Projektionsanordnung für Stereofilm Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Projektionsanordnung für Stereofilm, insbesondere für die Projektion farbiger Stereobilder nach dem Linsenrasterprinzip.
Es sind Verfahren zur Projektion von Stereofilm bekanntgeworden, bei welchen die für das linke bzw. rechte Auge bestimmten Einzelbilder (Rechts- und Linksbilder) hinter einander auf einem einzigen Filmstreifen aufgezeichnet sind. Die zusammengehörigen Rechts- und Linksbilder werden gleichzeitig auf dem Schirm überlagert, so dass die Projek tionsanordnung zwei Filmfenster aufweisen muss. Die Projektion der auf dem Bildschirm überlagerten Rechts- und Linksbilder erfolgt dabei im allgemeinen unter Verwendung ver schieden polarisierten Lichtes, wobei die Un- terseheidung für den Beschauer durch eine Brille mit entsprechenden Polarisatoren er folgt.
Der Höchstwert des Lichtes auf der Projektionsleinwand ist begrenzt durch die thermische Belastbarkeit des Films im Film fenster und ferner durch das Öffnungsver hältnis (Apertur) des Projektionsobjektivs. Ist. bei einer Anordnung der Lichtstrom durch das Öffnungsverhältnis begrenzt, so kann eine Steigerung nicht durch eine Vergrösserung der strahlenden Fläche der Lichtquelle er reieht werden, sondern nur durch eine Er höhting ihrer Leuchtdichte.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung für Stereofilm zur gleichzeitigen Projektion der auf einem ein- zigen Filmstreifen hintereinander aufgezeich neten Rechts- und Linksbilder.
Sie ist erfin dungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle eine Bogenlampe mit einer aus zwei Teilspiegeln bestehenden Hohl spiegelanordnung zur Beleuchtung der beiden Bildfenster für das Rechts- und Linksbild verwendet wird, wobei die beiden Teilspiegel Teile eines rotationssymmetrischen Hohl spiegels darstellen, deren lichtquellenseitige Brennpunkte angenähert in der Mitte des ausgenützten Teils der Bogenstrahlung liegen und so in bezug auf die Rotationsachse ge kippt sind, dass jede Spiegelhälfte gerade eines der beiden Bildfenster ausleuchtet, und da.ss für jedes Bildfenster ein Objektiv vor gesehen ist,
und dass sich zwischen den Ob jektiven und dem Projektionsschirm Polari- satoren befinden, welche die zum Rechts- und Linksbild gehörigen Lichtströme verschieden polarisieren.
Ausführungsbeispiele der erfindungsge mässen Projektionsanordnung sollen nun in folgendem mit Hilfe der beiliegenden Zeich nungen im einzelnen erläutert werden, wobei Fig. 1 schematisch im Schnitt entlang der optischen Achse ein erstes Ausführungsbei spiel darstellt.
Fig.2 zeigt eine Polarisationsanordnung, wie sie vorteilhaft verwendet wird.
Fig. 3 zeigt eine Variante der Anordnung der Fig. 1 und Fig. 4 eine weitere Variante zur Projek tion von Linsenrasterfarbfilm.
In der Anordnung nach Fig.1 dient als Lichtquelle der Bogen 1 einer Bogenlampe, der zwischen der positiven Kohle ? und der negativen Kohle 3 brennt. Das vom Bogen er zeugte Licht fällt auf eine aus den zwei Teil spiegeln 4 und 5 bestehende Hohlspiegel anordnung. Die beiden Teilspiegel sind ur sprünglich Teile eines rotationssymmetrischen Hohlspiegels, wie diese aus der Beleuchtungs technik bekannt sind, also beispielsweise eines Ellipsen- oder Parabelspiegels, und werden. erhalten durch Aufschneiden des rotations symmetrischen Hohlspiegels entlang eines Meridians.
Diese Teile sind gegen die Ro tationsachse des Hohlspiegels gekippt, und zwar so, dass ihre liehtquellenseitigen Brenn punkte zusammenfallen. Sie sind gegenüber der Bogenlampe so angeordnet, dass die Brenn punkte angenähert in der Mitte des zur Licht erzeugung ausgenützten Teils der Bogenent ladung liegen. Im allgemeinen verwendet man Ellipsenspiegel, weshalb in folgendem aus schliesslich auf diesen Sonderfall. Bezug ge nommen ist, ohne dass jedoch die Erfindung darauf eingeschränkt werden soll.
Bei einem Ellipsenspiegel befindet sich normalerweise der eine Brennpunkt am Ort der Lichtquelle, während der andere sich angenähert in der Ebene des Bildfensters befindet.
Infolge der Neigung der Teilspiegel fallen die von diesen erzeugten Bilder nicht mehr zusammen und die Kippung wird so gross ge wählt, dass jede Spiegelhälfte gerade eines der beiden Teilfenster 6 und 7 ausleuchtet. Der Abstand der Bildfenster 6 und 7 wird so ge wählt, dass sich hinter ihnen immer gerade die zusammengehörigen Rechts- und Links bilder befinden. Für jedes Bildfenster ist ein Objektiv 8 und 9 vorgesehen, welche die bei den Bilder auf dem nicht gezeigten Projek tionsschirm in Deckung überlagern. Zwischen den Objektiven 8 und 9 und dem Projektions schirm befinden sich Polarisatoren 10 lind 11, welche die hindurchtretenden, zum Rechts= bnv. Linksbild gehörigen Lichtbilder verschie den polarisieren.
Es ist aus der Technik des Stereofilms bekannt, da.ss man hierfür zirkular polarisiertes oder in zwei zueinander senkrech ten Ebenen polarisiertes Licht verwenden kann. Die Trennung der beiden Bilder bei dein Beschauer erfolgt, wie bereits erwähnt, durch die Verwendung von Brillen mit ent sprechenden Analysatoren.
Die beschriebene Anordnung hat den Vor teil, dass durch die Aufteilung des Beleuch tungssystems in zwei Teilspiegel der Öffnungs winkel der von diesen ausgehenden Lichtbün del genügend klein ist, um von einem. Objek tiv mit dem üblichen Öffnungsverhältnis aus genützt zu werden. Würde man ein Beleuch tungssystem ohne diese Aufteilung verwen den, so würde man einen Öffnungswinkel des die Bildfenster beleuchtenden Bündels von doppelter Grösse erhalten. Um ein solches Beleuchtungsbündel für die Projektion voll auszunützen, wäre eine starke Erhöhung des Öffnungsverhältnisses des Objektivs erfor derlich.
Die beschriebene Anordnung ergibt beson dere Vorteile bei Verwendung einer Bogen lampe, welche als eigentliche Lichtquelle eine zylinderförmige Bogenentladung besitzt, die entlang ihrer gesamten Oberfläche mit annä hernd gleicher Leuchtdichte strahlt. Erzeugen lässt sieh eine solche zylinderförmige Bogen entladung durch Luftstromkonzentration der Bogenentladung, wie diese beispielsweise in der- schweizerischen Patentschrift Nr. \?720,95 beschrieben ist, und durch die Verwendung eines Homogenisierungsspiegels 12, wie dieser in der Fig. 1 eingezeichnet. -ist. Dieser Spiegel.
umfasst angenähert den halben Raumwinkel. der Bogenentladung und ist so angeordnet, dass er ein seitenverkehrtes Bild der Bogen entladung auf dieser selbst erzeugt. Zu diesem Zweck kann man als Homogenisierungsspiegel entweder einen Kugelspiegel oder einen Ellip- senspiegel mit sehr nahe beieinanderliegenden Brennpunkten verwenden. Im Falle des sphä rischen Spiegels wird man den Krümmungs- mittelpunkt mit der Mitte des auszunützen den Teils der Bogenentladung zusammenfallen lassen. Im Falle des Ellipsenspiegels wird man die beiden Brennpunkte symmetrisch zur Mitte des auszunützenden Teils anordnen.
Da man bei der Luftstromkonzentration des Bo gens einen leuchtenden Zylinder erhält, des sen Leuchtdichte ziemlich gleichmässig von der positiven Kohle zur negativen Kohle hin abfällt, und da das vom Homogenisierungs- spiegei entworfene Bild der Bogenentladung dieser selbst mit entgegengesetztem Leucht- dichteabfall überlagert wird, ergibt sich durch die Addition der Strahlung der Lichtsäule und von deren Bild eine angenähert gleich mässige Leuchtdichte. Man erhält so eine Liehtquelle, welche entlang ihrer Achse mit annähernd gleicher Leuchtdichte strahlt.
Wie bereits erwähnt, kann zur Unter- seheidung der Rechts- und Linksbilder zirku lar polarisiertes oder in senkrechten Ebenen zueinander polarisiertes Licht verwendet werden. Gelangt der zweite Fall zur An wendung, so kann man vorteilhafterweise eine Anordnung verwenden, wie diese in der Fig. 2 dargestellt wird.
Bei dieser erfolgt die Polarisation des Lichtes nach dem Prinzip der bekannten Glasplattensysteme. Der eigent- liehe Polarisator ist aber, wie es aus der Technik der Interferenzfilter bekannt ist, als Dünnschichtpolarisator ausgebildet. Der ak tive Teil des Dünnschichtfilters besteht aus einer grossen Anzahl dünner Schichten 20 mit wechselweise verschiedenen Brechungskoeffi zienten.
Diese Schicht wird erhalten durch Aufdampfen auf eine Unterlage, beispielsweise auf die geneigte Fläche eines Prismas 2.1 mit angepasstem Brechungsindex. Ein zweites Prisma 2!2 ist auf das Interferenzfilter auf gekittet. Der in Richtung des Pfeils 23 auf treffende Lichtstrom wird durch das Inter- ferenzfilter 20 in einen reflektierten Licht strom 24 und einen durchtretenden Licht , Strom 25 aufgespalten. Diese beiden sind ver schieden polarisiert, beispielsweise in zwei zueinander senkrechten Ebenen. Der reflek tierte Lichtstrom 24 wird mittels eines Spie gels 26 umgelenkt, so dass er mit dem durch ; tretenden Lichtstrom 25 wiederum angenä hert parallel ist.
Auf der Fläche des Spiegels 26 befindet sich ein sogenanntes Viertelwel- lenplättchen , welches bekanntlich die Polari- rationsebene des auffallenden Lichtes um 90 dreht. Der reflektierte Lichtstrom 28 ist also gleich polarisiert wie der Lichtstrom 2'5. Durch geeignete Wahl der Neigung des Spie gels 26 werden diese beiden nunmehr gleich polarisierten Lichtströme so gegen den Schirm gerichtet, dass die durch sie entworfenen Bilder auf diesem in Deckung --übereinander liegen.
Vor jedes Objektiv der Projektionsanord nung wird nun ein solcher Polarisator ge mäss der Fig. 2 gesetzt, wie dies in der F'ig. 3 c dargestellt ist. Dadurch, dass die beiden aus dem Polarisator austretenden Lichtströme in der gleichen Weise polarisiert sind und die von ihnen entworfenen Bilder in Deckung übereinanderliegen, wird der volle, durch das zugehörige Filmfenster hindurchtretende Lichtstrom für die Beleuchtung des Piojek- tionsschirmes ausgenützt.
Im Gegensatz dazu tritt bei den sonst allgemein verwendeten Polarisatoren ein Lichtverlust von etwa 50 % auf.
In der Anordnung der Fig.1 sind die beiden Teilspiegel 4 und 5 so gekippt, dass die durch sie erzeugten Bilder in der Licht quelle gerade auf den beiden Bildfenstern 6 und 7 liegen. Bei dieser Anordnung sind die Hauptachsen der auf die beiden Bildfenster auftreffenden Beleuchtungsbündel entspre chend der Kippung der beiden Teilspiegel ge geneinander geneigt.
Diese treffen also nicht senkrecht auf den Film auf, wodurch sich Abschattungsverluste im Objektiv ergeben können. Vorteilhafterweise verwendet man deshalb eine Anordnung, wie diese in F'ig. 3 gezeigt ist, bei welcher zwischen den Teil spiegeln und dem Bildfenster je eine zusätz liche Spiegelanordnung 30 in den Strahlen gang eingefügt ist. Durch diese werden die Strahlengänge doppelt abgeknickt und so in Richtiuig zur Mitte verschoben, dass die Hauptstrahlen der beiden Beleuchtungsbün del im Bildfenster senkrecht auf den Film auftreffen.
Die oben erwähnten Abschattungs- verluste werden also vermieden. Ferner lässt sich eine Verringerung des Abstandes zwi schen den beiden Bildfenstern erreichen, ohne da.ss dies Lichtverluste, zum Beispiel durch Abschattung durch die Halterung der positi ven Kohle usw., bewirkt.
Eine Anordnung gemäss der Fig. 3 bietet besondere. Vorteile bei der Projektion von far bigem :Stereofilm unter Verwendung des Lin- senrasterfilmprinzips. Beim farbigen Linsen ra8terfilm, welcher bekanntlich das Prinzip der additiven Farbmischung anwendet, ist es erforderlich, ein Mehrzonenfarbfilter zu ver wenden, welches mindestens drei in den Wie dergabefarben gehaltene Zonen aufweist.
Ein Mehrzonenfarbfilter, welches das von der Lichtquelle erzeugte weisse Licht ohne Verlust in drei Lichtströme der Wiedergabefarben geometrisch-optisch und spektral aufspaltet, ist in dem schweizerischen Patent Nr. 2,816557 beschrieben. Bei einem solchen Farbfiltersatz werden mehrere nacheinander im Lichtstrom liegende Interferenzspiegel verwendet. Bei sol chen Parbfiltersätzen folgt im allgemeinen eine Abknickung des Strahlenganges um 90 .
Diese Tatsache lässt sich bei der vorliegenden Anordnung vorteilhaft verwenden, indem der Farbfiltersatz an Stelle des einen Spiegels der in Fig. 2 gezeigten Winkelspiegelanordnung verwendet wird.
F'ig. 4 zeigt eine solche Anordnung, in welcher die mit der Anordnung der Fig. 1 übereinstimmenden Teile gleiche Bezugszah len aufweisen. Die von den Teilspiegeln .1 und 5 erzeugten Liehtströme fallen auf den Ein gang der beiden Farbfiltersätze 40 und 41.
Diese bestehen je aus zwei Interferenzfiltern 43 und @ und einem weiteren Spiegel 45, so da.ss der weisse Lichtstrom .1@6 in nebeneinan- derliegende verschiedenfarbige Teilbündel47, 48 und -19 aufgespalten wird. Die Anordnung ist dabei so zu treffen, dass vom Linsenraster film aus gesehen die Grenzen der farbigen Teilbündel aneinander anschliessen, und zwar in einer Lage, welche den Zonengrenzen eines gewöhnlichen, aus Absorptionsfiltern beste henden Farbfilters entspricht.
Ein solches Filter würde sich in einem bestimmten Ab stand, der sogenannte Filterlage , v om Film befinden, der eine charakteristische Grösse des Linsenrasterfilms ist. Sind die aus den In- terferenzfiltersätzen austretenden farbigen Teilbündel so gerichtet, dass sich ihre Begren zungen gerade in diesem Abstand vom Film berühren, so durchsetzt das zugehörige far bige Licht gerade jeweils nur die der entspre chenden Teilfarbe zugeordnete Registrierzone hinter den Linsen des Linsenrasterfilms.
Vorteilhafterweise wendet man innerhalb des Farbfiltersatzes einen telezentrischen Strahlengang an, das heisst einen Strahlen gang, bei welchem die vom Mittelpunkt der Lichtquelle her kommenden Hauptstrahlen zueinander parallel sind.
Innerhalb eines sol chen telezentrischen Strahlenganges sind die durch die nicht unendlich kleine Ausdeh nung der Lichtquelle bedingten Abweichun gen des Lichtes von der Hauptrichtung ein Minimum, so dass folglich auch die durch die Abhängigkeit der Durchlasscharakteristilz der Interferenzfilter vom Einfallswinkel des Lichtes verursachten Farbdominanten auf ein Minimum verringert werden. Ein solcher tele- zent.rischer Strahlengang wird beispielsweise dadurch erreicht, dass vor dem Filtersatz eine Zerstreuungslinse '50 und hinter dem Filter satz eine Sammellinse 51 angeordnet wird.
Da durch die Interferenzspiegel eine ge wisse Polarisation auftritt, welche bei der nachfolgenden Polarisation für das Rechts- und Linksbild störend wirken könnte, wird hinter dem Filtersatz vorteilhafterweise je ein Depolarisator 53, angeordnet, welcher das austretende Licht wieder völlig depolarisiert. Als ein solcher Depolarisator kann man eine dünne Platte aus Kalkspat verwenden.
Die Kombination der Interferenzfarbfilter- sätze mit der beschriebenen Beleuchtungsan ordnung bietet grosse Vorteile. Die vom Bild fenster aus gesehene Austrittspupille des In terferenzfiltersatzes besteht aus drei neben e-inanderliegenden, in den Teilfarben des Farbfilms leuchtenden Teilzonen. Um die kreisförmige Apertur des Objektivs so voll ständig wie möglich auszunützen, muss die Austrittspupille vorteilhafterweise einen qua dratischen Querschnitt besitzen. Daraus folgt aber, dass die Eintrittspupille des Filtersatzes für das weisse Licht einen rechteckigen Quer- schnitt mit einem Seitenverhältnis von etwa 1 :3 haben muss.
Durch die Aufteilung des Beleuchtungssystems in zwei 'Teilspiegel ist aber das weisse Lichtbündel bereits ungefähr rechteckig und kann praktisch ohne Verlust durch den Interferenzfiltersatz ausgenützt werden, da sich bei dem obigen Seitenver hältnis der günstigste Kompromiss zwischen. Lichtausnützung und Lichtabfall gegen die Seiten des Bildfeldes ergibt.
Dies ist aus Fig. ö ersichtlich, bei wel cher der rechteckige Eintrittsquerschnitt 60 mit dem ungefähren Seitenverhältnis<B>1:</B> 3 in die halbkreisförmige öffniuzg,61 des Beleuch tungsbündels eingetragen ist. Macht man die längere Rechteekseite gleich dem Kreisdurch messer, so ergibt sich eine Lichtausnützung von etwa. 78 /a.
Es ist selbstverständlich, dass die vorlie gende Anordnung auch zur Projektion von farbigem Stereofilm nach der Subtraktiv- methode verwendet werden kann. In diesem Fall wird eine Anordnung gemäss der Fig. 3 verwendet, und die für den Linsenrasterfilm verwendeten Filtersätze der Anordnung der Fig. -1 kommen in Wegfall.
Der Aufbau der Projektionsanordnung kann dabei so getroffen werden, dass er wahl weise zur Projektion von Linsenrasterfilm und Subtraktivfarbfilm verwendet werden kann. Zu diesem Zweck wird lediglich der Interferenzfiltersatz 40 in der Anordni-mg der Fig. 4 durch einen einfachen Ablenkspiegel ersetzt. Desgleichen kann die Projektions anordnung auch so aufgebaut werden, da,ss die wahlweise Projektion von Stereofilm und ge- wöhnliehem Film möglich ist.
Zu diesem Zweck muss eine -Filmtransportvorrichtung vorgesehen werden, welche bei der Projektion von gewöhnlichem Film den Film jeweils um ein Filmbild fortbewegt. In diesem Fall wird nur ein Bildfenster verwendet und nur die Hälfte der Beleuchtungseinrichtung ausge nützt. Bei der Projektion von Stereofilm ist ein Transport des Films um zwei Filmbilder notwendig, so dass die Rechts- und Links bilder sich jeweils an den zugehörigen Bild fenstern befinden.