DD299093A5 - Universal stereoskopbetrachter auf der grundlage eines neuen prinzips der optischen konvergenz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrzweckstereoskop, bei dem der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Bilder IS und ID des Stereobildpaares 65 mm nicht ueberschreitet, da dieser Wert als kleinste Pupillendistanz DO des Menschen angenommen wird. Insbesondere ist der Abstand zwischen den optischen Achsen der Linsen LS und LD, durch die das Bildpaar betrachtet wird, entsprechend der Formel DXD15 D, ausgelegt, wobei X besagter Abstand und D der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Bilder ist. Der Abstand zwischen den Linsen und den Bildern ist kleiner als die Brennweite der Linsen selbst. Fig. 1{Mehrzweckstereoskop; Pupillendistanz; Bildmittelpunktabstand; Linsen; Brennweite; Stereobildpaar}

Description

wobei X besagter Abstand ist und D der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Bilder.

3. Mehrzweckstereoskop nach den Ansprüchen 1 und 2, charakterisiert dadurch, daß der Abstand zwischen den Linsen und den Bildern kleiner ist als die Brennweite der Linsen selbst, d. h. bei dem die Entfernung der Bilder praktisch zwischen sechs und acht Metern liegt, jeJoch nicht bei mehr als zehn Metern.

4. Mehrzweckstereoskop nach den Ansprüchen 1 bis 3, charakterisiert dadurch, daß die Linsen, durch die die Bilder betrachtet werden, einen entsprechend großen Durchmesser haben, so daß der Mensch unabhängig von seiner Pupillendistanz durch den Mittelteil sehen kann, der ²/a des Linsendurchmessers selbst beträgt.

5. Mehrzweckstereoskop nach den vorstehenden Ansprüchen, charakterisiert dadurch, daß ein Betrachtungsapparat vorgesehen ist, der am vorderen Gehäuseteil zwei Okularteile hat, die Linsen oder Gruppen von Linsen enthalten, und dessen Rückwand aus lichtdurchlässigem Material besteht, so daß das Licht im Inneren des Betrachters gleichmäßig verteilt wird, wenn die Bilder, die das Stereobildpaar bilden und durch einen Schlitz von oben in das Gerät eingeführt werden, Diapositive sind.

6. Mehrzweckstereoskop nach Anspruch 5, charakterisiert dadurch, daß der obere Teil dieses Stereobetrachters teilweise aus lichtdurchlässigem Material besteht, so daß das Licht im Innern des Gerätes gleichmäßig verteilt wird, wenn die Bilder, die das Stereobildpaar bilden und durch einen Schlitz von oben in das Gerät eingeführt werden, Papierabzüge sind.

7. Mehrzweckstereoskop nach den vorangegangenen Ansprüchen, charakterisiert dadurch, daß das Bildpaar, das das Stereobildpaar bildet, ob es sich nun um Diapositive oder Papierabzüge handelt, unabhängig von oder als Teil einer Bildstütze verwendet werden kam und daß es in jedem Fall durch Führungen oder eine Andruckvorrichtung in der richtigen Position gehalten wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Die Erfindung betrifft ein Mehrzweckstereoskop, das dem Betrachter durch Veränderung des gegenwärtig üblichen Abstandes zwischen Dia und Linse ein scharfes und klares dreidimensionales Bildpaar vermittelt.

Es gibt bereits eine große Anzahl von Geräten, die dem Betrachter ein dreidimensionales Sehen ermöglichen, wobei der Ausgangspunkt ein entsprechendes Paar zweidimensionaler Bilder, insbesondere Diapositive, ist. Die Konstruktion dieser Geräte beruht auf den folgenden Beziehungen:

D = Fund

Dabei sind D der Abstand zwischen den Dias und den Linsen, F die Brennweite der Linsen, durch die die Bilder gesehen werden, Ader Abstand zwischen den optischen Achsen der Linsen sowie H der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Bilder. Dieser Stereobetrachter ist aus mehreren Gründen heraus nicht universell einsetzbar. Erstens beträgt der Abstand zwischer den beiden Linsen stets 63mm bis 65 mm, was der durchschnittlichen Pupillendistanz des Betrachters entspricht (Kinder: 55mm, Erwachsene: 85mm). Da sich also auch die Bilder in einem Abstand von 63mm bis 65mm voneinander befinden und ebenfalls einen Abstand haben, der der Brennweite der Linsen entspricht, sind diese praktisch endlos.

In Zusammenhang :nh der vorliegenden Erfindung hat der Erfinder Untersuchungen durchgeführt. Aus diesen geht hervor, daß bei einem Betrachter, der auf einen Gegenstand sieht, in Abhängigkeit vom Abstand zwischen ihm und dem Gegenstand bei einem bestimmten Winkel die Augen automatisch konvergieren und sich die Augenlinse zusammenzieht, umso den betreffenden Gegenstand zu fokussieren. Diese zwei Bewegungen - Konvergieren und Fokussieren - stehen in einem engen Zusammenhang miteinander und in Abhängigkeit voneinander. Es wurde weiterhin festgestellt, daß der Mensch beim Betrachten eines sich bewegenden Gegenstandes, der sich in einem Abstand von mehr als zehn Metarn von ihm befindet, eher den Kopf dreht als nur mit den Augen dem Gegenstand in seiner Bewegung zu folgen (die typische Bewegung von Zuschauern bei einem Tennisspiel), während der Betrachter bei kleineren Abständen zwischen ihm und dem Gegenstand diesen eher mit den Augen als mit dem ganzen Kopf verfolgt. Wir können daraus ableiten, daß die Augen bei einer bestimmten Entfernung zum Gegenstand träge oder „faul" worden.

Schaut der Betrachter nun in eii>~rs Stereobetrachter, wie sie heute auf dem Markt angeboten werden, so schaut er dem Anschein

nach auf zwei praktisch unendlich fern liegende Bilder, die jedoch dreidimensionale Details enthalten, die weitaus näher liegen (in einem Abstand von 3 m bis 5m). So muß der Betrachter zeitweilig vorsuchen, die Konvergenzbewegung der Augen von der fokussierenden Bewegung zu trennen.

Um in den beiden Bildern die verschiedenen Details zu betrachten, muß der Betrachter versuchen, die Trägheit oder „Faulheit" seiner Augen zu überwinden, wenn er die einzelnen Gegenstände, die praktisch endlos sind, betrachten möchte.

Betrachter, deren Pupillendistanz unter dem Durchschnitt (63mm bis 65mm) liegt, müssen in zwei verschiedene Richtungen sehen (d. h. die Augen in zwei verschiedene Winkel stellen), was sehr schwer ist, da es eine vollkommen unnatürliche Haltung ist.

Diese Probleme beim dreidimensionalen Sehen führen oft zu einer allgemeinen und plötzlichen Ermüdung des gesamten Sehapparates des Betrachters und verursachen z.B. Kopfschmerzen, Übelkeit oder Schwindelgefühl.

Angaben in aktuellen Statistiken zufolge sehen nur 9% der Betrachter ein ungestörtes dreidimensionales Bild, ohne daß dabei die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten bzw. Nebenwirkungen eintreten.

Darüber hinaus gibt es Stereoskope mit variabler Einstellung, die komplizierter und kostspieliger sind und auf die Pupillendistanz des Betrachters geeicht werden müssen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrzweckstereoskop, das die genannten Probleme ausschließt und auf folgenden Prinzipien beruht:

1. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der bilder darf 65 mm nicht überschreiten, da dies als kleinste Pupillendistanz des Betrachters angenommen wird.

2. Wird dieser Abstand mit D bezeichnet, so muß der Abstand X zwischen den optischen Achsen der Linsen, durch die der Betrachter auf die Bilder schaut, der folgenden Formel entsprechen:

D<X<D +VsD.

3. Um die Trägheit oder „Faulheit" der Augen zu überwinden, wenn Gegenstände in einer Entfernung von mehr als zehn Metern betrachtet werden, muli der Abstand zwischen den Bildern und den Linsen kleiner als die Brennweite der Linsen selbst sein, d. h. der Abstand muß zwischen sechs und acht Metern liegen.

4. Einige der üblichen Konvergenzlinsen ermöglichen nur im mittleren Teil ein klares Sehen, wo der Durchmesser ²h des Abstandes der Linse beträgt. Hier müssen Linsen mit einem Durchmesser verwendet werden, der allen Betrachtern unabhängig von ihrer Pupillendistanz (von 55 mm bei Kindern bis 80-85 mm bei Erwachsenen) ein richtiges Sehen ermöglicht.

Nachfolgend wird eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung gegeben. Siehe hierzu auch die Zeichnungen in der Anlage.

Fig. 1: zeigt die Anordnung von Linuen und Bildern, die in den gegenwältig erhältlichen Betrachtern zur Anwendung kommt.

Fig. 2: zeigt die erfindungsgemäßa Anordnung von Linsen und Bildern.

Fig. 3: zeigt die Anordnung von Augen, Linsen und Bildern bei einem der gegenwärtig erhältlichen Betrachter.

Fig.4: zeigt die Anordnung von Augen, Linsen und Bildern bei einem Betrachter in der erfindungsgemäßen Ausführung.

Fig. 5: zeigt eine isonometrische Zeichnung des Stereobetrachters nach der vorliegenden Erfindung.

Wie aus einem Vergleich der Figuren 3 und 4 hervorgeht, sind dio Bilder bei herkömmlichen Stereobetrachtern praktisch endlos, und Menschen mit einer unterdurchschnittlichen Pupillendistanz müssen ihre Augen konvergieren (eine vollkommen unnatürliche Haltung). Bei Betrachtern der vorliegenden Erfindung jedoch ändert sich die Pupillendistanz, d. h. nur das Maß der Konvergenz der Augen ändert sich, so daß diese eine vollkommen natürliche und bequeme Haltung einnehmen. Figur 5 zeigt den Stereobetrachter nach der vorliegenden Erfindung. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse (10) und den beiden Okularteilen (1) und (2), die Linsen oder Gruppen von Linsen enthalten und sich an der Vorderseiib des Gehäuses befinden. Die Rückwand (4) besteht aus einem lichtdurchlässigen Material, das das Licht im Innern des Betrachters gleichmäßig zerstreut.

Die Wand (5) mit zwei quadratischen Ausschnitten bildet mit der Wand (4) einen Zwischenraum (in dem das Bildpaar gehalten wird), in dem sich Führungsschienen und eine Andruckvorrichtung zum Halten der Bilder befinden. Die Abdeckung (8) umfaßt ein Teil (7) aus lichtdurchlässigem Material zur gleichmäßigen Beleuchtung des Bildpaares, sofern es sich bei diesen Bildern um Papierabzüge und nicht um Diapositive handelt. Die Abdeckung (8) hat weiterhin einen Schlitz zum Einführen des Bildpaares, ob diese Bilder nun unabhängig sind oder einen Teil des Bildfeldes (9) darstellen.

Claims (2)

1. Mehrzweckstereoskop, charakterisiert dadurch, daß der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Bilder des Stereobildpaares 65 mm nicht überschreitet, da dieser Wert als kleinste Pupillendistanz des Menschen angenommen wird,

2. Mehrzweckstereoskop nach Anspruch 1, charakterisiert dadurch, daß der Abstand zwischen den optischen Achsen der Linsen, durch die das Bildpaar betrachtet wird, folgender Formel entspricht:

D<X<D +VsD,