DE1146671B

DE1146671B - Stereoscopic viewing device

Info

Publication number: DE1146671B
Application number: DEM36903A
Authority: DE
Inventors: Roger Lannes De Montebello
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-03-06
Filing date: 1958-03-06
Publication date: 1963-04-04

Description

Stereoskopisches Betrachtungsgerät Die Erfindung betrifft ein stereoskopisches Betrachtungsgerät.Stereoscopic Viewing Apparatus The invention relates to a stereoscopic viewing device Viewing device.

Die üblichen Geräte zur Betrachtung stereoskopischer Photographien weisen mancherlei Unzulänglichkeiten auf, die ihre Brauchbarkeit in erheblichem Maße beeinträchtigen. Ein bekannter Fehler dieser Geräte ist beispielsweise der »Fenstereffekt«, der bewirkt, daß das aufgenommene Bild erscheint, als ob es durch ein entferntes Fenster betrachtet würde, wobei es keine räumliche Beziehung zu der dunklen Umrandung aufweist. Daher muß der stereoskopische Effekt oft übertrieben werden, damit die gewünschte Vorstellung einer stereoskopischen Wahrnehmung ZD hervorgerufen wird.The usual devices for viewing stereoscopic photographs have many shortcomings that their usefulness in considerable Affect dimensions. A known error in these devices is, for example, the "Window effect", which causes the recorded image to appear as if it were through a distant window would be viewed with no spatial relationship to the has a dark border. Therefore, the stereoscopic effect must often be exaggerated so that the desired idea of a stereoscopic perception ZD evoked will.

Ein weiterer Nachteil der üblichen Geräte ist der, daß ihr Gesichtswinkel gegenüber dem normalen menschlichen Sehbereich, der im allgemeinen sogar 1801 horizontal und 901 vertikal überschreitet, verhältnismäßig eng ist, was dazu führt, daß eine stereoskopische Aufnahme dem Betrachter unwirklich erscheint.Another disadvantage of the conventional devices is that their viewing angle is relatively narrow compared to the normal human visual range, which generally even exceeds 1801 horizontally and 901 vertically, which means that a stereoscopic recording appears unreal to the viewer.

Da es schwierig ist, weitwinklige Okulare mit kurzer Brennweite herzustellen - dies ist schwieriger als die Herstellung von Weitwinkelobjektiven -, ist die optische Größe oder der Öffnungswinkel des Sehstrahlenbündels des reellen Bildes, das von dem Auge in dem Stereoskop gesehen wird, immer verhältnismäßig klein, selbst wenn Weitwinkelobjektive für die Stereoaufnahme verwendet wurden. Infolgedessen sind stereoskopische Bilder immer durch Ränder begrenzt, was in der Fachsprache als »Fenster« bezeichnet wird. Je nach der Größe und dem Abstand zwischen den beiden Stereoaufnahmen, bezogen auf die optische Charakteristik des Systems, hat das »Fenster«, das durch die wahrnehmbare Verschmelzung der Ränder der beiden Stereoaufnahmen entsteht, eine verschieden erscheinende Größe und erscheint in einem scheinbaren Abstand, der in umgekehrtem Verhältnis zu der scheinbaren Größe steht.Since it is difficult to manufacture wide-angle, short-focal length eyepieces - this is more difficult than the manufacture of wide-angle lenses - the optical size or the opening angle of the visual ray bundle of the real image seen by the eye in the stereoscope is always relatively small itself when wide-angle lenses are used for stereo recording. As a result, stereoscopic images are always delimited by edges, which is known in technical terms as a "window". Depending on the size and the distance between the two stereo recordings, based on the optical characteristics of the system, the "window" that is created by the perceptible merging of the edges of the two stereo recordings has a different size and appears at an apparent distance, the is inversely related to the apparent size.

Der normale Bildwinkel beträgt bei bekannten Geräten üblicherweise zwischen 30 und 45'.In known devices, the normal angle of view is usually between 30 and 45 '.

Es ist dabei auch zu beachten, daß eineWeitwinkelaufnahme üblicherweise zusammen mit einem Betrachtungsgerät mit kleinerem Bildwinkel betrachtet wird und deshalb kein orthostereoskopischer Eindruck entsteht.It should also be noted that a wide-angle exposure is usually is viewed together with a viewing device with a smaller angle of view and therefore there is no orthostereoscopic impression.

Mit anderen Worten sind die auf der Netzhaut durch die Stereoaufnahme, die resultierende Projektion und die Verschmelzung im Raum hervorgerufenenBilder hinsichtlich ihrerDimension nicht dieselben wie diejenigen, die von dem Gegenstand hervorgerufen würden, wenn sich die Augen am Ort der Kamera befinden.In other words, those on the retina through stereo recording are the resulting projection and the merging in space evoked images not the same in dimension as those of the object would be caused when the eyes are at the location of the camera.

Selbst wenn die Kamera und das Betrachtunüsgerät vollkommen aufeinander abgestimmt sind und demzufolge Orthostereobilder erhalten werden, verbleibt eine eigentümliche Erscheinung. Die Augen nehmen die Gegenstände des begrenzten Gesichtsfeldes nicht in ihren wahren Dimensionen wahr, und der Eindruck ist im allgemeinen der von Miniaturgegenständen. Dieser Eindruck beruht sicherlich teilweise auf der psychologischen Tatsache, daß der Betrachter ein kleines Gerät in seiner Hand hält und ganz unbewußt erwartet, ein in diesen kleinen Raum passendes Bild zu sehen. Er hat zwar das Gefühl, daß die Szene, die er durch das Fenster hindurch betrachtet, genauso wie das Fenster selbst größer ist als die Abmessungen des Gerätes, das er in seiner Hand hält, aber trotzdem bewirkt die Größe dieses Gerätes bis zu einem gewissen Grad, daß die Größe des virtuellen Objektes und sein Abstand kleiner erscheinen, da der Betrachter nicht wie in der Wirklichkeit Bewegungen ausführen bzw. seine Augen bewegen und so zusätzliche Anhaltspunkte finden k Ein anderer Faktor, der genaue Orthostereobilder kleiner erscheinen läßt, ist wahrscheinlich noch wichtiger. Es ist dies das tatsächliche Vorhandensein eines verhältnismäßig kleinen Fensters. Wenn nämlich ein Beobachter von der Rückwand eines dunklen Raumes aus die Außenwelt durch ein kleines Fenster betrachtet, ohne sich dabei zu bewegen, so bestehen am allgemeinen keine einen perspektivischen Eindruck hervorrufenden Fluchtlinien, die den Beobachter mit der Außenwelt verbinden. Wenn der Beobachter in einer vorgegebenen Stellung verharrt und auch sonst keinerlei Relativbewegung anderer Objekte gegeneinander erfolgt, so gibt es für die wirkliche Größe und den wirklichen Abstand der durch das Fenster beobachteten Objekte keine anderen Anhaltspunkte als die Abschätzung des Grades an okularer Konvergenz. Dies ist jedoch offensichtlich für sich allein nicht ausreichend, und ein Beobachter, der hierauf allein angewiesen ist, kann Größe und Entfernung nur relativ zu anderen Gegenständen abschätzen. Er wird zwar die Tiefe oder den dreidimensionalen Charakter einer Szene gefühlsmäßig erfassen, er wird auch bis zu einem gewissen Grad merken, welche Objekte nahe und welche weiter entfernt sind, er wird aber weder ihre tatsächliche Größe und ihre Entfernung noch, um es genauer auszudrücken, ihre Größe und Entfernung im Verhältnis zu ihm selbst erfassen, weil zwischen ihm und diesen Objekten keine sichtbaren Bindeglieder bestehen.Even if the camera and the viewing device are perfectly matched to one another and consequently orthostereoscopic images are obtained, a peculiar appearance remains. The eyes do not perceive the objects of the limited field of view in their true dimensions, and the impression is generally that of miniature objects. This impression is surely based in part on the psychological fact that the viewer holds a small device in his hand and quite unconsciously expects to see a picture that fits into this small space. While he feels that the scene he is looking at through the window, like the window itself, is larger than the dimensions of the device he is holding, the size of the device still affects it to a certain extent that the size of the virtual object and its distance appear smaller, since the viewer how to perform in the real world movements or move his eyes and so additional evidence found k another factor that makes the exact Ortho stereo images appear smaller, is not likely even more important. It is the actual presence of a relatively small window. If an observer looks at the outside world from the back wall of a dark room through a small window without moving, there are generally no lines of escape that create a perspective impression that connect the observer with the outside world. If the observer remains in a predetermined position and there is no other relative movement of other objects against each other, there are no other clues than the estimate of the degree of ocular convergence for the real size and the real distance of the objects observed through the window. However, this is obviously not sufficient on its own, and an observer who is dependent on this alone can estimate the size and distance only in relation to other objects. Although he will perceive the depth or the three-dimensional character of a scene emotionally, he will also notice to a certain extent which objects are near and which are further away, but he will neither understand their actual size and distance nor, to put it more precisely, grasp their size and distance in relation to themselves, because there are no visible links between them and these objects.

Entfernt man jedoch die gegenüberliegende Wand oder, noch besser, zusätzlich auch die beiden Seitenwände und schließlich auch noch die Decke, so wird der Beobachter, immer noch ohne sich zu bewegen, sofort allein durch die Bewegung seiner Augen nach oben, unten und, soweit es möglich ist, nach den Seiten Bindeglieder zwischen sich und seiner Umgebung finden und so sofort in der Lage sein, die Größe und Entfernung dieser Gegenstände im Verhältnis zu sich selbst mit guter Annäherung abzuschätzen.However, if you remove the opposite wall or, even better, in addition, the two side walls and finally also the ceiling, so will the observer, still without moving, immediately by moving alone his eyes up, down and, as far as possible, to the sides connecting links find between himself and his surroundings and so immediately be able to adjust the size and distance of these objects in relation to themselves with good approximation to estimate.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes Gerät zur Betrachtung stereoskopischer Bilder zu entwickeln, das dem Betrachter einen natürlicheren stereoskopischen Eindruck vermittelt, als dies bei den bekannten Geräten der Fall ist, und zwar mit großem Bildwinkel und unter Vermeidung des Fenstereffektes. Es soll dabei das für jedes einzelne der beiden menschlichen Augen bestimmte Bild durch eine Mehrzahl von Bildern gebildet werden, die entweder einzeln oder in Gruppen von jedem Auge aufgenommen werden, wenn die Augäpfel in der Augenhöhle bewegt werden, wobei die Augen das Gesichtsfeld überstreichen und von einer Bildgruppe zur anderen übergehen, ohne daß dieser übergang wahrgenommen wird. Bei einem solchen Gerät vermitteln die paarweise einander zugeordneten stereoskopischen Bilder einen besseren räumlichen Eindruck als bei Geräten der üblichen ArL Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere Linsenelemente gleicher Hauptbrennweite zusammengesetzt eine im allgemeinen sphärische Linsenanordnung bilden und gegenüber dieser Linsenanordnung im wesentlichen konzentrisch zu dieser und mit größeren Abmessungen ein gekrümmter Filmhalter so angeordnet ist, daß unterschiedliche Teile des auf dem Filmhalter aufgespannten Filmes jeweils durch ein Linsenelement betrachtet werden können.The invention is based on the object of a new and improved one Device for viewing stereoscopic images to develop accessible to the viewer gives a more natural stereoscopic impression than the known ones Devices is the case, with a large angle of view and avoiding the window effect. It should be the image intended for each of the two human eyes formed by a plurality of images, either individually or in groups be picked up by each eye when the eyeballs are moved in the eye socket, with the eyes sweeping the field of vision and from one group of images to another pass over without this transition being perceived. Mediate on such a device the stereoscopic images assigned to one another in pairs create a better spatial picture Impression than with devices of the usual ArL This is achieved according to the invention by that several lens elements of the same main focal length are composed one in general Form spherical lens arrangement and substantially compared to this lens arrangement concentric to this and with larger dimensions a curved film holder like this is arranged that different parts of the clamped on the film holder Each film can be viewed through a lens element.

Die stereoskopischen Bildpaare, die mit dem Gerät nach der Erfindung betrachtet werden, geben ein verhältnismäßig großes Feld mit stereoskopischer Bildwirkung, wobei das von jedem Auge betrachtete Bild von einem breiten, nicht stereoskopischen Bildrand umgeben ist, das sichtbar wird, wenn die Augen bewegt werden und das Gesichtsfeld eines Auges durch das Nasenbein begrenzt wird. Auf diese Weise gibt das stereoskopische Bildfeld im wesentlichen das normale stereoskopische Gesichtsfeld des menschlichen Augenpaares wieder, das aber durch das nicht stereoskopische Bild des seitlich umgebenden Raumes ergänzt wird, der an den Seiten der stereoskopischen Szene und zwischen dieser und dem Beobachter liegt, so daß der übergang vom stereoskopischen Sehen zum monokularen Sehen unbemerkt erfolgt, sofern nicht die Aufmerksamkeit eines geübten Beobachters hierauf gerichtet ist, jedenfalls nicht auffälliger als bei der unmittelbaren Betrachtung.The stereoscopic image pairs created with the device according to the invention are viewed, give a relatively large field with stereoscopic image effect, where the image viewed by each eye is from a broad, non-stereoscopic one The edge of the image is surrounded, which becomes visible when the eyes are moved and the field of view one eye is limited by the nasal bone. In this way there is the stereoscopic Field of view essentially the normal stereoscopic field of view of the human Pair of eyes again, but through the non-stereoscopic image of the surrounding one at the side Space is added to the sides of the stereoscopic scene and between it and the observer, so that the transition from stereoscopic to monocular vision Seeing goes unnoticed unless the attention of a trained observer aimed at this, at least not more conspicuously than when viewed directly.

Das stereoskopische Gerät gemäß der Erfindung weist also ein Paar divergent gerichteter, zur Betrachtung einer Aufnahme bestimmter optischer Systeme auf, deren Bildfelder sich in einem gewissen Bereich mit einer Bildoberfläche eines jeden optischen Systems überschneiden. Bei jedem der beiden optischen Sy- steme ist eine teilsphärische Fläche vorgesehen, auf welcher das entwickelte Material befestigt werden kann. Im wesentlichen konzentrisch zu der teilsphärischen Oberfläche und in einem gewissen Abstand von dieser ist eine Mehrzahl von verhältnismäßig kurz brennweitigen Linsen mit im wesentlichen gleicher Brennweite vorgesehen, die in einer gemeinsamen Schablone angeordnet sind und, als Gruppe betrachtet, einen verhältnismäßig weiten Bildwinkel erfassen, der sich vorzugsweise nach den Seiten bis zu 120' und in der Senkrechten bis zu 90' erstreckt. Der jeder einzelnen Linse zugeordnete Bereich des Filmes ist vorzugsweise beschränkt, und die ganze Fläche des Filmes ist von den Teilbildern der einzelnen Linsen bedeckt, wobei das von einer einzelnen Linse hervorgerufene Bild in diejenigen Bilder übergeht, die durch die benachbarten Linsen erzeugt werden. Beim Betrachten streicht das Auge, wenn es sich in derAugenhöhle dreht, so von einem Bildfeld oder einer Gruppe von Bildfeldern zu einer anderen, wobei der Mittelpunkt des Augapfels sowohl mehr oder weniger im Krümmungsmittelpunkt der Oberfläche des betrachteten Filmes als auch im Krümmungsmittelpunkt der Linsenanordnung liegt.The stereoscopic device according to the invention thus has a pair of divergently directed optical systems for viewing a recording, the image fields of which overlap in a certain area with an image surface of each optical system. In each of the two optical systems a partially spherical surface is provided on which the developed material can be attached. Essentially concentric to the partially spherical surface and at a certain distance therefrom, a plurality of relatively short focal length lenses with essentially the same focal length are provided, which are arranged in a common template and, viewed as a group, cover a relatively wide angle of view, which preferably up to 120 'on the sides and up to 90' in the vertical. The area of the film associated with each individual lens is preferably limited and the entire surface of the film is covered by the partial images of the individual lenses, the image produced by a single lens merging into those produced by the adjacent lenses. When looking at the eye, when it rotates in the eye socket, it sweeps from one image field or a group of image fields to another, the center of the eyeball lying more or less in the center of curvature of the surface of the film being viewed as well as in the center of curvature of the lens arrangement.

Der betrachtete Film ist im wesentlichen von sphärischer Gestalt; der Einfachheit halber wird jedoch ein ebener Film verwendet, der an seinen Rändern Schlitze aufweist und in eine im wesentlichen teilsphärische Form gebogen wird, wobei sich die Schlitze, die dem Film die notwendige Biegsamkeit verleihen, schließen. Diese Schlitze ermöglichen es, daß der Film wieder zurückgebogen werden kann, so daß seine konkaven und konvexen Seiten beim Belichten und beim Betrachten miteinander vertauscht werden.The film viewed is essentially spherical in shape; for the sake of simplicity, however, a flat film is used which has slits at its edges and which is bent into a substantially partially spherical shape, the slits which give the film the necessary flexibility close. These slots allow the film can be bent back so that its concave and convex sides are interchanged during exposure and while viewing.

Die im wesentlichen dieselbe Größe aufweisenden Linsen mit kurzer Brennweite können in dem optischen System der beiden Betrachtungselemente auf verschiedenartige Weise angeordnet sein, vorzugsweise sind sie jedoch als polygonale Segmente einer sphärischen Fläche angeordnet, wobei die einzelnen Linsenelemente fugenlos längs paralleler Meridianlinien aneinandergefügt sind. Die äußere Fläche eines jeden Linsenelementes ist konvex und die innere Fläche konkav ausgebildet, so daß ein im allgemeinen sphärischer Mehrlinsenkörper gebildet wird, der aus einer Mehrzahl von gegeneinander anliegenden konkav-konvexen oder einen positiven Meniskus aufweisenden Linsen von im wesentlichen gleich kurzer Brennweite besteht, deren Brennweite im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 2,5 cm liegL Die Anordnung der einzelnen Linsen in jedem der beiden Elemente ist vorzugsweise so getroffen, daß sie einen waagerechten Bildwinkel von mindestens 120 bis höchstens 180' erfassen und beide Linsen einen seitlichen Gesamtwinkel von näherungsweise 270' und in der Senkrechten einen Winkel von mindestens 60 bis 1001 erfassen und so den normalen Blickwinkel des menschlichen Auges etwa verdoppeln.The short focal length lenses, which are essentially the same size, can be arranged in different ways in the optical system of the two viewing elements, but they are preferably arranged as polygonal segments of a spherical surface, the individual lens elements being joined together seamlessly along parallel meridian lines. The outer surface of each lens element is convex and the inner surface is concave, so that a generally spherical multi-lens body is formed which consists of a plurality of mutually abutting concavo-convex or positive meniscus lenses of substantially the same short focal length The focal length is generally on the order of about 2.5 cm. The arrangement of the individual lenses in each of the two elements is preferably such that they cover a horizontal angle of view of at least 120 to a maximum of 180 ' and both lenses have a total lateral angle of approximately 270 ' and capture an angle of at least 60 to 1001 in the vertical and thus roughly double the normal viewing angle of the human eye.

Die Elemente des Betrachtungsgerätes sind vorzugsweise einstellbar befestigt, so daß ihr Abstand genau mit dem Augenabstand der die Bilder betrachtenden Person übereinstimmend gemacht werden kann. Dabei sind auch Mittel vorgesehen, mittels denen die zwei Linsenanordnungen bezüglich der Augen der betrachtenden Person zentriert werden können.The elements of the viewing device are preferably adjustable attached so that their distance exactly with the eye relief of those viewing the images Person can be made consistent. Means are also provided, by means of which centers the two lens arrays with respect to the viewer's eyes can be.

Das lichtempfindliche Material kann beliebig gewählt werden, und es können sowohl gewöhnliche Schwarzweiß- als auch Farbfilme verwendet werden. Die zu betrachtenden Bilder können Photographien oder auch andere gute Reproduktionen sein, die durch irgendein graphisches Verfahren hergestellt wurden.The photosensitive material can be chosen arbitrarily, and it Both ordinary black and white and color films can be used. the Images to be viewed can be photographs or other good reproductions produced by some graphic process.

Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform des Betrachtungsgerätes in der Ansicht von hinten, Fig. 2 einen waagerechten Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Art, in der eines der Bilder betrachtet wird, Fig. 5 die Lage eines Auges des Betrachters bezüglich des Linsensystems des Betrachtungsgerätes und des Bildes, das von diesem Auge betrachtet wird, Fig. 6 eine teilweise schematische Ansicht eines zu betrachtenden Filmes mit dem entsprechenden, für ein Auge der betrachtenden Person schematisch darübergezeichneten Linsensystem, bei dem eines der Blickfelder schaubildlich dargestellt ist.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown schematically in the drawings. 1 shows a preferred embodiment of the viewing device in a view from the rear, FIG. 2 shows a horizontal section along line 2-2 of FIG. 1, FIG. 3 shows a vertical section along line 3-3 of FIG. 4 is a schematic diagram to explain the manner in which one of the images is viewed, FIG. 5 shows the position of an eye of the viewer with respect to the lens system of the viewing device and the image which is viewed by this eye, FIG. 6 is a partially schematic view View of a film to be viewed with the corresponding lens system drawn schematically over it for one eye of the viewing person, in which one of the fields of view is shown diagrammatically.

Bei der nun folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird davon ausgegangen, daß in vielen Fällen bekannte optische Elemente verwendet werden.In the following description of what is shown in the drawing Embodiment is assumed that in many cases known optical Elements are used.

Bei dem in einer bevorzugten Form nach Fig. 1 und 3 dargestellten Betrachtungsgerät sind die optischen Elemente RLV und LRV mit einer Vorrichtung verbunden, mit der ihr gegenseitigerAbstand genau auf den Augenabstand des Betrachters eingestellt werden kann. Das Element LRII ist mit einem Winkel 70 starr an einer Schiene 72 befestigt, während das Element RLY an einem Arm 74 befestigt ist, der von einem auf der Schiene 72 verschiebbaren Schieber 76 getragen wird. Zur besseren Handhabung des Betrachtungsgerätes ist die Schiene 72 an einem Halter 78 befestigt.In the viewing device shown in a preferred form according to FIGS. 1 and 3 , the optical elements RLV and LRV are connected to a device with which their mutual distance can be adjusted precisely to the eye distance of the viewer. The element LRII is rigidly fastened to a rail 72 at an angle 70 , while the element RLY is fastened to an arm 74 which is carried by a slide 76 which is displaceable on the rail 72. For better handling of the viewing device, the rail 72 is attached to a holder 78 .

Der Schieber 76 gestattet, daß die optischen Elemente des Betrachtungsgerätes sehr genau so eingestellt werden können, daß sie dem Augenabstand verschiedener Personen angepaßt werden können, und zwar derart, daß bei genauer Einstellung die Krümmungsmittelpunkte der optischen Elemente RLV und LRV etwa mit dem Mittelpunkt des Augapfels des Betrachters zusammenfallen.The slider 76 allows the optical elements of the viewing device to be adjusted very precisely so that they can be adapted to the eye distance of different people, in such a way that, with precise adjustment, the centers of curvature of the optical elements RLV and LRV approximately coincide with the center of the eyeball of the viewer coincide.

Die Linsen 42V des optischen Systems sind aus mehreren verhältnismäßig kurzbrennweitigen Linsenelementen zusammengesetzt, die als polygonale Segmente einer sphärischen Fläche entlang waagerechter und senkrechter Linien fugenlos aneinandergefügt sind, so daß eine sphärische Vielfachlinse aus einer Anzahl von benachbarten Linsenelementen entsteht.The lenses 42V of the optical system are made up of several in proportion short focal length lens elements composed as polygonal segments of a spherical surface seamlessly joined together along horizontal and vertical lines are so that a spherical multiple lens from a number of adjacent lens elements arises.

Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß die durch mehrere Linsenelemente gleicher Hauptbrennweite gebildete sphärische Linsenanordnung kleinere Abmessungen als ein durchsichtiger, gekrümmter Filmhalter aufweist und gegenüber diesem so angeordnet ist, daß unterschiedliche Teile des auf dem Filmhalter aufgespannten Filmes jeweils durch ein Linsenelement betrachtet werden können.The arrangement is such that the several lens elements spherical lens arrangement formed with the same main focal length, smaller dimensions as a transparent, curved film holder and arranged opposite this is that different parts of the film stretched on the film holder each can be viewed through a lens element.

Die Linsenelemente irn mittleren Bereich der Linsenanordnung weisen eine im wesentlichen rechteckige Form auf, während die am Rand angeordneten Linsenelemente sich verjüngen. Die Linsenelemente sind vorzugsweise in der in der Zeichnung gezeigten Zuordnung vorgesehen, wobei die gegenüberliegenden Linsenelemente in diesem Fall spiegelbildlich zu der gezeigten Anordnung vorgesehen sein würden. Jedes der Linsenelemente enthält eine positive Meniskuslinse.The lens elements in the central area of the lens arrangement point a substantially rectangular shape, while the lens elements arranged on the edge taper. The lens elements are preferably of the type shown in the drawing Assignment provided, with the opposing lens elements in this case would be provided as a mirror image of the arrangement shown. Each of the lens elements contains a positive meniscus lens.

In dem Betrachtungsgerät sind einige der Linsenelemente vorzugsweise mit Masken abgedeckt, beispielsweise diejenigen, durch die hindurch diejenigen Bildflächen betrachtet werden, die der Nase des die Photographie Betrachtenden benachbart sind.In the viewer, some of the lens elements are preferred covered with masks, for example those through which those image areas which are adjacent to the nose of the observer of the photograph.

Damit wird ein störender Effekt vermieden, der dann auftritt, wenn der Betrachter versucht, ein bestimmtes Bild, das am inneren Rand des Filmes und des Filmhalters in der Nähe des Bereichs des Gesichtsfeldes liegt, der durch die Nase unscharf verdeckt ist, scharf zu erfassen. Solche Elemente können undurchsichtig oder auch durchscheinend sein, wie in Fig. 6 bei 66 dargestellt.This avoids a disturbing effect that occurs when the viewer tries to sharply capture a certain image that is located on the inner edge of the film and the film holder in the vicinity of the area of the field of view that is obscured by the nose. Such elements can be opaque or also translucent, as shown in FIG. 6 at 66 .

Die Linsen 42 V weisen eine aufgerauhte durchscheinende Fläche 66 auf, mit der das Gesichtsfeld im Bereich der Nase des Betrachters abgedeckt wird. Diese durchscheinenden Flächen, die auch mit besonderen Masken abgedeckt sein können, haben die Auf- gabe, die störende Wirkung zu vermeiden, die bei dem Versuch auftritt, ein bestimmtes Bild, das am Rand des Filmes oder des Filmhalters in Nasennähe liegt, scharf zu sehen, bei dem normalerweise der unscharfe Sehbereich beginnt, weil die Sicht durch das Nasenbein verdeckt ist.The lenses 42 V have a roughened, translucent surface 66 with which the field of view in the area of the nose of the observer is covered. These translucent surfaces that can be covered with special masks have the task of developing to avoid the disturbing effect that occurs when trying to, keen to see a particular picture that is in the nose near the edge of the film or the film holder where the blurred area of vision usually begins because the vision is blocked by the nasal bone.

Die Filmhalter 104 des Betrachtungsgerätes bestehen aus einem lichtdurchlässigen und vorzugsweise lichtstreuenden Material, wie z. B. aus einem durchscheinenden Kunststoff.The film holder 104 of the viewing device are made of a translucent one and preferably light-diffusing material, such as. B. from a translucent Plastic.

In Fig. 4 stellt die Linie A einen Lichtstrahl dar, der durch die optische Achse eines der Linsenelemente der Linsenanordnung 42 und durch das Zentrum X des Systems hindurchgeht, um das herum die Linsenanordnung 42 und der Film 46 sphärisch gekrümmt angeordnet sind. Wie aus dem Diagramm hervorgeht, ist das ObjektA0 durch den durch den MittelpunktX des optischen Systems hindurchgehenden Strahl A in dem Punkt AP auf dem Film 46 photographisch abgebildet worden. Das ObjektA0 kann in irgendeinem beliebigen, begrenzten Abstand von der Filmfläche und dem Linsenelement liegen.In Fig. 4, line A represents a beam of light which passes through the optical axis of one of the lens elements of lens assembly 42 and through the center X of the system around which lens assembly 42 and film 46 are arranged in a spherically curved manner. As can be seen from the diagram, the object A0 has been photographically imaged on the film 46 at the point AP by the ray A passing through the center X of the optical system. The object A0 can be any arbitrary limited distance from the film surface and the lens element.

In dem oberen Teil des kreisförmigen Diagramms der Fig. 4 ist die Oberfläche des Filmes 46 nach seiner Entwicklung und Umwandlung in ein sichtbares Bild dargestellt und in ihrer Betrachtungsstellung mit 46 V bezeichnet. In dieser Stellung wurde der Film in bezug auf seinen Krümmungsmittelpunkt um 180' gegenüber seiner Belichtungsstellung gedreht, zusätzlich umgekehrt, so daß das vordere Ende nun hinten liegt, und außerdem so gebogen, daß die vorher konkave Seite nun die konvexe Seite bildet. Das photographierte Bild des Gegenstandes AO wird so zum sichtbaren Bild A V, das sich in einer solchen Lage befindet, daß es durch eine der Linsen der Anordnung 42V betrachtet werden kann. Von dem von dem Zentrum X unendlich weit enfernten Objekt BO, das durch zwei Punkte dargestellt ist, führen parallele Strahlen in der Nähe des optischen Zentrums X vorbei. Die Strahlen B verlaufen durch das eine der Linsenelemente, wogegen andere, benachbarte Strahlen B' durch ein anderes der Linsenelemente hindurchgehen. Die Strahlen B bilden das Bild BP, wogegen die Strahlen B' das Bild YP auf der Filmfläche 46 bilden, so daß also zwei Bilder des gleichen Objektes durch zwei benachbarte Linsenelemente erzeugt werden. Die Fig. 4 zeigt einen waagerechten Schnitt, es können jedoch außerdem noch verschiedene Bilder durch die in senkrechter Richtung benachbarten Elemente erzeugt werden. Bei gewissen räumlichen Anordnungen des Objektes hinsichtlich der Linsenelemente und bei gewissen Anordnungen der Linsenelemente können beispielsweise acht und mehr oder weniger vollständige Bilder eines kleinen Objektes rund um ein einziges zentrales Haupt:bild, erzeugt werden.In the upper part of the circular diagram in FIG. 4, the surface of the film 46 is shown after it has been developed and converted into a visible image and is designated by 46 V in its viewing position. In this position, the film was rotated 180 ' from its exposure position with respect to its center of curvature, also reversed so that the front end is now at the rear, and also bent so that the previously concave side now forms the convex side. The photographed image of the object AO thus becomes the visible image AV which is in such a position that it can be viewed through one of the lenses of the arrangement 42V. From the object BO infinitely distant from the center X, which is represented by two points, parallel rays pass in the vicinity of the optical center X. The rays B pass through one of the lens elements, while other, adjacent rays B 'pass through another of the lens elements. The rays B form the image BP, whereas the rays B 'form the image YP on the film surface 46, so that two images of the same object are thus produced by two adjacent lens elements. 4 shows a horizontal section, but different images can also be generated by the elements that are adjacent in the vertical direction. With certain spatial arrangements of the object with regard to the lens elements and with certain arrangements of the lens elements, for example, eight or more or less complete images of a small object can be generated around a single central main image.

Wegen des kleinen Maßstabes dient das Diagramm nach Fig. 4 lediglich der Erläuterung; es soll aber nicht die Brechung der Strahlen bei ihrem Durchgang durch die Linsenelemente des Linsenkörpers 42 darstellen. Bei genauerer Darstellung würden einige der in der Fig. 4 dargestellten Bilder leicht verschoben erscheinen, jedoch nicht so stark, daß sie eine wesentliche Abweichung von der beschriebenen Wirkungsweise des Linsenkörpers ergeben würden.Because of the small scale, the diagram of FIG. 4 is only used the explanation; but it is not intended to prevent the rays from refracting as they pass through the lens elements of the lens body 42. With a more precise representation some of the images shown in Fig. 4 would appear slightly displaced, but not so much that it differs significantly from that described Effect of the lens body would result.

Das durch den Punkt CO dargestellte Objekt liegt sehr dicht am Krümmungsmittelpunkt X, beispielsweise innerhalb einer Entfernung von wenigen Zoll von der Linsenanordnung 42 einer Kamera. Das Ob- jekt CO liegt hierbei direkt in Verlängerung der optischen Achse eines der Linsenelemente der Linsenanordnung 42, die Strahlen C verlaufen unmittelbar durch den Mittelpunkt oder den axialen Teil des Linsenelementes und bilden das Bild CP auf der Oberfläche des Filmes. Die Winkelausdehnung des Gesamtbildes, das durch diese Linse auf den Film geworfen wird, ist durch die Linien CA und CB dargestellt, die sich im optischen Zentrum X schneiden. Hierbei ist wieder die Wirkung der Linse gezeigt, ohne daß der Versuch unternommen wurde, die Brechung der Linse darzustellen, die die einzelnen Strahlen etwas beugt. Das Objekt CO wird, wie durch die Strahlen CP und C'-P angezeigt, auch noch andere Bilder erzeugen, nämlich solche, die nahe an den seitlichen Grenzen der Bilder liegen, die durch diejenigen Linsenelemente hervorgerufen werden, die von diesen Strahlen durchsetzt werden und die dicht bei den Punkten CA und CB liegen, wobei auch ein leichtes Verschwimmen der Bilder an den einander anstoßenden Rändern hervorgerufen werden kann.The object represented by point CO is very close to the center of curvature X, for example within a few inches of the lens arrangement 42 of a camera. The Obwalden ject CO is in this case directly in extension of the optical axis of the lens elements of the lens array 42, the beams C extend directly through the center, or the axial part of the lens element and form the image CP on the surface of the film. The angular extent of the overall image projected onto the film by this lens is shown by the lines CA and CB which intersect at the optical center X. Here again the effect of the lens is shown without attempting to show the refraction of the lens, which diffracts the individual rays somewhat. The object CO will, as indicated by the rays CP and C'-P, also generate other images, namely those which are close to the lateral boundaries of the images produced by those lens elements which are penetrated by these rays and which lie close to the points CA and CB, whereby a slight blurring of the images can also be caused at the adjoining edges.

Alle anderen Linsenelemente wirken ähnlich und erzeugen Bilder von Gegenständen innerhalb ihres Bildwinkels, wobei mindestens eines dieser Bilder mehrmals erscheint. Wie später noch ausführlich dargelegt wird, ist es bemerkenswert, daß ausschließlich ein einziges und dann ein anderes Bild in dem Hauptgesichtsfeld des Betrachters erscheint, wenn der Film richtig betrachtet wird. Der öffnungswinkel, unter dem ein Objekt bei der Betrachtung erscheint, wird durch die Geraden D und D' bestimmt, die die Winkelausdehnung des Ob- jektes DO und des geschauten Bildes DV (das umgestellte Bild DP) zeigen, wenn es mit dem gleichen optischen System betrachtet wird, das auch zur Aufnahme des Bildes DP benutzt wurde, und wenn der Mittelpunkt des Augapfels im wesentlichen mit dem Zentrum X zusammenfällt, was später noch beschrieben wird.All other lens elements act similarly and produce images of objects within their field of view, with at least one of these images appearing several times. As will be explained in detail later, it is noteworthy that only a single and then a different image appears in the main field of view of the viewer when the film is viewed correctly. The opening angle under which an object appears when viewed is determined by the straight lines D and D ', showing the angular spread of the object involved DO and-watched image DV (the migrated image DP) when using the same optical system is considered, which was also used for taking the image DP, and when the center of the eyeball substantially coincides with the center X, which will be described later.

Das System für das linke Auge entspricht im allgemeinen spiegelbildlich dem in Fig. 4 gezeigten System, und das stereoskopische Feld bzw. die gegenseitige überschneidung der beiden Bilder beträgt normalerweise etwa mindestens 60 bis höchstens 100', im allgemeinen etwa 901, so daß die gesamte seitliche Ausdehnung des binokularen Gesichtswinkels annähernd 2701 beträgt. Das Betrachtungssystem ist normalerweise so eingestellt, daß die seitliche Ausdehnung des Sehwinkels mehr als 180' beträgt oder sich so weit öffnet wie das normale menschliche Gesichtsfeld, das annähernd einen Winkel von 2701 erfaßt. Die Systeme sind außerdem so eingestellt, daß die senkrechte Ausdehnung des Gesichtsfeldes sich Über einen Winkel erstreckt, der vorzugsweise bezüglich der Horizontalebene so angeordnet ist, daß er im wesentlichen doppelt so groß ist wie der von dem normalen menschlichen Auge erfaßte Gesichtswinkel.The system for the left eye corresponds generally in mirror image to the system shown in Fig. 4, and the stereoscopic field or the mutual overlap of the two images is usually about at least 60 to at most 100 ', generally about 901, so that the entire lateral Extension of the binocular angle of view is approximately 2701 . The viewing system is normally set so that the lateral extent of the viewing angle is more than 180 ' or as wide as the normal human field of view, which covers an angle of approximately 2701 . The systems are also set so that the vertical extent of the field of view extends over an angle which is preferably arranged with respect to the horizontal plane so that it is substantially twice as large as the angle of view observed by the normal human eye.

Zur Erzielung eines exakten orthostereoskopischen Eindrucks kann die Breite des Gesichtsfeldes auf einen Winkel von 120' oder weniger verringert werden. Das vorliegende erfindungsgemäße System verwendet aber ein Betrachtungssystem, in dem der umfaßte Winkel sechsmal, achtmal oder mehrmals so groß ist, als dies beim bekannten System der Fall ist. So erfassen normale Betrachtungssysteme beispielsweise ein Blickfeld, dessen Winkelausdehnung etwa 30' in der Breite und 221 in der Höhe beträgt. Gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt der seitliche öffnungswinkel des binokularen Gesichtsfeldes annä- hernd 270' und etwa 100' oder mehr in der Höhe. Bei den bekannten Systemen ist die Fläche des Gesichtsfeldes durch 22 - 30 # 660 Einheiten wiedergegeben, während bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Gesichtsfeld durch 270 - 100 = 27 000 Einheiten wiedergegeben ist so daß die erfaßte Szene also mehr als vierzigmal größer ist als bei den bekannten Systemen.To achieve an exact orthostereoscopic impression, the width of the field of view can be reduced to an angle of 120 'or less. However, the present inventive system uses a viewing system in which the included angle is six times, eight times or more times as large as is the case with the known system. For example, normal viewing systems cover a field of view whose angular extent is approximately 30 ' in width and 221 in height. According to the present invention, the lateral opening angle of the binocular field of view is approximately 270 ' and about 100' or more in height. In the known systems, the area of the visual field by 22 - reproduced 30 # 660 units, while in one embodiment of the present invention, the visual field by 270-100 = 27 000 units is reproduced so that the detected scene is four times larger or more than than the known systems.

Fig. 5 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen für ein Auge vorgesehenen Teil des Betrachtungsgerätes zusammen mit dem Auge der betrachtenden Person. Das rechte Auge 80 ist so dargestellt, daß es geradeaus schaut, und das Betrachtungsgerät für dieses Auge ist in der richtigen Winkelstellung und so gezeichnet, daß sein Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt des Auges 80 übereinstimmt. Der Knotenpunkt des Auges ist durch den Punkt N angezeigt, wogegen der Punkt PF den hinteren Pol des Auges anzeigt, wobei die Netzhaut der Einfachheit halber nicht gesondert dargestellt ist. In der Zeichnung ist die Brechung überschlägig eingezeichnet, ohne daß der Versuch unternommen wurde, darzustellen, wie diese Strahlen beim Hindurchtritt durch die aufeinanderfolgenden Teile des optischen Systems des Auges gebrochen werden. 5 shows a schematic section through a part of the viewing device provided for one eye together with the eye of the viewing person. The right eye 80 is shown looking straight ahead and the viewing device for that eye is drawn in the correct angular position and so that its center point coincides with the center point of the eye 80 . The nodal point of the eye is indicated by the point N , while the point PF indicates the rear pole of the eye, the retina not being shown separately for the sake of simplicity. In the drawing, the refraction is roughly drawn in, without attempting to show how these rays are refracted when they pass through the successive parts of the optical system of the eye.

Das Auge 80 blickt durch eines der Linsenelemente der Anordnung 42 leicht außerhalb der optischen Achse dieses Linsenelementes hindurch, so daß das Bild PY auf der Netzhaut des Auges in dem Punkt PF abgebildet wird. In dieser festgehaltenen Stellung des Auges kann es wegen seiner Möglichkeit, auch die Umgebung wahrzunehmen, durch das benachbarte Linsenelement der Anordnung 42 V hindurchsehen, es kann jedoch nicht den benachbarten Bildpunkt Q V erkennen, weil der Strahl R und das Bild RV die äußerste linke Winkelstellung eines Bildpunktes anzeigen, der in der dargestellten Lage durch das Auge gesehen werden kann und der zu dem Bild gehört, das dasjenige Linsenelement in das Auge wirft, durch das der Strahl R hindurchgeht. Wenn jedoch das Auge nach rechts gedreht wird, ändern sich diese Bedingungen, und das Auge kann dann den Bildpunkt QV sehen, aber es würde dann nicht länger den Bildpunkt PV sehen können.The eye 80 looks through one of the lens elements of the arrangement 42 slightly outside the optical axis of this lens element, so that the image PY is imaged on the retina of the eye at the point PF. In this fixed position of the eye, because of its ability to perceive the surroundings, it can see through the neighboring lens element of the arrangement 42 V, but it cannot recognize the neighboring image point Q V because the ray R and the image RV are in the extreme left angular position of an image point which can be seen through the eye in the position shown and which belongs to the image which the lens element throws into the eye through which the ray R passes. However, if the eye is turned to the right, these conditions will change and the eye can then see the pixel QV, but it would then no longer be able to see the pixel PV.

In der Stellung nach Fig. 4 kann das Auge auch in der Umgebung liegende Bildpunkte sehen, und einer dieser in der Umgebung liegenden Bildpunkte ist mit SV bezeichnet, der auf dem peripheren Teil der Netzhaut des Auges den Punkt SI abbildet.In the position according to FIG. 4, the eye can also see image points lying in the surroundings, and one of these image points lying in the surroundings is designated SV , which images the point SI on the peripheral part of the retina of the eye.

Wenn das Auge aus der in der Fig. 5 gezeigten Lage nach rechts oder nach links gedreht wird, wird seine Stellung zu den verschiedenen Linsen der Anordnung 42 V so geändert, daß andere Teile der sichtbaren Bilder auf dem Film 46 V gesehen werden können, und bei einer gewissen Bewegung der Augen kann eine verschiedene Gruppe von Bildflächen des Filmes 46 V durch die Linsenanordnung 42 Y gesehen werden.When the eye is rotated to the right or left from the position shown in FIG. 5 , its position in relation to the various lenses of the arrangement 42V is changed so that other parts of the visible images on the film 46V can be seen, and at a certain movement of the eyes, a different group of image areas of the film may be 46 V to be seen through the lens assembly 42 Y.

Fig. 6 zeigt schematisch die Rückfläche, des Filmes 46 V und ihres durchscheinenden Trägers 104 in Richtung des in Fig. 5 eingezeichneten Pfeiles. Diese Fig. 6 erläutert die Beziehung der zweiunddreißig Linsenelemente der Linsenanordnung 42 V im Hinblick auf die Filmfläche 46 Y und ihrer einzelnen Bildzonen. Die Linsenelemente K, L, M, N, und 0 dienen zum Betrachten der zugeordneten Bildflächen KV, LV, MV, NV und OV, und das gleiche gilt für die übrigen Linsen- und Bildflächen. Für jedes der Bildelemente auf dem Film 46 V ist also bei der Aufnahme und bei dem Betrachten ein einzelnes Linsenelement vorgesehen, wobei die Bildelemente scharf definiert sind und nur entlang ihrer Ränder etwas ineinander übergehen. An Stelle der gezeigten zweiunddreißig Linsen- und Bildflächenelemente kann irgendeine geeignete größere oder kleinere Anzahl dieser Elemente verwendet werden.Fig. 6 schematically shows the back surface of the film 46 V and its translucent carrier 104 in the direction of the arrow drawn 5 in Fig.. This Fig. 6 illustrates the relationship of the thirty-two lens elements of the lens array 42 V with respect to the film surface 46 Y and its individual image areas. The lens elements K, L, M, N, and 0 are used to view the assigned image areas KV, LV, MV, NV and OV, and the same applies to the other lens and image areas. Thus, when recording and viewing a single lens element is provided for each of the picture elements on the film 46 V, wherein the image elements are sharply defined and just pass each other along their edges. Any suitable number of such elements, greater or lesser, may be used in place of the thirty-two lens and image sheet elements shown.

Wenn ein transparentes Fihnpaar 46 V durch das entsprechende Betrachtungssystem hindurch be- trachtet wird, erzeugt dieses Filmpaar ein othostereoskopisches Gesichtsfeld mit einem extrem breiten Winkel, ohne daß der Fenstereffekt oder eine andere Begrenzung der Ränder auftritt, und man sieht im wesentlichen die vollständige Szene des Feldes in wirklichkeitstreuen Richtungs- und Dimensionsbeziehungen zu der betrachtenden Person. - When a transparent Fihnpaar is 46 V seek by the corresponding viewing system through loading, this film pair produces a othostereoskopisches field with an extremely wide angle, without the window effect or other limitation of the edges occurs, and one sees substantially the whole scene of the field in realistic directional and dimensional relationships with the viewer. -

Claims

PATENT CLAIMS. 1. Stereoscopic viewing device, characterized in that several lens elements of the same main focal length put together form a general spherical lens arrangement and with respect to this lens arrangement essentially concentrically to this and with larger dimensions a curved film holder is arranged so that different parts of the film clamped on the film holder each can be viewed through a lens element.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the two generally spherical transparent filin holder and the spherical lens arrangements can be adjusted essentially concentrically with respect to the eyes of the viewer by means of corresponding holders. 3. Apparatus according to claims 1 and 2, characterized in that the filin holder and the lens arrangements are arranged essentially mirror-symmetrically to one another. 4. Apparatus according to claims 1 to 3, characterized in that the two lens arrangements have a plurality of mutually adjacent positive meniscus lenses. 5. Apparatus according to claims 1 to 4, characterized by a film carrier which has a generally spherical shape, with outwardly directed slots extending from the central field of the film, which allow a curvature of the film.