CH306686A - Projektionsschirm mit mindestens einer Schar von konzentrischen, lichtablenkenden Oberflächenelementen. - Google Patents

Projektionsschirm mit mindestens einer Schar von konzentrischen, lichtablenkenden Oberflächenelementen.

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CH306686A
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Gordon Beard Ernest
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54Accessories
    • G03B21/56Projection screens
    • G03B21/60Projection screens characterised by the nature of the surface

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)

Description


  Projektionsschirm mit mindestens einer Schar von     konzentrischen,     lichtablenkenden Oberflächenelementen.    Die vorliegende Erfindung betrifft einen       Seldrin    zur Bildprojektion, wie er beispiels  weise zur     Vorführung    von Filmen und Dia  positiven oder in der Fernsehtechnik verwen  det wird.  



       Zweck    der Erfindung ist die Schaffung  eines Projektionsschirmes, auf welchem von  zwei oder mehr gleichzeitig auf ihn pro  jizierten Bildern je nach der Lage des     beob-          ziehtenden    Auges im wesentlichen nur das eine  oder das andere Bild sichtbar wird.

   Hierdurch  soll der erfindungsgemässe Schirm insbeson  dere die klare, dreidimensionale     Wahrneh-          niung,    von auf den Schirm projizierten,     stereo-          skopischen    Bildpaaren für Beobachter, die  sieh     beziiglich    des Schirmes in bestimmten       Stellungen    befinden, gestatten, und zwar ohne       Benutzung    von farbigen oder andern     Scha-u-          gläsern    oder dergleichen Hilfsmitteln.     Ausser-          iieni    soll hierdurch ermöglicht. werden, Rund  ansichten von Gegenständen     zu    erhalten;

   das  sind körperliche (dreidimensionale) Ansichten       dieser    Gegenstände, von fortschreitend     ver-          iiiiderliehen    Standpunkten aus betrachtet.  



  Es wird     gezeigt    werden, dass     Ausführungs-          t'orinen    des erfindungsgemässen Schirmes aber       wich    bei der bisher meistens üblichen Pro  jektion eines einzigen. Bildes auf den Schirm  (für flächenhafte Wahrnehmung) in     bezug          auf    den Lichtwirkungsgrad vorteilhaft sein  können.  



  Der erfindungsgemässe Projektionsschirm  ist -- wie für andere     zwecke    bekannt - mit         mindestens    einer Schar von konzentrischen,  lichtablenkenden. Oberflächenelementen in  wenigstens annähernd gleichmässiger Vertei  lung auf der Schirmfläche versehen.     Erfin-          dungsgemäss    ist er dadurch gekennzeichnet,       da.ss    sich der gemeinsame Mittelpunkt der  konzentrischen Elemente ausserhalb der  Schirmfläche selbst befindet und jedes licht  ablenkende Element zumindest in einem Teil  seines     tr        ansversalen    Querschnittes gekrümmt  ist.  



  Der Projektionsschirm kann entweder un  durchsichtig oder lichtdurchlässig sein und  die konzentrischen Elemente sind demgemäss  entweder lichtreflektierend oder lichtbre  chend. Im Umriss sind die konzentrischen Ele  mente zweckmässig kreisförmig oder elliptisch.  Vorzugsweise bestehen sie aus am Schirm vor  gesehenen Rillen, Rippen oder     Wellungen.     



  Die Zeichnungen veranschaulichen Ausfüh  rungsbeispiele des Projektionsschirmes nach  der Erfindung und deren Wirkungsweise so  wie Einzelheiten und Anwendungen solcher  Schirme. In diesen Zeichnungen zeigen:       Fig.    1 einen     Projektionsschirm    in Drauf  sicht,       Fig.        2-5        schematische    Darstellungen zur  Erläuterung der Wirkungsweise des Schirmes  nach     Fig.    1, in Verbindung mit einem Pro  jektor,       Fig.    6 eine besondere Anordnung des  Schirmes bei seiner Anwendung,           Fig.    7     und    8 die Anwendung des Schirmes  für stereoskopische Wahrnehmung,

         Fig-    9 ein Hilfsmittel für die stereoskopi  sche Projektion,       Fig.    10--l2 Einzelheiten von Projektions  schirmen,       Fig.    13 eine besondere Projektionsanord  nung unter Anwendung eines derartigen Pro  jektionsschirmes,       Fig.    14 die     Anwendung    eines solchen  Schirmes für die Erzielung von Rundansich  ten,       Fig.    15 einen Schnitt durch einen weiteren  Projektionsschirm.  



  Zur Wahrnehmung von Paaren stereosko  pischer Bilder auf einem Projektionsschirm  müssen die Bilder jedes Paares darauf in       Überdeckung    projiziert werden und überdies       Massnahmen        getroffen    werden, die gewähr  leisten, dass jedes Auge eines Beobachters nur  das     hiefür    bestimmte Bild wahrnehmen kann.  



  Um ein von einem Projektor erzeugtes  Film- oder Diapositivbild auf einem Refle  xionsschirm überhaupt sichtbar zu machen,  muss letzterer bekanntlich eine grosse Anzahl  von Lichtstrahlen, die vom Projektor aus  gehen und die in zahlreichen Punkten auf  dem Schirm auftreffen, in die Augen des  Beobachters reflektieren. Ferner muss nach  dem Reflexionsgesetz jeder reflektierte Strahl,  um auf einem Reflektor sichtbar zu sein, eine  solche Lage im Raume einnehmen, dass eine  Normale zum Reflektor im Bildpunkte den  vom Projektionsstrahl und vom Sehstrahl ein  geschlossenen Winkel halbiert.

   Daher ist ein       Planspiegel    als     Projektionssehirin    unverwend  bar, da nur eine seiner Normalen die vorge  nannte Bedingung     erfüllt.    Dagegen ist ein       projiziertes    Bild auf einem matten Schirm  wahrnehmbar, da ein solcher eine     unendliche     Menge diskreter, elementarer, nach allen  Richtungen weisender Reflektoren trägt, so  dass praktisch in allen Punkten des Schirmes  die für die Reflexion in die Augen eines     Be-          obaehters    erforderlichen Bedingungen vor  handen sind.  



  Stereoskopische Bilder jedoch können auf  einem solchen matten Schirm nicht als solche         gesehen    werden, da- jedes Auge die von beiden  Projektoren erzeugten Bilder wahrnimmt.  



       Uin    nun ein stereoskopisches Bild als sol  ches, z. B. auf einem     lichtreflektierenden          Schirm    sichtbar     zuu    machen, müssen Vorkeh  rungen getroffen werden, die das linke Auge  eines Beobachters daran verhindern, für das  rechte Auge bestimmte Bilder wahrzunehmen  und umgekehrt. Ein idealer Reflexionsschirm  für stereoskopische Wahrnehmung müsste so       ausgebildet    sein, dass an keinem seiner Punkte  eine Flächennormale     auftritt,    die den von dem       Sehstrahl    des einen Auges (z. B. des linkes  Auges) und einem vom     unrichtigen    Projek  tor (z.

   B. dem für das rechte Auge) ausge  henden Strahl eingeschlossenen Winkel hal  biert, jedoch an zahlreichen     Punkten    eine  Flächennormale existiert, welche die von den  Sehstrahlen dieses Auges und den vom rich  tigen Projektor ausgehenden Strahlen einge  schlossenen Winkel halbiert.  



  Theoretische     Cberlegungen    und praktische  Versuche zeigen, dass der in     Fig.    1 darge  stellte Schirm eine befriedigende     Annäherung     an dieses Ideal darstellt, wobei natürlich für  die Projektoren und Beobachter bestimmte       Lagenbeziehungen    zum Schirm eingehalten  werden müssen. Die Projektoren können  natürlich auch durch einen einzigen Projektor  ersetzt werden, der so gebaut ist,     da.ss    mit. ihm  Paare stereoskopischer Bilder in der     notwen-          dio@ert.    Deckung (Koinzidenz) auf den Schirm  projiziert  erden können.  



  Bei der einfachen, beispielsweisen Ausfüh  rungsform nach     Fig.    1 besteht der undurch  sichtige Projektionsschirm A aus einer     Metall-          bleehtafel,    die durch Gravieren, Pressen oder  auf andere Art mit Scharen (Gruppen) von  konzentrischen, kreisbogenförmigen, im     trans-          versälen    Querschnitt gekrümmten, lichtreflek  tierenden Rillen, Rippen oder     Wellungen    ver  sehen ist.

   Jede dieser Scharen     kreisbogenför-          iniger    Elemente hat ihren     i#littelpunkt        ,Cl,    C2  usw. ausserhalb der Schirmfläche.     Fig.    2 dient  zur Erläuterung der Wirkungsweise dieses  Schirmes, der in die Horizontalebene umge  klappt ist.

   In dieser schematischen Figur sind      die     äquidistanten,        konzentrischen    Kreisrillen       a1,        b1,        cl    mit dem Mittelpunkt     Cl    und a2,     b2,          c=    mit dem Mittelpunkt C2 usw. über die tat  sächliehen Grenzen der Schirmfläche hinaus  verlängert dargestellt. P versinnbildlicht einen       Projektor    vor dem     Schiion        A..    Mit     Bi,    B2 ...

    sind Achsen bezeichnet, die den geometrischen  Ort von Punkten darstellen, von denen aus  das vom Projektor P auf den Schirm proji  zierte Bild gut gesehen werden kann. Von       andern    Punkten aus ist das Bild schlecht. oder  nicht sichtbar. Die Achsen     Bi,   <I>B2...</I> erhält  man, wenn man die ideellen Strahlen<B>PC,</B>  <B><I>PC'-'...</I></B> an der verlängerten Schirmfläche in       ('1,        C2   <B>...</B> reflektiert. Der Projektor P, die  Beobachtungsaugen und die Mittelpunkte     ,C1,     C2<B>...</B> befinden sich also in gleicher Höhe, die  Schirmfläche beginnt aber tatsächlich erst  weiter oben.  



  Um diese Wirkungsweise des Schirmes     ver-          stä.ndlich    zu machen, wird im folgenden von  einer in der Theorie der Hohlspiegel und Lin  sen angewandten Annäherung ausgegangen.       Fig.    3 der Zeichnungen veranschaulicht im  Querschnitt einen sphärischen Hohlspiegel R.  11 und N sind zwei Punkte     auf    dem     ;Spiegel-          durchmesser    D, die auf entgegengesetzten  Seiten bezüglich des Spiegel     Krümmitngsmit-          telpunktes    0 und im gleichen     Abstande    von  diesem befindlich sind.

   X     ist    ein beliebiger  Punkt auf der Spiegelfläche und T eine Tan  gente zu letzterer im Punkte X. Wenn der Ab  stand     :91N    im Verhältnis zum Spiegelhalb  messer 0 X klein ist, dann können     ITX    und       NX    als gleich lang angesehen werden und  unter dieser Annahme halbiert der Halbmesser       0X    den Winkel     JZXN.    Die Tangente<I>T</I> kann  dann als ein elementarer Planspiegel ange  sehen werden, der den Hohlspiegel R an der  Stelle X ersetzt..

   Daraus geht     hervor,    dass ein  Auge in     1T    ein Bild eines Projektors in X an  allen Stellen<I>X',</I> X2<B>...</B> des Hohlspiegels R  wahrnehmen kann, für welche die zuvor er  wähnte Annäherung gerechtfertigt ist, also in       dein.    in     Fig.    3 oben liegenden Teil des Hohl  spiegels R und nicht in dem nur wenig ober  halb des Zentrums 0 liegenden Teil dessel  ben. Der Bereich, in dem die     Annäherung    gilt,    hängt auch von der Linsengrösse des     Projek-          tors    in N ab.  



  Ebenso ist es klar, dass ein Auge in     K    von  keinem der von N ausgehenden, am Hohlspie  gel reflektierten Strahlen getroffen werden  kann, da keine Normale zur     Hohlspiegelober-          fläche    den Winkel     NXIi    halbiert. Wird da  gegen ein weiterer Projektor im Punkt L  aufgestellt, dessen Abstand<I>OL</I> vom     Krüm-          mungsmittelpunkt    0 dem     Abstande    OK gleich  ist, dann wird das in K befindliche Auge vom  Projektor L ausgehende Lichtstrahlen am  Hohlspiegel     wahrnehmen,    nicht aber das in     1l-1     befindliche Auge.  



  Jedes Auge wird also     an,    allen Stellen des       lfohlspiegels,    für welche die obige Annähe  rung gilt, die Bilder nur eines der Projekto  ren wahrnehmen. Tragen demnach die     Projek-.          toren   <I>N, L</I> stereoskopische Bilder des gleichen  Objektes, dann wird ein Augenpaar in     JTK     auf dem Reflektor R ein     einziges    dreidimen  sionales Bild dieses Objektes wahrnehmen.  



  Von konzentrischen, kreisförmigen, im       transversalen        Querschnitt    gekrümmten Rillen  und Rippen auf einem ebenen     Schirm,    kann  angenommen werden, dass sie eine Schar von  ringförmigen, elementaren (konkaven oder  konvexen) Ruflektoren bilden, auf welche die  vorerwähnten Annäherungen anwendbar sind.

    Dies ist in     Fig.    4 für eine einzige kreisförmige  Rille a des Schirmes A, mit dem Mittelpunkt  C v     eransehaulieht.    Für ein Auge e auf der  Schirmnormalen B besteht, der elementare sphä  rische Reflektor aus dem schmalen Ringbande       r1,    in dein eine die Rille a von einer gedachten  Kugelfläche     S1    mit dem     Krümmungsmittel-          punkt    e berührt wird.

   Wegen der     transver-          salen    Krümmung der Rille a     ist    für jeden  Punkt der Achse B eine     SI    entsprechende  Kugelfläche vorhanden, und ein somit dem  Hohlspiegel nach     Fig.    3 analog wirkendes  ringförmiges Flächenelement. Es ist daher  verständlich, dass die     obern        Rillenteile,    die  beim tatsächlichen Schirm     (Fig.    1) allein exi  stieren, die an Hand von     Fig.    2 erläuterte  Wirkung haben.  



       Fig.    5 zeigt die analogen Verhältnisse für  eine einzige kreisförmige Rippe q von halb-      kreisförmigem     Querschnitt.    Hier wird der ele  mentare sphärische Reflektor durch das     Ring-          lyand        r=    gebildet, das von einer gedachten  Kugelfläche     S2    mit dem     Krümmungsmittel-          punkt    im Punkt. e berührt wird.     Da.ss    das  elementare Ringbaud im einen Falle im dar  gestellten Schnitt konkav, im andern Falle  konvex ist, ist angesichts seiner geringen  Breite bedeutungslos.  



  Gemäss     Fig.    1 befinden sieh der Projektor       und    die Augen der Beobachter in gleicher  Hölle. Wenn der Projektor sich nicht in     glei-          eher    Höhe mit. den Augen der Beobachter be  finden soll, dann ist es nur nötig, den     Pro-          jektionsseHrin        r1    so zu neigen, dass die Nor  male n zur 'Schirmebene, die durch den Mit  telpunkt C der konzentrischen Elemente hin  durchgeht, den Winkel     zwischen    der Achse  B und den vom Projektor herkommenden  ideellen Strahl PC annähernd halbiert, wie  schematisch in     Fig.    6 gezeigt ist.

   Der Projek  tor kann übrigens nach Belieben entweder,  wie dargestellt, in einer Lage oberhalb der       Beobachterreihe    angeordnet sein, oder unter  halb jener Reihe. Die seitliche Richtung, in  welcher der Projektor die Bilder auf den       Schiren    projiziert, ist unabhängig vom     Nei-          gungsivinkel    des Projektionsschirmes.  



  Die Toleranzen hinsichtlich der Augenlage  zum     Schirm    hängen nicht nur von der       Schirmkonstruktion,    sondern noch mehr von  der     öffnungsweite        (Apertur)    der Projektor  linsen ab und sind ziemlich gross.  



       Fig.    7 zeigt in Draufsicht einen Stereo  ;     projektor    PI,     P,    in seiner     Lagenbeziehung          zum    Projektionsschirm  < 1 und einer Reihe von  längs der Achse B sitzenden Beobachtern.

    Unter der Annahme, dass sich die Linsen PI,       P,    berühren und, die in der     Zeichnung    durch  ,Augenpaare 1,     r    angedeuteten Beobachter ge  nau längs der Achse B ausgerichtet sind, sind  alle Beobachter, die sich in einem Abstand       vorn    Schirm     t1    befinden, der grösser ist als d  (Feg. 7) in der Lage, stereoskopische Bilder       ;

  wahrzunehmen.    Befindet sieh aber ein Beob  achter in einem Abstand vom     Schirm    A, der  kleiner ist als d., dann fallen die von den Lin  sen     Pl,        P,    projizierten Strahlenbündel zwi-    sehen seine Augen 1, r und in jenem Fall  ist der Beobachter in einer zur     Wahrnehmung     stereoskopischer Bilder     ungeeiglieten    Stellung.  



       Fig.    8 zeigt in     einer    der     Fig.    7 ähnlichen  Darstellung eine Anordnung, in welcher die  Ränder der     Projektorlinsen    PI,     P,        einander     nicht berühren. Wenn in diesem Fall. die Ent  fernung eines Beobachters vom Projektions  schirm A einen gewissen Abstand     übersteigt,     dann befinden sich seine Augen im Raume  zwischen den von den Projektoren ausgehen  den Strahlenbündeln und sind demnach zur       'NV        ahrnehmung    dreidimensionaler Bilder un  fähig.  



  Um     demnach    die Sichtbarkeit stereoskopi  scher Bilder von praktisch jedem Punkte  einer Beobachterreihe, dessen Abstand vom  Projektionsschirm eine     ----e.-ebene    Entfernung  übersteigt, zu gewährleisten, müssen Vorkeh  rungen getroffen werden, um die Strahlenbün  del eines Paares PI,     Pr    von     Projektorlinsen     zueinander zu rücken.  



  Ist der Abstand des     Projektionssehirilies        @1     vom fernsten Beobachter mit     L",.,."    vom     näeli-          steil    Beobachter mit. L",;" und vorn Projektor       finit        LP    bezeichnet, und ist Da der Abstand der  einander zugekehrten und     D"der    Abstand der  einander abgekehrten Linsenränder der Pro  jektorlinsen;

   und zieht man ferner in Be  tracht,     da.ss    der mittlere Augenabstand eines  Beobachters     etwa.    6,5 cm beträgt, dann beste  heil für Da und     D,    die folgenden     Grenzwerte     (in     ein):     
EMI0004.0068     
         Fig.    9 zeigt schematisch eine einfache  Spiegelanordnung     IIr,        IIi    und     1,.,        1I,    mittels  welcher der     wirksame        Strahlenabstand    zweier  Projektionslinsen     P,    und     P1    nach Belieben  geändert werden kann.

   Durch Vorwärts- und       RüelLwärtsbewegung    der Spiegel     Ir    und Il  wird dieser Strahlenabstand vermindert bzw.  vergrössert. Eine ähnliche Wirkung ist mit  Prismen erzielbar.  



       Fig.    7     zeigt,    dass -die zulässige, seitliche  Maximalbewegung eines Beobachters durch  seinen Augenabstand bestimmt ist. Durch die      Verwendung von Sitzen mit entsprechend       ausgenommenen    Rückenlehnen ist es möglich,  die     Bewegungsfreiheit    von Beobachtern ohne       Unbequemlichkeit    für letztere in Grenzen zu  halten, innerhalb welcher blosse Kopfbewe  gung die Augen nicht aus dem     zulässigen        Be-          @ve-ttngsbereieh    herausbringt.  



  Zufolge der     konischen        Erweiterung    der       reflektierten    Strahlenbündel mit deren Ab  stand vom     Schirm,    vergrössert sieh die Tole  ranz hinsichtlich vertikaler     Grössentinter-          scliiede    und     Bewegungsfreiheit    mit dem Ab  stand des Beobachters vom Projektionsschirm.  Die vertikale Anfangstoleranz hängt von der  in senkrechter Richtung gemessenen öffnungs  weite     (Apertur)    der     Projektorlinsen    ab.  



       Ähnlich    wie in der     Fernsehtechnik    und in       der        Herstellung    von     Drnekplatten        hängt    auch       bei    einem solchen Bildschirm die Grösse der  wahrnehmbaren Bildeinzelheiten von der An  zahl der Bildelemente pro Flächeneinheit. ab  und ist demnach schliesslich durch das vom  Schirm eingenommene Gesichtsfeld und den  Abstand der     benachbarten        konzentrischen     Elemente bestimmt.

   Es ist. zweckmässig, diesen  Abstand kleiner zu machen., als dem     Bildauf-          lösungswinkel    des menschlichen Auges ent  spricht, bei einem     Mindestabstand    des     Beob-          acliter;s    vom Schirm von 3 m, also kleiner als  1     inm.    Darüber hinaus gesteigerte Dichte der       konzentrischen    Elemente erhöht, zwar nicht  die     -##@'ahrnehmbarkeit    von Bilddetails, stei  gert aber die Brillanz oder Helligkeit des Bil  des.

   Auf dem in     Fig.    1 gezeigten Schirm wird  jedes der lichtablenkenden Elemente einer       Sehar    von einer grossen Anzahl von     Elemen-          i-en    der     andern    Scharen geschnitten, wobei die  Anzahl der     Sehn#ittpunkte    der Zahl der       Seharen    und jener der Elemente jeder Schar  proportional ist. Jeder Schnittpunkt macht  als solcher einen Teil jedes reflektierenden  Elementes unwirksam und kann überdies stö  rende Reflexionen hervorrufen. Das Ausmass  solcher Störungen hängt unter anderem vom       negenseitigen    Abstand dieser Schnittpunkte  und von der Breite jedes Elementes selbst ab.

    Daher können diese Störungen einerseits  durch Erweiterung der Eleinentenzwischen-    räume, anderseits durch Verringerung der  Breite jedes Elementes reduziert werden.  Helligkeitsverlust, verursacht durch Vermin  derung der     Elementenzahl    pro     Flächenein          heit,    und Verringerung der     Elementenbreite     kann durch Verstärkung der Intensität der  verwendeten Lichtquelle wettgemacht. werden.  



  Die Zwischenräume zwischen benachbarten  konzentrischen Elementen sollten, strenge ge  nommen, entweder vollständig reflektierend  oder     vollständig    lichtabsorbierend     sein,    in  welchem Falle ein Beobachter ein Bild oder  ein stereoskopisches     Bilderpaar    nur dann  wahrnehmen kann, wenn er sieh in den oben  erläuterten Stellungen bezüglich des Schirmes  des Projektors befindet. Diese Bedingung ist  leicht erfüllt, in einem Falle, wenn zur Her  stellung des Schirmes hochpoliertes Metall  verwendet wird und, im andern Falle, durch  Bestreichen des Schirmes mit geeigneten Stof  fen.  



  Experimente haben jedoch erwiesen,     da.ss           dreidimensionale    Bilder  auch beim Vorhan  densein unvollkommen reflektierender und dif  fundierender     Elementenzwisehenräume    prak  tisch störungsfrei wahrgenommen werden. Die  gewünschte stereoskopische Wirkung tritt  nämlich stets dann auf, wenn jedes Auge vom  richtigen Projektor einen stärkeren Lichtein  druck erhält als vom unrichtigen Projektor.  Die diffusen Lichtstrahlen beeinträchtigen  demnach die     Bildwahrnehmung    nicht ernst  lich, sondern erhöhen vielmehr die Toleranzen.  So z.

   B. kann, wenn sich die Augen eines Be  obachters wie im Falle von     Fig.    8 zwischen  den Strahlenkegeln eines  idealen  Schirmes  befinden, Diffusion diese Kegel derart erwei  tern, dass die Beobachtung dennoch zufrieden  stellend ist, wie experimentell durch über  mässiges Entfernen der     Projektorlinsen    von  einander festgestellt werden konnte.  



  Um Farbwirkungen,     die,    von     Interferenzen     oder andern Ursachen herrühren können, aus  zuschalten, ist es ratsam, die Rillen oder Rip  penoberflächen so glatt wie möglich zu ge  stalten.  



  Wenn ein Lichtstrahlenbündel auf einen  quergekrümmten Rillen- oder     Rippenabschnitt         auftrifft, dann werden die auffallenden  Strahlen natürlich nach vielen Richtungen hin  zerstreut. Diese Erscheinung ist für eine Rille a  in     Fig.    10 gezeigt, in welcher x ein Bündel  von im wesentlichen parallelen, von einem  Projektor herkommenden Strahlen darstellt,  wogegen die an der Oberfläche einer     teils    in  vollen Linien und teils gestrichelt gezeichne  ten Rille a reflektierten Strahlen mit z,     z'    be  zeichnet sind. Nur jene reflektierten Strahlen,  die das Auge eines Beobachters in der einem  gegebenen     Rillensystem    zugeordneten Reihe  erreichen können, sind brauchbar.

   Daher kön  nen die gestrichelt dargestellten Teile der  Rille gänzlich eliminiert werden, z. B. durch  die Anordnung von im wesentlichen zylindri  schen Flächenteilen m, die den quergekrümm  ten     Rillenflä:ehenteilen    unmittelbar benach  bart. sind. Dadurch wird nicht nur die Weite  der Rillen     verringert.,    was gemäss den voran  gehenden Erläuterungen vorteilhaft ist, son  dern auch die Entstehung der reflektierenden  Strahlen     z'    hintangehalten.  



  Die Elimination überflüssiger, gekrümm  ter Flächenteile durch geeignete Profilierung  der Rillen zeitigt den weiteren. Vorteil, dass  Beobachter in verschiedenen Reihen oder  Höhen (z. B. im Parterre und am Balkon  eines Lichtspieltheaters) nicht durch reflek  tierte Strahlen     z'    gestört werden, die von  andern Reihen oder Höhen zugeordneten Ril  len     herrühren.     



  Gleichartige     Lichtstreuungsverliiste    treten  auch an Rippen auf und können in analoger  Weise reduziert werden. Die Flächenelemente       m    können, sowohl für Rillen als auch für Rip  pen, anstatt zylindrisch auch konisch sein.  



  Um die zulässige vertikale Bewegungsfrei  heit der Beobachter entsprechend     zi.    vergrö  ssern, kann die     Linsenöffnungsweite    (Aper  tur) in senkrechter Richtung erweitert wer  den.  



  Ein anderer Weg zur Erzielung der glei  chen Wirkung besteht in der Anordnung von  mehreren Scharen konzentrischer Elemente,  deren     Mittelpunkte    gegeneinander in senk  rechter Richtung versetzt sind, sich aber alle  ausserhalb der     Schirmfläche    befinden. Für    Lichtspieltheater mit Balkon ist es z. B.  zweckmässig, verschiedene Scharen von Ele  menten für Parterre und Balkon vorzusehen.  



  Auf der     Schirmobei@fläehe    kann auch ein  Raster von zueinander parallelen, reflektieren  den Zylinderflächen vorgesehen sein, in Ab  ständen voneinander, die kleiner sind als dem  Auflösungswinkel der Augen von Beobachtern  entspricht, wobei die konzentrischen Elemente  an der Oberfläche der Zylinderelemente vor  gesehen sind.  



  Ein Querschnitt durch einen Schirm     r1     dieser Art, der jedoch die     konzentrischen          Elemente    nicht sehen lässt, ist in     Fig.    11 ver  anschaulicht..  



  Wenn ein Projektionsschirm, eine     betrIeht-          liche    Anzahl von Reihen von Beobachtern zu  versorgen hat. und es daher schwierig ist, eine  genügende Anzahl von Scharen     konzentriseber     Elemente auf dem Projektionsschirm unter  zubringen, dann kann die Schirmoberfläche  mit einer Anzahl flacher, senkrechter Facetten  f ausgebildet werden, deren Weite geringer ist,  als dem     Auflösungswinkel    der Augen der dem  Schirm zunächst befindlichen     Beobaebter    ent  spricht.

   Ein     waa        ;rechter    Querschnitt     dur    eh  einen Projektionsschirm     :1        mit.    senkrechten  Facetten. f ist schematisch in     Fig.    1? darge  stellt. Wenn z. B. hundert Reihen von Beob  achtern zu versorgen sind, dann kann mit  zehn Sätzen von Facetten und zehn     Seharen     konzentrischer Elemente das     Ausla.n.gen    ge  funden werden. Es ist. schwierig, eine Einrich  tung dieser Art. klar     zeiehneriseh    darzustellen,  wegen des stumpfen Winkels, den. die     Facet-          tcIi    miteinander einschliessen.

   Aus diesem       (irrunde    zeigt.     Fig.        l.?    nur eine kleine Anzahl  von     Facetten    f ohne die konzentrischen Ele  mente.  



  Statt dessen kann ein Raster von paralle  len Zylinderlinsen auf einer durchsichtigen,  mehr oder weniger steifen Folie vorgesehen  sein, die vor der mit. reflektierenden konzen  trischen Elementen     versehenen    Fläche ange  ordnet ist, wobei der Schirm also aus einer  lichtdurchlässigen und einer reflektierenden  Folie besteht.

   Es ist klar, dass bei einem sol  chen Raster die Normalen     21    verschieden ge-      richtet sind und dass es daher wahrscheinlich  ist, dass für jedes reflektierende Element  wenigstens eine     Gruppe    von Normalen den  einerseits von den     Projektorstrahlen    und  anderseits den Sehstrahlen eines in einer  andern Ebene befindlichen Beobachters     einge-          schlossen.en    Winkel halbiert.

   Die Ablenkung       dm-eh    die Zylinderflächen     erfolgt    nur in senk  rechter, aber nicht in waagrechter Richtung,  so dass     Störungen    des durch die konzentrischen       Iilenrente    bewirkten     stereoskopischen    Effektes  rieht eintreten.  



  Eine weitere, verhältnismässig     einfache,          optiselr-meehanisehe        Anordnung    zur     Versor-          gung    einer grösseren Anzahl von Beobachter  reihen mit einem Bildschirm ohne Facetten  ist in     Fig.    15     gezeigt.    In dieser Anordnung  ist A der Projektionsschirm und     a,    b, c<B>...</B>  eine Reihe von reflektierenden Elementen  (Rillen oder Rippen), die bezüglich des Mit  telpunktes C konzentrisch angeordnet sind;

    letzterer befindet sich aber, wie in     Fig.    1,     tat.-          säehlieh    ausserhalb des Schirmes, dessen wahre  Grenzen nicht dargestellt sind und der in die       llorizontalebene    umgeklappt ist.

   Vor dem  Projektor     Pl,        P,    befindet sieh ein rotierender  Spiegel J und zu beiden Seiten von diesem       eineAnzahl    von Planspiegeln     TT11,        Tr21,        TTSI          resp.        I',',        T'2,,        TT3r,    die verschiedene     unver-          änderlicheWinkel    mit der durch den Projek  tor und den Punkt     -C    definierten Achse ein  schliessen.

   Dank der Rotation des Spiegels J       bewegen    sich alle von diesem     reflektierten     Strahlen in einer horizontalen Ebene. Die  festen Spiegel ergeben daher     intermittierende     Bilder des     Projektors,    deren jedes für eine       besondere    Reihe von Beobachtern geeignet ist.  Natürlich ist es in diesem Falle notwendig,  Vorkehrungen zu treffen, die eine uner  wünschte Bildwanderung auf dem     Projek-          tionssehirm    selbst hintanhalten. Das kann auf       verschiedene    Art. geschehen, z.

   B. durch eine  solche     Regelung    der Beleuchtungsquelle, dass  jede Bilddauer nur auf einige Mikrosekunden  beschränkt ist. Eine solche     Regelung    kann  z. B. mittels mechanischer Blenden erfolgen  oder noch einfacher, auf optischem Wege,       durch.    die Verwendung von oszillierenden    Lichtquellen; z. B.     IIochdruek-Quecksilberlam-          pen.    Ein anderes Verfahren zur Erzielung  des gleichen Effektes besteht in der Verwen  dung von Spiegeln     -U11,        TT21...        Tllr,        T12r    . . .  die in geeigneter Richtung und mit geeigneter       Geschwindigkeit    rotieren.

    



  Selbstverständlich ist das Verfahren ge  mäss     Fig.    15 auch auf Beobachterreihen an  wendbar, die sich in verschiedenen Ebenen be  finden.  



  Es ist vorteilhaft, einen     Projekt.ionssehirm     zur Versorgung einer grösseren Anzahl von  Beobachterreihen aus einer Anzahl gleicher,  senkrechter Schirmstreifen aufzubauen, deren  jeder von einer Breite ist, die gleich der  Distanz der Mittelpunkte von benachbarten       Elementenseharen    ist,     vorailsgesetzt,    dass jeder  Streifen alle jene konzentrischen Elemente  enthält, die zur Versorgung der Beobachter  vor ihm und solcher zu beiden Seiten     erfor-          derlieh    sind.

   Das Muster solcher Streifen wie  derholt sich in horizontaler Richtung und  daher lassen sich Streifen dieser Art, die     zur     Massenerzeugung geeignet sind, :zum Aufbau  von Projektionsschirmen beliebiger horizonta  ler Ausdehnung verwenden.. Da das Muster  sich jedoch nicht notwendigerweise auch in  senkrechter Richtung wiederholt, ist es zweck  mässig, die Streifen in einer Länge herzustel  len, die der grössten, in der Praxis anzutref  fenden Länge entspricht.  



  Die auf Reflektoren anwendbaren opti  schen Gesetze lassen sich bekanntlich analog  auch auf     durchsichtige    oder     lichtbreehen:de          Körper    oder Stoffe übertragen. Daher können  die Projektionsschirme, wenn gewünscht, auch       ans    lichtbrechenden Stoffen, wie z. B. aus  Glas, aus durchsichtigen, synthetischen Mas  sen oder, vorzugsweise,     aus    Glasunterlagen  und konzentrischen Elementen     aus    Gelatine,  hergestellt werden.

   Bei einem     durchsichtigen     Schirm müssen sieh natürlich der     Projektor     und die Beobachter auf entgegengesetzten  Seiten des Schirmes befinden, im Gegensatz  zu reflektierenden Projektionsschirmen, bei  denen sich der Projektor und die Beobachter  notwendigerweise auf der gleichen Seite des  Schirmes befinden.      Ein solcher durchsichtiger Projektions  schirm kann z. B. aus mehreren durchsichti  gen Folien bestehen, die hintereinander ange  ordnet sind, wobei jede einzelne Folie bloss  eine, zwei oder wenige Scharen von lichtab  lenkenden Elementen aufweist, deren     Mittel-          punkte    in der erforderlichen     Lagenbeziehung     zu den Achsen der     Beobachterreihen    versetzt  sind.

   Dünne     Glas-Gelatineschirme,    die nur  sehr wenig Licht absorbieren, sind für diese       Anordnung    besonders geeignet.  



  Undurchsichtige Projektionsschirme kön  nen     aus        Nietall,    z. B.     aus    elektrolytisch polier  tem Aluminium, poliertem     l@ionelmetall,    rost  freiem Stahl oder aus Zink- oder Aluminium  tafeln der von Graveuren verwendeten Art,  herbestellt werden. Alternativ können solche  Schirme auch aus andern     -undurchsichtigen     Stoffen erzeugt werden oder aus durchsichti  gen oder durchscheinenden Materialien, die  auf einer Seite verspiegelt sind, einschliesslich  der vorerwähnten     Glas-Gelatinetafeln.     



  Die Herstellung der Rillen<B>-</B>oder Rippen  auf dem     Schirm        kann    in verschiedener     Weise     erfolgen, z. B. durch Prägen oder Gravieren  mit Stahlwerkzeugen, deren Spitzen entspre  chend     gekrümmt    (z. B.     phäriseh)    sind, oder  durch Formen.   Polierender Zwischenräume zwischen den  lichtablenkenden Elementen kann nach jedem  geeigneten Verfahren     erfolgen.    Anderseits  können diese Flächenteile mit einem     Fir        :nis-          überzug    versehen oder, wenn     erwünscht,        auf     andere Weise z.

   B. lichtabsorbierend gemacht  werden.  



  Projektionsschirme der beschriebenen. Art  sind nicht nur in Verbindung mit einem       stereoskopise-hen    Projektor oder Projektoren,  wie vorher beschrieben, anwendbar, sondern  auch bei Fernsehapparaten oder zur Erzeu  gung, von      Rundansichten     von Objekten ver  wendbar sein. Zu letzterem Zwecke ist eine  Anzahl von seitlich gegeneinander versetzten  Projektoren nötig, die wie in     Fig.        1.1    :darge  stellt angeordnet sind, wobei diese Projekto  ren Ansichten des gleichen Objektes von fort  schreitend veränderlichen Standpunkten aus    betrachtet projizieren.

   Mit Hinweis auf       Fig.    14 ist es klar,     da.ss    ein Beobachter vor  dem Schirm A, der nacheinander durch die  mit 1, 2, 3, 4<B>...</B> bezeichneten Stellungen hin  durchgeht, der Reihe nach die dreidimensiona  len Bilder wahrnehmen wird, die von den       Projektorpaaren        PI-P2,        P2-P3,        P3-P4,          P4-P5   <B>...</B> erzeugt werden. Das Zentrum     #C     befindet sieh wiederum unterhalb oder ober  halb :des Schirmes.  



  Die beschriebenen Schirme können ferner  zur gleichzeitigen Projektion von voneinander  unabhängigen Bildern     verwendet        werden,    die  demnach, je nach der Stellung des Beobach  ters vor dem Schirm, entweder     einzeln    oder  gemeinsam wahrgenommen werden können.  Dieser. Effekt kann mit. Vorteil z. B. in der  Reklametechnik angewendet werden.  



  Die     Projektionsschirme    sind auch für die  Projektion von Einzelbildern, z. B. von ge  wöhnlichen Diapositiven, kinematographischen  Filmen und Fernsehbildern geeignet, da ja  ein beträchtlicher Teil des     reflektierten    oder  gebrochenen Lichtes direkt zu     Beobachtern     in den oben definierten Reihen hingelenkt  wird, wodurch.

   ein hoher Lichtwirkungsgrad  erzielt     wird.    Für diese Anwendungen sind  die an Hand von     Fig.    71 und 12 erläuterten  Schirme mit zylindrischen Rastern oder  Facetten besonders geeignet, wo die Licht  strahlenbündel entweder horizontal oder ver  tikal (oder nach einem sonst     geeigneten    Win  kel)     verbreitert        werden,    wodurch der     Sicht-          barkeitsbereieh    der     Bilder    erweitert wird.  



  Wie z. B. in     Fig.    7-5 gezeigt ist, kann der       Projektionsschirm    ans einer steifen Folie     A*     mit den konzentrischen Elementen und einer  steifen     Wellglasfolie        SL    oder einer ähnlich  gewellten durchsichtigen Folie bestehen, deren       Wellungen    etwa. waagrecht verlaufen. In  diesem Falle werden die Lichtbündel vertikal  erweitert, wodurch die Bewegungsfreiheit der  Beobachter in vertikaler Richtung vergrössert  wird.

   Bei einem Reflexionsschirm befindet  sich die Folie     SL    vor der Folie     A'*        (SL    aus  gezogen, Projektor P), bei einem     Durehsichts-          sehirm    dahinter     (SL    gestrichelt, Projektor     P1).              Ist    es anderseits wünschenswert, .die     Bewe-          "ungsfreilleit    von     Beobachtern    in waagrechter       Riehtung    zu vergrössern,

   dann müssen     senk-          reehte        Wellungen        verwendet    werden.  



  Die     Querschnittsform    dieser     Wellungen,      < las heisst ob jene konvex oder konkav oder  eine Kombination beider sind, ist als solche       iinniassgeblieh    für die Wirkung. Der Winkel  der erweiterten Lichtausbreitung kann jedoch  durch geeignete Wahl der Krümmung der        ellun,#en    reguliert werden.  



  Die vorstellende Beschreibung hat bisher  ausschliesslich kreisförmige,     liehtablenkende     Elemente auf dem     Projektionsschirm    in     Be-          traeht.    gezogen. Man kann jedoch dieselben  Effekte auch mit konzentrischen elliptischen       Lichtablenkungselementen    erzielen. Das     Zen-          ti-uni    einer Schar solcher Elemente (Rillen,  Rippen oder     Welhzngen)    muss gleichfalls  ausserhalb der     Sehirmfläche    liegen.

   Vorzugs  waise sind dabei die Ellipsen nicht nur     kon-          zelltriseh    sondern auch     konfokal.  

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Projektionsschirm mit mindestens einer Sehar von konzeiltrischen, lichtablenkenden Oberfliiehenelement.en in wenigstens annä- Bernd ;
    gleichmässiger Verteilung auf der Seliirmi'lä.elle, dadurch gekennzeichnet, dass sieh der gemeinsame Mittelpunkt der konzen trischen Elemente ausserhalb der Schirmfläche selbst befindet und jedes lichtablenkende Element zumindest in. einem Teil seines trans, versalcn Querschnittes ist.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Projektionssehirin nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand be- iiaehbarter lichtablenkender Elemente auf dein Sehirin höchstens 1. mm beträgt. ?. Projektionsschirm nach Patentansprtieli mid Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass die lichtablenkenden Elemente aus Rillen in der Schirmoberfläche bestehen. 3.
    Projektionsschirm nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass die lichtablenkenden Elemente aus Rippen an der Schirnioberflä.elie bestellen. 1. Projektionsschirm nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtablen kenden Elemente lichtreflektierend sind. 5. Projektionsschirm nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtablen kenden Elemente lichtbrechend sind. 6. Projektionsschirm nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtablen kenden Elemente kreisbogenförmig sind. 7.
    Projektionsschirm nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtablen- kenden Elemente elliptisch sind. B. Projektionsschirm nach Patentansprueh, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der kon zentrischen Elemente anschliessend an seinen transversal gekrümmten Flächenteil einen annähernd zylindrischen Flächenteil aufweist, um die Streuung von Lichtstrahlen durch den ersteren Flächenteil nach unerwünschten Richtungen hin zu beschränken. 9.
    Projektionsschirm nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirm mehr als eine Schar von konzentrischen, licht ablenkenden Elementen aufweist, wobei sieh die Mittelpunkte sämtlicher Scharen von Ele- inenten ausserhalb der Schirmfläche selbst befinden. 10. Projektionsschirm nach Unteranspruch 9, da=durch gekennzeichnet, dass der Schirm aus Streifen zusammengesetzt ist, deren Breite gleich dem Abstande der Mittelpunkte von benachbarten Elementenscharen ist. 11.
    Projektionsschirm nach Patentanspruch, ,dadurch gekennzeichnet, dass er aus mehreren hintereinander angeordneten, durehsiehtigen Folien besteht, deren jede zumindest eine Schar von lichtbrechenden Elementen trägt, wobei die Mittelpunkte der Elementenscharen der Folien ge-eneinander versetzt sind.
    12. Projektionsschirm. nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet., dass er eine dureh- siehtige Folie aufweist, die vor der mit den genannten konzentrischen Elementen verse- henen Fläche liegt und welche mit einem Raster von zueinander parallelen Zylinder linsen versehen ist. 1.3.
    Projektionsschirm nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine durch- sichtige Folie aufweist, die hinter der mit den genannten konzentrischen Elementen versehe- nen Fläche liegt und welche mit einem Raster von zueinander parallelen Zylinderlinsen ver sehen ist. 1.4. Projektionsschirm nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss er eine durch- siehtige Folie aus Wellglas aufweist.
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