DE660906C - Schirm fuer stereoskopischen Bildwurf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schirm für stereoskopischen Bildwurf, der reihenweise versetzt angeordnete gekrümmte Spiegelflächen aufweist. Bei den bekannten Schirmen dieser Art schwingen die Spiegelflächen im Rhythmus des Bildwechseis und dienen zur Steuerung der Strahlenbündel der Linksund Rechtsbilder. Ferner ist es bei diffus streuenden Schirmen schon bekannt, sie beim

ίο Bildwurf in ihrer Ebene zu bewegen.

Jeder kugelig gewölbte Spiegel gibt ferner bekanntlich durch Überlagerung mehrerer auf oder in ihn mittels eines Stereobildwerfers geworfener Bilder für einen einzigen Betrachtungspunkt eins echtes stereoskopisches Bild. Der Zweck vorliegender Erfindung läßt sich dahin zusammenfassen, daß diese Erscheinung für die Stereokinematographie ausgenutzt wird, und zwar in einer Weise, daß alle auf einen großen Raum verteilten Zuschauer innerhalb eines weiten Blickfeldes ein dreidimensionales Bild gewinnen und sich auch bewegen können, ohne daß die Wahrnehmung des Bildes darunter leidet.

Zur Erreichung dieses Zweckes besteht die Erfindung darin, daß ein Schirm der eingangs genannten Art sich längs der Projektionsfläche mit großer Geschwindigkeit kontinuierlich in derselben Richtung oder hin und her gehend verschiebt, daß die in quer zur Ver-Schiebungsrichtung des Schirmes verlaufenden Reihen angeordneten Spiegelflächen in Bewegungsrichtung stark, quer zur Bewegungsrichtung schwach gekrümmt sind und daß die spiegelnden Flächen einer aus mehreren aufeinanderfolgenden Reihen bestehenden Gruppe entweder mit verschiedener Neigung zur Bewegungsebene oder quer zur Bewegungsrichtung in den einzelnen Reihen einer Gruppe gegeneinander versetzt angeordnet sind, so daß erst in den entsprechenden Reihen einer folgenden Gruppe die Spiegelflächen wieder parallel bzw. genau übereinander zu denen einer Reihe der vorhergehenden Gruppe liegen. Dadurch ergibt ein kreisrundes Lichtbündel, das auf eine Spiegelfläche auftrifft, auf dieser einen länglichen, streifenförmigen Reflex. Da der Schirm in derjenigen Richtung, in welcher die Spiegelflächen stark gekrümmt sind, sehr schnell verschoben wird, verwandeln sich infolge der Trägheit der Netzhaut die streifenförmigen Reflexe für das Auge in Reflexbänder, die sich über die ganze von den Spiegelflächen bestrichene Länge erstrecken. Der Zusammenhang zwischen diesen Reflexbändern quer zur Bewegungsrichtung wird dadurch erhalten, daß die Spiegelflächen je

zweier aufeinanderfolgenden Reihen in ihrer Winkelstellung oder seitlich in der erwähnten Weise gegeneinander versetzt sind.

Die Spiegelflächen, aus denen der Schirin gebildet ist, können aus konkaven oder kdiivexen Ringflächen bestehen oder auch aiis anderen Flächen abgeleitet sein, welche nach einer kreisförmigen Leitlinie und einer Erzeugenden von geeigneter Form gekrümmt ίο sind, wenn sie nur auffallende Lichtstrahlen in längliche, streifenförmige Reflexe umwandeln können. Hierzu sind beispielsweise paraboloidische, zykloidische, hyperboloidische, ellipsoidische, eiförmige Flächen geeignet, wobei die Spiegelflächen auch aus verschiedenen der vorstehend genannten Flächenarten zusammengesetzt sein können. Der Erfindungsgegenstand wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. ι bis 4 zeigen die Ausbildung der Spiegelflächen des Schirmes.

Fig. 5 und 6 erläutern die Zusammensetzung des Schirmes aus den einzelnen Spiegelflächen.

Fig. 7 zeigt einen über Rollen geführten bewegten Schirm,

Fig. 8 einen Schirm in Form einer umlaufenden Scheibe.

Fig. 9 zeigt eine andere Anordnung der Spiegelflächen am Schirm.

Fig. 10 ist eine weitere Ausgestaltung des Schirmes nach Fig. 7. ■

Die Fig. n und 12 zeigen einen Schirm für Bildwurf von der dem Beschauer abgewandten Seite her.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine einzelne Spiegelfläche ι in der Ursprungsform. Sie besteht im wesentlichen aus dem Teil einer Ringfläche halbkreisförmigen Querschnittes, deren konvexe Fläche spiegelnd gemacht ist. Die einfallenden Strahlen M₁N, O,P, Q (Fig. 1), welche in der Längsmittelebene liegen, werden in RichtungM', N', Ο',.Ρ', Q' zurückgeworfen. Man erhält so aus eineni einfallenden Lichtstrahl einen länglichen, streifenförmigen Reflex. Betrachtet man hingegen die Strahlen R, L, T, S (Fig. 2), welche in einer Quer- :;■ ebene liegen, so sieht man, daß diese in Richtung der divergierenden Linien V, R', 7", S' zurückgeworfen werden. Man hat auf diese Weise ein Blickfeld, dessen Winkelweite in der Senkrechten erheblich' ist.'

Durch geeignete Bestimmung des Einfallwinkels für die Lichtstrahlen an jeder Spiegelfläche kann man in beliebiger Weise aneinandergereihte. Blickfelder erhalten. Daher können die Zuschauer sich seitlich bewegen, ■'" und es treten keine Unterbrechungen in der Sichtbarkeit ein, da der entsprechende BiIdteil· aus einer unendlichen Anzahl von Punkten betrachtet werden kann. I

Um an jeder Spiegelfläche einen Einfallwinkel z'u erhalten, der nach vorstehendem . Gesichtspunkt bestimmt ist, bestehen zwei Möglichkeiten. Bei derjenigen nach Fig. 3 ■„■bis S wird das spiegelnde Element nach Fjg. ι und 2 durch Querschnitte in mehrere Teile, z. B. in vier Teile a, h, c, d, unterteilt. . Die Mittelpunkte dieser Teile werden auf ■eine gemeinsame gerade Linie 2 gesetzt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, so daß die einzelnen Teile die Neigung beibehalten, welche sie im Ursprungselement 1 hatten. Zur Bildung des Schirmes aus Reihen der so gebildeten Teile wird gemäß Fig. 4 vorgegangen, indem in einer Reihe nur Teile α, in der in Bewegungsrichtung des Schirmes folgenden Reihe nur Teile b, in der dritten Reihe nur Teile c und in der vierten Reihe nur Teile d angeordnet werden, wobei zu beachten ist, daß die einzelnen Teile hinsichtlich ihrer Form gleich sind und sich nur hinsichtlich ihrer Neigung in bezug auf die untereinander parallelen Linien 2 unterscheiden.

Die Fig. 5 zeigt als Beispiel ein Stück einer Reihe, welche aus aneinandergesetzten, aus je einem einzigen dünnen Blechstück gebildeten Teilen c besteht. Die Blechstücke sind spiegelnd oder nachträglich spiegelnd gemacht. '

Da bei allen Teilen die spiegelnde Fläche jeweils nach zwei verschieden großen Halbmessern gekrümmt ist, verwandeln alle diese Teile das einfallende Licht in längliche, streifenförmige Reflexe. Infolge der verschiedenen Winkelstellung der einzelnen Spiegelflächen sind diese Reflexe jedoch gegeneinander versetzt. :^:

Die gleiche Wirkung erhält man, wenn man den Schirm aus gleichen Elementen gleieher Winkelstellung zusammensetzt, welche beispielsweise die Form nach Fig. 1 haben. In diesem Fall, welcher in Fig. 6 dargestellt ; : ist, liegen in den einzelnen Reihen jeweils die vollständigen Elemente i^a, i^b, i^c, i^d, i^e, i^f, i^g, i^h, 1', i^k, iA Die Elemente zweier aufeinanderfolgender Reihen sind seitlich gegeneinander versetzt, so- daß erst die Elemente i^fl und i^l genau übereinanderliegen. Die Gesamtheit der Reihen von i"'bis i^fe wird im folgenden eine Reihengruppe genannt, so daß die Elemente i^l die erste Reihe der folgenden Gruppe darstellen. . L:.

Eine vollständige Reihengruppe oder einen Teil derselben kann durch Pressen, Gießen, Ziehen oder in sonstiger beliebiger Weise zusammen mit dem Träger der Spiegelflächen erhalten werden. ; .,·

Innerhalb einer solchen Reihengruppe sind die Reflexe seitlich gegeneinander versetzt, während diejenigen der Spiegelflächen i^a und V genau übereinanderliegen.

In beiden Fällen erfolgt die Verschiebung des Schirmes in derjenigen Richtung, in welcher die Spiegelflächen ι bzw. der aus ihnen erhaltenen Teile den kleineren Krümmungshalbmesser aufweisen. Bei dieser Verschiebung verwandeln sich die einzelnen streifenförmigen Reflexe infolge der Trägheit der Netzhaut für das Auge in Reflexbänder, wobei die einzelnen Bänder seitlich unmittelbar aneinander anschließen, so daß man ein geschlossenes Bildfeld erhält. Selbstverständlich muß die winklige Verlagerung zwischen den Teilen a, b, c, d bzw. die seitliche Versetzung der Elemente i", i^b usw. gegeneinander der Länge der streifenförmigen Reflexe entsprechen, da man sonst Unterbrechungen oder Überlagerungen zwischen den einzelnen- Reflexbändern erhalten würde, die sich aus der Bewegung der streifenförmigen Reflexe ergeben. Die Verschiebung kann in einer kontinuierlichen oder hin oder her gehenden Bewegung bestehen. In letzterem Falle muß selbstverständlich der Hub der einzelnen Bewegungen gleich oder größer sein als die Höhe einer ganzen Reihengruppe. Gemäß Fig. 7 erhält man eine ununterbrochene Bewegung durch Verwendung eines Schirmes in der an sich bekannten Form eines endlosen Bandes. Die Stangen 3 weisen Spiegelflächen der eben erläuterten Art auf und sind auf endlose Ketten 4 aufgesetzt, welche über die Rollen 5 laufen. Die nutzbare Projektionsfläche ist durch den Linienzug 6 umrissen.

Gemäß Fig. 8 wird das Bildfeld durch Drehung der Scheibe 7 um die senkrecht zur Projektionsfläche liegende Achse 9 erhalten. Die Scheibe 7 ist aus einem Blechstück oder ähnlichem Werkstück gebildet, welches in radialer Anordnung die Teile 8 aufweist, die in der oben beschriebenen Weise aus seitlich oder winkelig gegeneinander versetzten Spiegelflächen gebildet sind.

Wenn auf einen solchen Schirm gleichzeitig mehrere Stereobildstreifen übereinander geworfen werden, so nimmt der Beschauer wie beim sphärischen Spiegel eine dreidimensionale Darstellung war. Der Schirm nach der Erfindung kann als sphärischer Spiegel mit vielen Brennpunkten bezeichnet werden. Denn seine schnelle Verschiebung in Verbindung mit der Form und der Versetzung der in einer Reihengruppe zusammengefaßten Spiegelflächen vervielfacht die Bildung konjugierter Punkte, welche infolge der Trägheit der Netzhaut für den Beschauer aneinander anschließend erscheinen. Der Umstand, daß sich der Schirm nach der Erfindung wie ein

- sphärischer Spiegel mit mehreren Brenn-

punkten verhält, beruht ausschließlich ' auf seinen optischen Eigenschaften. Denn die geometrische Form und die spiegelnde Ausgestaltung sowie die Bewegung der einzelnen Spiegelflächen rufen die gleiche Wirkung herbei, wie sie in dem sphärischen Spiegel eintreten würde, d. h. die Punkte, welche den von den Objektiven des Projektionsapparates gebildeten Lichtquellen konjugiert sind, erscheinen in dem Raum vor dem Spiegel aneinander anschließend, so daß die Augen einer großen Anzahl von Zuschauern, die auf alle Punkte dieses Raumes verteilt sind, sich an Scheiteln von Lichtkegeln befinden, die von der ganzen nutzbaren Oberfläche des Spiegels reflektiert werden. Mit einem einzigen sphärischen Spiegel können diese Wirkungen praktisch natürlich nicht erhalten werden, aber in dem Schirm nach der Erfindung sind sie verwirklicht.

Der Schirm nach der Erfindung ist auch sehr geeignet zur unmittelbaren Projektion von wirklichen Gegenständen aus einem üblichen Bildwerfer. Die Merkmale des Schirmes gestatten den Blickachsen der Zuschauer, durch das Objektiv des Bildwerfers den dort befindlichen wirklichen Gegenstand zu erreichen, so daß eine plastische und vergrößerte Betrachtung ermöglicht wird. Diese Anwendung ist für wissenschaftliche und Lehrzwecke sehr vorteilhaft, da die naturgetreue Wiedergabe der räumlichen Ausdehnung und der Farben erfolgt, welche derjenigen vielfach überlegen ist, welche man bei der üblichen Projektion natürlicher ' Gegenstände auf Schirmen mit diffuser Lichtwirkung erhält. Daher erscheint der Bildwurf wie der wirkliche Gegenstand selbst. Auch bei der Projektion von Bildstreifen ergibt sich eine sehr hohe Glanzwirkung und eine genaue Wiedergabe. Auch wenn man normale, nicht stereoskopische Bildstreifen auf den Schirm nach der Erfindung projiziert, erhält man dank der Kontrast- und Glanzwirkung einen Scheinstereoeffekt, der zwar nicht der echten dreidimensionalen Wirkung des stereoskopischen Bildwurfes gleichzusetzen ist, sich dieser aber nähert.

Aus baulichen Gründen ist es zweckmäßig, gemäß Fig. 9 die Mittelpunkte 11 der Spiegelflächen i, die in einer Reihe liegen, auf einem Bogen 10 anstatt auf einer geraden Linie anzuordnen. Die Krümmungsmittelpunkte der Bogen 10 der einzelnen Reihen liegen auf der Linie 12; die optischen Hauptachsen 15 der Spiegelflächen 1 schneiden sich in 'dem Krümmungsmittelpunkt desjenigen Bogens 10, der zu der betreffenden Reihe gehört. Die Mittelpunkte der schwachen Krümmungen der einzelnen Spiegelflächen liegen auf dem Bogen 13, dessen Mittelpunkt wiederum mit dem Mittelpunkt des Bogens 10 zusammenfällt. Hieraus ergibt sich, daß der

Krümmungshalbmesser des Bogens io größer ist als der große Krümmungshalbmesser der Spiegelflächen i. ■

Wie sich aus der Zeichnung weiterhin ergibt, liegt die Ebene, welche durch den Bogen io bestimmt ist, senkrecht zu der Ebene und der Richtung, in weichen sich der Schirm verschiebt. Die Anordnung der Spiegelflächen ι auf dem Bogen ι ο erweitert den nutzbaren Zuschauerraum gegen den Schirm zu erheblich. Denn bei dem Winkel <x, in dem die Strahlen von den seitlich äußersten Spiegelflächen des Schirmes reflektiert werden, beginnt der nutzbare Zuschauerraum im Punkt 14. Es ist offensichtlich, daß dieser Punkt von dem Schirm viel weiter entfernt liegen würde, wenn die Spiegelflächen 1 anstatt auf einem Bogen auf einer geraden Linie liegen würden.

Wenn man gemäß Fig. 7 zwischen den Reihen der Spiegelflächen die Zwischenräume 16 vorsieht, so können in an sich bekannter Weise dem Zuschauer Gegenstände oder Personen sichtbar gemacht werden, die sich jenseits der Projektionsflächen befinden. Die wichtigste Ausnutzung dieser Anordnung ist diejenige, bei welcher die durch die Zwischenräume 16 sichtbar gemachten Gegenstände ein Szenenbild darstellen, welches ein natürliches sein kann oder auch auf die Leinwand 17 gemalt sein kann, welche auf die kleinen Rollen 18 gewickelt ist, um nach Wunsch das Szenenbild ändern zu können. Wenn man beispielsweise auf einen solchen Schirm BiIdstreifen projiziert, deren Handlungen stereoskopisch vor einem nicht aktinischen Hintergrund, d. h. in Räumen mit schwarzen Wänden, Fußböden und Decken, aufgenommen sind, so spielen sich diese Handlungen bei der Wiedergabe mit räumlicher Wirkung in einer Umgebung ab, welche bei der Aufnahme des Bildstreifens nicht vorhanden war.

Das Szenenbild kann mittels der Anordnung nach Fig. 10 farbig sichtbar gemacht werden. Hinter der Leinwand 17 liegt eine zweite, auf die Rollen 20 gewickelte, durchscheinende Leinwand 19, welche in allmählichem Übergang mit allen Farben des Spektrums gefärbt ist. Hinter ihr liegen Lichtstrahler 21, welche die Leinwand 17 in den Farben der Leinwand 19 beleuchten.

Läßt man bei dieser Anordnung die Leinwand 17 fort, so erscheint das gefärbte Licht unmittelbar in den Zwischenräumen 16 des Schirmes, und man erhält im Bildwurf einen eigenartigen Farbeffekt. Die Verschiebung der gefärbten Leinwand 19 durch Drehung der Rollen 20 kann von der Kabine der Bedienungsperson aus gesteuert werden.

Gemäß Fig. 11 laufen die endlosen Ketten 4 über vier Rollen 5, 5^a, so daß ein verhältnismäßig großer Raum eingeschlossen wird, in welchem der Bildwerfer 22 angeordnet ist. Das aus ihm austretende Strahlenbündel, dessen Endstrahlen mit 23 bezeichnet sind, trifft von hinten auf den Schirm auf. Um dennoch den Zuschauern diesen Bildwurf sichtbar zu machen, sind die gekrümmten Spiegelflächen 1 in der aus Fig. 12 näher ersichtlichen Weise angeordnet. Die Spiegelflächen sind zur Projektionsfläche um 45 ° geneigt, und auf ihrer Rückseite sind zusätzliche ebene Spiegelflächen 24 vorgesehen. Die von den gekrümmten Spiegelflächen reflektierten Strahlen des Bildwerfers treffen auf die ebenen Spiegelflächen der nächsthöheren Reihe und werden von diesen beispielsweise in Richtung der Pfeile 25 zum Zuschauer geworfen. Da die Strahlen 23 die Randstrahlen sind, stellt der Raum zwischen den ■Strahlen 25 das nutzbare Bildfeld für alle Zuschauer dar.

Um seitens der Zuschauer einen unmittelbaren Blick auf das Objektiv des Bildwerfers zu verhindern, sind an den Spiegelflächen 1 und 24 die Blenden 26 angebracht.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schirm für stereoskopischen Bildwurf, der reihenweise versetzt angeordnete, gekrümmte Spiegelflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm sich mit großer Geschwindigkeit längs der Projektionsfläche kontinuierlich in derselben Richtung oder hin und her gehend verschiebt, daß die in quer zur Bewegungsrichtung verlaufenden Reihen angeordneten Spiegelflächen in Bewegungsrichtung stark, quer zur Bewegungsrichtung schwach gekrümmt sind und daß die Spiegelflächen einer aus mehreren aufeinanderfolgenden Reihen bestehenden Gruppe entweder mit verschiedener Neigung zur Bewegungsebene oder quer zur Bewegungsrichtung in den einzelnen Reihen einer Gruppe gegeneinander versetzt angeordnet sind, so daß erst in den entsprechenden Reihen einer folgenden Gruppe die Spiegelflächen wieder parallel bzw. genau übereinander zu denen einer Reihe der vorhergehenden Gruppe liegen.

2. Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung des nutzbaren Zuschauerraumes die Spiegelflächen (1, Fig. 9) jeweils einer Reihe mit ihren Mittelpunkten (11) auf einem Bogen (10) liegen, der in einer senkrecht zur Projektionsfläche und zur Bewegungsrichtung liegenden waagerechten Ebene verläuft und dessen Krümmungshaibmesser größer als die Krümmungshalbmesser der Spiegelflächen ist.

3· Schirm nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bogen (io), auf welchem die Mittelpunkte (ii) der Spiegelfläche (i) liegen, ein Kreisbogen ist, dessen Mittelpunkte (12) im gemeinsamen Schnittpunkt der optischen Hauptachsen der Spiegelflächen (1) der betreffenden Reihe liegt.

4. Schirm nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen von Spiegelflächen radial zu einer senkrecht zur Projektionsfläche stehenden Achse verlaufen, um die sich der Schirm in an sich bekannter Weise dreht (Fig. 8).

5. Schirm nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen (24, Fig. 12) gegen die Projektionsfläche um etwa 45 ° geneigt sind und auf ihrer Rückseite mit einer Spiegelfläche (1) versehen sind, welche von hinten vom Bildwerfer kommende Lichtstrahlen (23) auf die dem Beschauer sichtbare Seite (24) der Spiegelflächen der nächsten Reihe wirft, und daß Blenden (26) vorgesehen sind, welche einen unmittelbaren Blick durch die Zwischenräume zwischen den Spiegelflächenreihen verhindern.

6. Schirm nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reihen von spiegelnden Flächen aus einem einzigen starren Werkstück beliebigen Werkstoffes gebildet ist, das entweder an sich spiegelnd ist oder hernach spiegelnd gemacht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen