Einrichtung für stereoskopischen Bildwurf. Gegenstand der Erfindung ist eine Ein richtung für stereoskopischen Bildwurf, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schirm sich mit grosser Geschwindigkeit längs der Ebene, in welcher die Projektion erfolgt, ver schiebt, und aus einzelnen Spiegelflächen zu sammengesetzt ist, die in quer zur Bewe gungsrichtung verlaufenden Reihen angeord net und in Bewegungsrichtung stark, quer zur Bewegungsrichtung schwach gekrümmt sind, so dass ein auf .die Spiegelflächen auf treffendes kreisrundes Lichtbündel einen länglichen, streifenförmigen Reflex erzeugt,
und dass die Spiegelflächen je zweier aufein ander folgender Reihen verschiedenartig so angeordnet sind"dass die von ihnen erzeugten Reflexe quer zur Bewegungsrichtung gegen einander versetzt liegen, so dass die infolge der Trägheit der Netzhaut und der Schirm bewegung dem Auge als über die ganze, von den Spiegelflächen bestrichene Länge lau fende Bänder erscheinenden Reflexe quer zur Bewegungsrichtung aneinander anschliessen.
Dass mit einer derartigen Einrichtung ein stereoskopisches Sehen von jeder Stelle des vor dem Schirm befindlichen Raumes mög lich ist, wenn auf den Schirm .Stereoteilbilder überlagert projiziert werden, ergibt sich aus folgenden Erläuterungen anhand der Fig. 14, die einen Horizontalschnitt durch das Projek tionszentrum darstellt. Mit A und A, sind die beiden Linsen einer Stereokamera darge stellt, welche die Stereoteilbilder f und F projizieren.
Die Projektionsebene, in welcher sich die eingangs genannten Spiegelflächen quer zur Zeichnungsebene bewegen, ist mit -XY bezeichnet. Die Bogen E und E, stellen Längsschnitte durch zwei dieser Spiegelfläehen dar. Der Krümmungsmittelpunkt des Bogens E liegt bei O, derjenige des Bogens Ei. bei 0:L.
Auf der Linie KZ kommen, vom Spiegel E erzeugt, zwei reelle Bilder a, a1 der Objek tive<I>A,</I> A1 zu liegen. Der Umriss von a ist dem Umri$ der Linse A konjugiert, während der Umriss von a:
dem Umriss der Linse Al konjugiert ist. Entsprechendes gilt für die reellen Bilder b, b" ,die von der Spiegelfläche El ebenfalls auf der Linie KZ erzeugt wer den, und für die reellen Bilder c, cl, welche von einer andern, nicht dargestellten Spiegel fläche ebenfalls auf der Linie KZ erzeugt werden.
Die Zuschauer können die Reflexe auf den spiegelnden Elementen nur durch die reellen Bilder auf der Linie KZ hindurch wahrnehmen.
Betrachtet man beispielsweise einen Be schauer, der bei S sein linkes,<I>bei D</I> sein rechtes Auge hat, so nimmt jedes dieser Au gen auf dem Bogen E eine genau umrissene Zone 1 reflektierten Lichtes wahr, deren Länge von derjenigen des reellen Bildes a oder cal jedes Objektives bestimmt ist. Der Restdes Bogens E bleibt für den Beschauer SD im Dunkeln. Die von ihm ausgehenden Blicke treffen auf den Bogen E an der Zone 1 unter verschiedenen Winkeln auf und müs sen daher verschiedene Lichtquellen wahr nehmen, das heisst das Auge S nimmt das Ob jektiv Al und das Auge D das Objektiv A wahr.
Es ergibt sich also an der Zone 1, auf welche beide Stereoteilbilder übereinander projiziert werden, für die Augen eine Tren nung der beiden Stereoteilbilder. Denn das vom Objektiv A auf die Zone 1 geworfene Licht, dao heisst der entsprechende Teil der Gesamtprojektion XY ist dem Beschauer durch das reelle Bild a nur mittels des Au ges D wahrnehmbar, und die Projektion des Objektives Al auf die Zone 1 ist mittels des reellen Bildes a nur dem Auge S sichtbar.
Es bildet sich also eine stereoskopische Wahrnehmung des Teils 1 der Gesamtprojek tion XY für den Beschauer<I>SD.</I>
Nimmt man nun an, dass sich der Be schauer SD hinsichtlich des Abstandes vom Schirm oder in der Breiterrichtung oder in beiden Richtungen verschiebt, so dass er nach S, Dl oder SZ Dz gelangt, so nimmt sein auf die reellen Bilder a, a, gerichteter Blick jetzt andere Teile der Gesamtprojektion XY auf dem Bogen E wahr, und zwar die Zone 2, wenn er sich bei<B>8,</B> Dl befindet, und die Zone 3, wenn er sich bei SZ DZ befindet;
alle diese Zonen waren .dunkel als sich der Beschauer bei SD befand.
Blickt der Beschauer SD weiter nach links, so trifft er auf die reellen Bilder b, b, und nimmt auf dem Bogen El aus den vor stehend für die Zone 1 dargelegten Gesichts punkten mit stereoskopischem Bildeindruck die Zone 4 wahr. Diese Zone 4 wird beispiels:- weise von einem Beschauer, .der sich bei S3 D3 befindet, auf jenem dritten, nicht gezeich neten Bogen wahrgenommen, welcher die reellen Bilder c, cl erzeugt. Blickt dieser Be schauer S3 D3 auf die reellen Bilder b, bl, so sieht er auf dem Bogen El die Zone 5 in stereoskopischer Wahrnehmung.
Wenn also beispielsweise der Beschauer SD die ganze Projektion XY stereoskopisch wahrnehmen will, so müssen noch eine An zahl von Bogen hinzugefügt werden, damit der Beschauer, so wie er die Zone 1 auf dem Bogen E und die Zone 4 auf dem Bogen El sieht, auch die Zonen 2, 3, 5 usw. wahr nehmen kann.
Das Gleiche ergibt sich beispielsweise für den Beschauer S3 D3, der noch Bogen zur Wahrnehmung der Zone 1, 2, 3 usw. be nötigt. Wenn eine ausreichende Anzahl von Bogen vorhanden ist, kann jeder Beschauer jeden Teil der Gesamtprojektion nur durch zwei reelle Bilder hindurch sehen, von denen das dem linken Auge sich bietende ein reelles Bild der Linse Al und .das dem rechten Auge sich bietende ein reelles Bild der Linse A ist.
Praktisch ist nun die Anordnung einer solchen grösseren Anzahl von Spiegelflächen in einer Reihe nebeneinander nicht möglich, weil sich ja diese Flächen gegenseitig durch dringen würden und dadurch jede Spiegel fläche einen Teil der hinter ihr liegenden Spiegelfläche verdecken würde.
Diese Schwierigkeit wird nun erfindungs gemäss durch die erwähnte Anordnung der spiegelnden Elemente in mehreren Reihen und durch die ebenfalls erwähnte schnelle Bewegung des Schirmes gelöst. Diese Mass nahmen rufen die gleiche Wirkung hervor, wie wenn in F'ig. 14 längs der Linie XY eine Vielzahl von iSpiegelflächen vorhanden und diese so angeordnet wären, dass keine der Spiegelflächen die Reflexwirkung der andern beeinträchtigen würde, und dies aus folgen den Gründen:
Da die in quer zur Verschiebungsrichtung des Schirmes verlaufenden Reihen angeord neten Spiegelflächen auch in Bewegungsrich tung, und zwar in dieser stark gekrümmt sind, wodurch die Reflexe auch für Be schauer in verschiedener Höhenlage sichtbar sind, ergibt ein kreisrundes Lichtbündel, das auf eine Spiegelfläche auftrifft, auf dieser einen länglichen streifenförmigen Reflex. Da der Schirm in derjenigen Richtung, in wel cher die Spiegelflächen stark gekrümmt sind, sehr schnell verschoben wird, können sich infolge der Trägheit der Netzhaut die strei fenförmigen Reflexe für das Auge in Re flexbänder verwandeln, die sich über die ganze von den Spiegelflächen bestrichene Länge erstrecken.
Der Zusammenhang zwi schen diesen Reflexbändern auch quer zur Bewegungsrichtung wird erfindungsgemäss dadurch erhalten, dass die .Spiegelflächen je zweier aufeinanderfolgender Reihen so ange ordnet sind, dass die von ihnen erzeugten Reflexe auch quer zur Bewegungsrichtung gegeneinander versetzt sind. Zu diesem Zweck können beispielsweise die Spiegelflä chen zweier aufeinanderfolgender Reihen mit verschiedener Neigung oder quer zur Be wegungsrichtung gegeneinander versetzt an geordnet sein, so dass erst nach mehreren Reihen die Spiegelflächen wieder parallel zueinander verlaufen, bezw. genau überein anderliegen.
Die Spiegelflächen, aus welchen der Schirm gebildet ist, können aus konkaven oder konvexen Ringflächen bestehen oder auch aus anderen Flächen abgeleitet sein, welche nach einer kreisförmigen Leitlinie und einer Erzeugenden von geeigneter Form gekrümmt sind, wenn sie nur auffallende Lichtstrahlen in längliche, streifenförmige Reflexe umwandeln können.
Hierzu sind bei spielsweise paraboloidische, zykloidische, hyperboloidis.che, ellipsoidische, eiförmige Flächen geeignet, wobei die Spiegelflächen auch aus verschiedenen der vorstehend ge nannten Flächenarten zusammengesetzt sein können.
Der Erfindungsgegenstand wird anhand .der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 biG 4 zeigen die Bildung der Spiegelflächen des Schirmes; Fig. 5 bis 6 erläutern die Zusammen setzung des Schirmes aus den einzelnen Spiegelflächen; Fig. 7 zeigt einen Schirm in Form eines endlosen Bandes; .
Fig. 8 und 9 zeigen einen Schirm in Form einer umlaufenden Scheibe; Fig. 10 zeigt eine Detailvariante; Fig. 11 ist eine weitere Ausgestaltung des !Schirmes nach Fig. 7; Fig. 12 und 13 zeigen einen Schirm für Bildwurf von .der dem Beschauer abgewand ten Seite her.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Element zur Bildung der Spiegelflächen in der Ur sprungsform. Es besteht im wesentlichen aus dem Teil einer Ringfläche halbkreisförmigen Querochnittes, deren konvexe Fläche spie gelnd gemacht ist. Die einfallenden Strah len t'17, <I>N, 0, P, Q</I> (Fig. 1), welche in der Längsmittelebene liegen, werden in Rich tung M', N',<I>0', P',</I> Q' zurückgeworfen.
Man erhält so aus einem einfallenden Lichtstrahl einen länglichen, streifenförmigen Reflex. Betrachtet man hingegen die Strahlen R, <I>L,</I> T, S (Fig. 2), welche in einer Querebene liegen, so .sieht man, dass .diese in Richtung der divergierenden Linien<I>L', R', T',</I> S' zu rückgeworfen werden. Man hat auf diese Weise ein Blickfeld, dessen Winkelweite in der ,Senkrechten erheblich ist.
Gemäss Fig. 3, 4 wird das spiegelnde Ele ment nach Fig. 1 und 2 durch Querschnitte in mehrere Teile, z. B. in vier Teile a, b, c, d unterteilt. Die Mittelpunkte dieser Teile werden auf eine gemeinsame gerade Linie gesetzt, wie es in Fig. 3a dargestellt ist, so dass die einzelnen Teile die Neigung bei behalten, welche sie im Ursprungselement hatten.
Zur Bildung des Schirmes aus Rei hen der so gebildeten Teile wird gemäss Fig. 4 vorgegangen, indem in einer Reihe nur Teile a., in der 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 ein zelnen Teile hinsichtlich ihrer Form gleich sind und sich nur hinsichtlich ihrer Neigung in bezug auf die untereinander parallelen Verbindungslinien ihrer Mittelpunkte unter scheiden.
Die Fig. 5 zeigt als Beispiel ein Stück einer Reihe, welche aus aneinander gesetz ten Teilen 3, 4, 5 der Gattung c besteht und aus einem einzigen dünnen Blechstück ge bildet ist, das aus, spiegelndem Werkstoff besteht oder nachträglich spiegelnd gemacht ist.
Da bei allen Teilen die spiegelnde Flä- ehe jeweils, nach zwei verschieden grossen Halbmessern gekrümmt ist, verwandeln alle diese Teile das einfallende Licht in läng liche, .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 gleicher Winkelstellung zusammensetzt, wel che beispielsweise die Form nach Fig. 1 haben. In diesem Fall, welcher in Fig. 6 dar gestellt ist, liegen in den einzelnen Reihen jeweils .die vollständigen Elemente 1a., 1b, 1e, 1d, 1e, 1g, 1h, 1i, 1f, Il. Die Elemente je zweier aufeinanderfolgenden Reihen sind seitlich gegeneinander versetzt, so.
dass erst die Elemente einer auf die Reihe der Ele mente 1l folgenden Reihe von neuem mit der Unterseite la ausgerichtet liegen. Die Ge samtheit -der Reihen von la bis 1l 'wird im folgenden eine Reihengruppe genannt.
Eine vollständige Reihengruppe oder ein Teil derselben kann beispielsweise durch Pressen, Giessen, Ziehen zusammen mit dem Träger der Spiegelflächen erhalten werden.
Innerhalb einer solchen Reihengruppe sind die Reflexe seitlich gegeneinander ver setzt.
In beiden Fällen erfolgt die Verschie bung des Schirmes in derjenigen Richtung, in welcher,die Spiegelflächen .der Elemente 1 bezw. .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 Ver lagerung zwischen den Teilen a,<I>b, c, d,</I> bezw. die seitliche Versetzung der Elemente la, 1b usw. gegeneinander der Länge der streifen- förmigen Reflexe entsprechen, da man ,sonst Unterbrechungen oder Überlagerungen zwi schen den einzelnen Reflexbändern erhalten würde, die sich aus der Bewegung .der strei fenförmigen Reflexe ergeben. Die Verschie bung kann in einer kontinuierlichen oder hin- und hergehenden Bewegung bestehen.
In letzterem Falle muss selbstverständlich der Hub der einzelnen Bewegungen gleich oder grösser sein, als die Höhe einer ganzen Reihengruppe beträgt.
Gemäss Fig. 7 erhält man eine ununter- brochene Bewegung durch Verwendung eines Schirmes in Form eines endlosen Bandes. Die Stangen 6 weisen Spiegelflächen der eben erläuterten Art auf und sind auf end lose Ketten 7 aufgesetzt, welche über die Rollen 8 laufen. Die nutzbare Projektions fläche ist durch den Linienzug 9 umrissen.
Gemäss Fig. 8 und 9 wird das Bildfeld durch Drehung der Scheibe 17 um eine senk recht zur Projektionsfläche liegende Achse erhalten. Die ,Scheibe 17 ist aus einem Blech stück oder ähnlichem Werkstück gebildet, welches in radialer Anordnung die Teile 18 aufweist, die aus in der oben beschriebenen Weise, seitlich oder winkelig gegeneinander versetzten Spiegelflächen gebildet sind. Wenn auf einen .solchen Schirm gleich zeitig mehrere Stereobildstreifen übereinan der geworfen werden, so nimmt :der Be schauer wie beim eingangs erwähnten sphä rischen Spiegel eine dreidimensionale Dar stellung wahr. Der beschriebene Schirm 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 Spie gelflächen vervielfacht die Bildung konju gierter Punkte, welche infolge der Trägheit der Netzhaut für den Beschauer aneinander anschliessend erscheinen. Der Umstand, dass sich der beschriebene -Schirm wie ein sphäri scher Spiegel mit mehreren Brennpunkten verhält, beruht ausschliesslich auf seinen optischen Eigenschaften.
Denn die geometri sche Form und .die spiegelnde Ausgestaltung, sowie die Bewegung der einzelnen Spiegel flächen rufen die gleiche Wirkung hervor, wie sie in dem imaginären sphärischen Spie gel eintreten würde, das heisst die Punkte, welche den, von den Objekten des Projek tionsapparates gebildeten Lichtquellen kon jugiert sind, erscheinen in dem Raum vor .dem Spiegel aneinander anschliessend, so dass die Augen einer grossen Anzahl von Zu schauern, die auf allen Punkten dieses Rau mes 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, wohl aber mit dem beschriebenen ,Schirm.
Der beschriebene Schirm ist auch sehr ge eignet zur unmittelbaren Projektion von wirklichen Gegenständen aus einem üblichen Bildwerfer. Die Merkmale des Schirmes ge statten den Blickachsen der Zuschauer, durch das Objektiv des Bildwerfers den dort befindlichen, wirklichen Gegenstand @ zu er reichen, so dass eine plastische und ver grösserte Betrachtung ermöglicht wird.
Diese Anwendung ist für wissenschaftliche und Lehrzwecke sehr vorteilhaft, da die natur- getreue Wiedergabe der räumlichen Aus dehnung und der Farben mit einer Klarheit und einer Leuchtkraft erfolgt, welche, der jenigen 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 Wiedergabe von Bild streifen ergibt sich eine sehr hohe Glanz wirkung und eine genaue Wiedergabe des Gegenstandes oder des Bildstreifens.
Auch wenn man normale, nicht stereoskopische Bildstreifen auf den beschriebenen Schirm projiziert; ,so erhält man dank der Kontrast und Glanzwirkung einen plastischen Ein druck, der zwar nicht der echten dreidimen sionalen Wirkung des stereoskopischen Bild wurfes gleichzusetzen ist, sich dieser aber nähert.
Um den nutzbaren Zuschauerraum recht nahe vom Schirm beginnen zu lassen, ist es zweckmässig, .gemäss Fig. 10 die Mittelpunkte 31 der Spiegelflächen 30, die in einer Reihe liegen, auf einem Bogen 32 anstatt auf einer geraden Linie anzuordnen.
Die Krümmungs- mittelpunkte der Bogen 32 liegen auf der Linie 33; die optischen Hauptachsen der Spiegelflächen 30 ,schneiden sich in dem Krümmungsmittelpunkt desjenigen Bogens 32, der zu der betreffenden Reihe gehört. Die Mittelpunkte der schwachen Krümmun gen der einzelnen Spiegelflächen liegen auf dem Bogen 34, dessen Mittelpunkt wiederum mit dem Mittelpunkt des Bogens 32 zusam menfällt.
Hieraus ergibt sich, dass der Krüm- mungshalbmesser des Bogens 32 grösser ist als der grosse Krümmungshalbmesser der Spiegelflächen 30. Wie sich aus der Zeich nung weiterhin ergibt, liegt die Ebene, wel- c 'he durch den Bogen 32 bestimmt ist, senk recht zu der Ebene und der Richtung; in welchen sich der Schirm verschiebt.
Wenn man gemäss. Fig. 7 zwischen den Reihen der Spiegelflächen die Zwischen- räume 10 vorsieht, so können dem Zuschauer Gegenstände oder Personen sichtbar gemacht werden, die sich jenseits der Projektions- fläche, zum Beispiel im P,aum 11, befinden.
Die wichtigste Ausnutzung dieser Anord nung ist diejenige, bei welcher die durch die Zwischenräume 10 sichtbar gemachten Ge genstände ein,Szenenbild darstellen, welches ein natürliches sein kann oder auch ein auf die Leinwand 12 gemaltes, welche auf die kleinen Rollen 13 gewickelt ist, um nach Wunsch das Szenenbild ändern zu können. Wenn man beispielsweise auf einen solchen Schirm Bildstreifen wirft, deren Handlun gen stereoskopisch vor einem nicht aktini- schen Hintergrund,
das heisst in Räumen mit schwarzen Wänden, Fussböden und Decken aufgenommen sind, so spielen sich diese Handlungen bei der Wiedergabe mit räum licher Wirkung -in einer Umgebung ab, wel che bei der Aufnahme des Bildstreifens nicht vorhanden war.
Das Szenenbild kann mittels der Anord nung nach Fig. 11 farbig sichtbar gemacht werden. Hinter der Leinwand 12 liegt eine zweite, auf die Rollen 15 gewickelte, durch scheinende Leinwand 14, welche in allmäh lichem Übergang mit allen Farben des Spek trums gefärbt ist. Hinter ihr liegen Licht strahler 16, welche der Leinwand 12 die in der Leinwand 14 enthaltenen Farben ver- mitteln.
Lässt man bei dieser Anordnung die Leinwand 12 fort, so erscheint .dass .gefärbte Licht unmittelbar in den Zwsiehenräumen 10 .des iSchirmes nach Fg. 7, und man er hält im Bildwurf einen eigenartigen Farb effekt. Die Verschiebung der gefärbten Lein- wand 14 durch Drehung der Rollen 15 kann von der Kabine der Bedienungsperson aus gesteuert werden.
Gemäss Fig. 12 laufen die endlosen Ket ten 23 mit den )Spiegelflächen über vier Rol len 19, 20, so dass ein verhältnismässig gro sser Raum 21 eingeschlossen wird, in wel chem der Bildwerfer 22 angeordnet ist. Das aus ihm austretende Strahlenbündel, dessen Endstrahlen mit PK und PE bezeichnet sind, trifft von hinten auf den Schirm auf. Um dennoch den Zuschauern diesen Bildwurf sichtbar: zu machen, sind die gekrümmten Sp%egelflächen 1 in der aus Pig. 13 näher ersichtlichen Weise angeordnet.
In dieser Figur muss man sich die unterste .Spiegel- fläche soweit oberhalb ,der beiden andern liegend vorstellen, dass letztere von d em un tern Endstrahl PE und erstere vom obern Endstrahl PK getroffen werden. Die ge krümmten Spiegelflächen 24 sind zur Pro- jektionsfläche um 45' geneigt und auf ihrer Rückseite sind zusätzliche ebene Spiegelflä- ch.en 25 vorgesehen.
Die von den gekrümm ten Spiegelflächen reflektierten Strahlen .des Bildwerfers treffen auf die ebenen Spiegel flächen der nächsthöheren Reihe und werden von diesen beispielsweise in Richtung der Linien R und 7, zum Zuschauer geworfen. Um zu verhindern, däss die Zuschauer durch die Zwischenräume 26 hindurch unmittel bar auf das Objektiv des Bildwerfers 22 sehen können, sind an den 'Spiegelfläehen 24 und 25 die Blenden 27 angebracht.