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Tutorial MenueWellenoptikLerneinheit 18 von 23

Polarisation in Natur und Technik

Das IMAX - ein 3D-Kino

In einem 3D-Kino geht es darum, dem Filmbetrachter einen dreidimensionalen Eindruck zu vermitteln. Dazu ist es wie beim normalen Sehvorgang notwendig, dass unsere Augen bedingt durch den Augenabstand einen Vorgang aus unterschiedlichen Sichtwinkeln beobachten können. Unser Gehirn nutzt anschließend diesen Sichtwinkelunterschied, um aus zwei zweidimensionalen Bildern einen räumlichen Eindruck zu erzeugen.

Bei der Herstellung eines 3D-Filmes nutzt man daher eine Kamera mit zwei Linsen die im Augenabstand voneinander angebracht sind. Es werden nun zwei Filme mit jeweils verschiedenem Sichtwinkel aufgenommen.

Bei der Projektion im Kino stellt sich nun das Problem, wie man den zum jeweiligen Auge zugehörigen Film diesem allein präsentieren kann. Ein mögliches Verfahren ist, in schneller Abfolge jeweils ein Bild nur für das rechte Auge bzw. ein Bild nur für das linke Auge abwechselnd auf die Leinwand zu projizieren. Der Betrachter muss dabei eine so genannte Shutter-Brille tragen, welche durch abwechselndes Abblenden einer Brillenseite den Blick des entsprechend anderen Auges auf die Leinwand ermöglicht. Über ein Signal vom Projektor werden die Brillen der Zuschauer synchronisiert. Wird also ein Bild für das linke Auge projiziert, wird die rechte Seite der Shutter-Brille lichtundurchlässig. Bei dem Bild für das rechte Auge wird das linke Brillenglas lichtundurchlässig. Die Brillengläser sind hierbei - wer hätte das gedacht - nichts anderes als ansteuerbare Lichtventile, also wieder einmal LCDs. Durch hohe Taktfrequenz ist das wechselseitige Abdunkeln nicht mehr wahrnehmbar. Seinerseits führt die schnelle Abfolge der Bilder zu einer fließenden Bewegung. Diese Shutter-Technik wird z.B. im Sony IMAX Theatre in New York verwendet.

Shutter-Brillen und 3D-Computerspiele
Auch bei 3D-Computerspielen finden Shutter-Brillen mehr und mehr ihre Anwendung. Die Bildwiederholraten der Grafikhardware liegen hierbei im Bereich von 120Hz und höher.

Doch es geht auch einfacher: Man polarisiert im Filmprojektor rechte und linke Filmbilder senkrecht zueinander, z.B. durch Polarisationsfolien. Diese werden nun gleichzeitig auf die Leinwand projiziert. Der Zuschauer braucht jetzt zur Bildselektion nur eine so genannte Polarisationsbrille zu tragen. Diese Polarisationsbrillen-Technik wird z.B. im IMAX 3D-Kino in Dettelbach (bei Würzburg) verwendet. Vorteil ist, dass die Brillen kostengünstiger sind und zudem durch ihre geringe Masse einen höheren Tragekomfort besitzen.

Arbeitsauftrag

Wenn beispielsweise die linken Bilder vertikal, und die rechten Bilder horizontal polarisiert wurden, wie muss dann in diesem Fall die Polarisationsbrille beschaffen sein?

Das linke Glas der Polarisationsbrille besteht dann aus einer Polarisator, dessen Transmissionsachse vertikal ausgerichtet ist, während die des rechten Glases horizontal liegt.

Lösung zeigenLösung ausblenden

Überprüfung der Überlegungen aus der Aufgabe

Als Nachteile dieser zweiten Methode sind allerdings folgende Punkte anzuführen:

  • Bei der linearen Polarisation eines unpolarisierten Filmbildes im Projektor verliert man die halbe Intensität, was zunächst ein lichtschwächeres Bild zur Folge hat.
  • Neigt der Zuschauer seinen Kopf seitlich (z.B. an die Schulter seiner charmanten Begleitung, was ja in Kinos hin und wieder doch vorkommen soll), so kommen auch Anteile des zuvor geblockten Bildes ins jeweilige Auge, was ein zunehmend verwaschenes Bild zur Folge hat.

Der 3D-Eindruck kann zusätzlich durch eine gewölbte Projektionsfläche verstärkt werden, die einen möglichst großen Sichtwinkelbereich des Zuschauers abdeckt. Diese Wölbung findet sich in der Kuppelbauweise des IMAX 3D-Kino im Mainfrankenpark (Abb. 1) wieder.

Abb.1
Das IMAX 3D-Kino im Mainfrankenpark bei Würzburg
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