechten Abschirmung -50-, eine zweite Bildkomponente der zweiten sichtbaren Bildphase vom Bild 1 des rechten Kanals -47- im Zeitraum der linken Abschirmung -51-.
Danach erscheint eine dritte Bildkomponente der ersten sichtbaren Bildphase von Bild 2 -46- des linken Kanals -48- im Zeitraum der rechten Abschirmung -52- usw.
Diese Anordnung ermöglicht eine Stereoprojektion mit Hilfe von Shutterbrillen.

1: Bilder für rechtes Auge
2: Bilder für linkes Auge
3: Resultierender Eindruck Bild l, Bild 2
4: Resultierender Eindruck Bild 3, Bild 4
5: Resultierender Eindruck Bild 2, Bild 3
6: Filmprojektor
7: Polarisationsfilterzylinder
8: Horizontale Polarisationsfilter
9: Vertikale Polarisationsfilter
10: Lichtschranke
11: Polarisationsfilterscheibe
12: Motor
13: Dämfungsvorrichtung
14: Modifizierter Projektor
15: Polarisationsfilterendlosfilm
16: Polarisationsfilterstreifen
17: Elektromagnete
18: Eisenkern
19: Objektiv
20: Strahlenteiler
21: Spiegel
22: Polarisationsfilter
23: Blendenvorrichtung
24: erstes Bild
25: zweites Bild
26: LCD Shutterbrille
27: Leinwand
28: Bildwechsel
29: gepulste Teilbildfolge
30: Kanalwechsel in der Bildfolge
31: Kanalwechsel in der gepulsten Bildfolge
32: erstes Bild
33: zweites Bild
34: Bildfolge rechter Kanal
35: Bildfolge linker Kanal
36: links rechts alternierende Bildfolge
37: erstes Teilbild von Bild 1 links
38: zweites Teilbild von Bild 1 rechts
39: drittes Teilbild von Bild 1 links
40: erstes Teilbild von Bild 2 rechts
41: Bildreihenfolge
42: zweifach gepulste Teilbilder
43: Kanalwechsel in der Bildfolge
44: Kanalwechsel in der gepulsten Bildfolge
45: erstes Bild
46: zweites Bild
47: gepulste Bilder rechter Kanal
48: gepulste Bilder linker Kanal
49: wechselweise abgestrahlte Teilbilder
50: erstes Teilbild von Bild 1, linker Kanal
51: zweites Teilbild von Bild 1, rechter Kanal
52: erstes Teilbild von Bild 2, linker Kanal

Claims

Blendenvorrichtung für einen Filmprojektor zur Wiedergabe quasi-dreidimensionaler Bilder mit einer Abschirmeinrichtung zur Abschirmung erster Bilder gegenüber dem linken Auge eines Betrachters und zweiter Bilder gegenüber dem rechten Auge des Betrachters.
Blendenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Abschirmeinrichtung mit ersten Polarsationsfiltereinrichtungen (8) zur Abschirmung eines ersten Bildes gegenüber dem linken Auge des Betrachters und zweiten Polarsationsfiltern (9) zur Abschirmung eines zweiten Bildes gegenüber dem rechten Auge des Betrachters aufweist, wobei die ersten Polarsationsfiltereinrichtungen Licht einer ersten Polarität und die zweiten Polarisationsfiltereinrichtungen Licht einer zweiten Polarität, die von der ersten verschieden ist, durchlassen.
sBlendenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsrichtungen der ersten Polarisationsfiltereinrichtungen (8) und zweiten Polarisationsfiltereinrichtungen (9) zueinander orthogonal, vorzugsweise in horizontaler bzw. vertikaler Richtung der Betrachtungsebene, verlaufen.
Blendenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung mit Polarisationsfiltern die ersten Teilbilder gegenüber einem linken Auge des Betrachters und die zweiten Teilbilder gegenüber dem rechten Auge des Betrachters im Rhythmus der gepulsten Teilbilder abdunkelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zylinderförmige rotierende Polarisationsfilteranordnung die Bilder wechselweise polarisiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine schrittweise bildsyncron rotierende Filterscheibe (11) die Bilder wechselweise polarisiert.
Filmprojektor dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des Projektors im Strahlengang ein Polarisationsfilterendlosfilm (15) mit wechselnder Polarisationsrichtung befindet und sich bildsyncron fortbewegt.
Filmprojektor dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des Projektors ein oszillierender Polarisationsfilterstreifen (16) befindet und bildalternierend eine wechselweise Polarisation im Strahlengang hervorruft.
Anordnung zweier Projektoren dadurch gekennzeichnet, dass zwei gleiche syncrone Filmbilder gegensätzlich polarisiert und alternierend abgestrahlt werden.
Doppelprojektor dadurch gekennzeichnet, dass zwei gleiche Bildspuren eines Films gegensätzlich polarisiert und alternierend abgestrahlt werden.
Projektionseinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlenteiler (20), ein Spiegel (21) zwei Polarisationsfilter (22) und eine rotierend Blende (23) eine alternierende Bildfolge erzeugt.
Abschirmeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass Shutterbrillen (26) vom Projektorbildwechsel gesteuert werden und erste Bilder (24) für die rechten Augen sowie zweite Bilder (25) für die linken Augen der Betrachter wechselweise abschirmen.
Abschirmeinrichtung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass Shutterbrillen die Augen in der Folge des dreifach oder zweifach gepulsten Bildwechsels gegenseitig abschirmen.
Stereoprojektionseinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sternbilder (34,35) bzw. (45,46) wechselweise als dreifach oder zweifach gepulste Teilbilder abgestrahlt werden (36,49) und durch Shutterbrillen getrennt werden.
Verfahren zur Wiedergabe quasi-dreidimensinaler Bilder dadurch gekennzeichnet, dass ein Film in erste und zweite Bildelemente unterteilt wird, wobei ein erstes Bildelement dem linken Auge des Betrachters und ein zweites Bildelement dem rechten Auge des Betrachters zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein stereoskopischer Film sequenziell in erste linke und zweite rechte Bildelemente so unterteilt wird, dass ein erstes Bildelement dem linken Auge und ein zweites Bildelement dem rechten Auge des Betrachters zugeführt wird.
Verfahren zur Syncronisation dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Schaltung die Bildabstrahlphasen erkennt und Shutterbrillen oder einen Polarisationfilterwechsel steuert.