CS271106B1

CS271106B1 - Panoramatic projector

Info

Publication number: CS271106B1
Application number: CS873793A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Smejc
Original assignee: Jaromir Smejc
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1987-05-25
Publication date: 1990-08-14
Also published as: CS379387A1

Abstract

The projector for picture projection on a cylinder, possibly polyhedric, screen up to 360 degrees by the single projection optical system that consists of a light source, picture model of the cylinder shape, object lens and cylinder or polyhedric screen, where a set of five mirrors are set against the light ray direction alternately in the angle of 45 and 135 degrees, is placed in the path of light beams and rotates as a whole around the optical axis of the object.<IMAGE>

Description

Vynález se týká panoramatického projektoru pro promítání obrazu na válcovou, případné mnohosténnou promítací plochu až do 360° jediným projekčním optickým systémem.The invention relates to a panoramic projector for projecting an image onto a cylindrical or optional multi-screen projection screen up to 360 ° by a single projection optical system.

Pro promítání panoramatického obrazu na promítací plochu až do 360° bylo dosud obvykle používáno soustavy více projektoru, které promítaly přední projekcí jednotlivé, na sebe navazující části celkového zamýšleného panoramatického obrazu. Tyto jednotlivé projektory byly umístěny buď za válcovou promítací plochou a každý z nich promítal svůj obraz otvorem v promítací ploše na protilehlou část válcové promítací plochy, nebo projektory byly umístěny hvězdicovitě ve středu kruhového hlediště ohraničeného válcovou nebo mnohosténnou promítací plochou, odkud promítaly své příslušné části celkového obrazu na uvedenou válcovou nebo mnohosténnou promítací plochu. Aby byla snížena rozeznátelnost svislého spojení jednotlivých úseků, promítaných jednotlivými projektory, musely být projektory vybaveny speciálními maskami, přičemž počet použitých projektorů musel být minimálně o jednu třetinu vyšší proti počtu, jaký by odpovídal normální šíři jimi promítaného obrazu. Nicméně, ani použití zvýšeného počtu projektorů nezajistilo nikdy naprosto přesnou návaznost jednotlivých dílčích promítaných obrazů, tudíž ani naprosto dokonalý vjem celkového panoramatického obrazu, nebol nikdy nebylo možno vyloučit odchylky jednotlivých projektorů, zejména odchylky v jejich optických a osvětlovacích soustavách a ve vodicích drahách, které jsou nevyhnutelným průvodním jevem sériové výroby projektorů a které zejména při projekci na velkou promítací plochu své negativní vlivy zmnohonásobují. Vedle uvedené technické nedokonalosti výsledného celkového panoramatického obrazu je velkou nevýhodou tohoto způsobu promítání ekonomická nákladnost potřebného zařízení. Dále jsou známy způsoby a zařízení, kdy se panoramatická projekce uskutečňuje promítáním pomocí jediného středně umístěného sférického nebo asférického zrcadla (obvykle na stropě sálu). Při tomto způsobu je sice zapotřebí pouze jediný projektor, čímž je zajištěna dokonalá spojitost celkového obrazu, avšak projekcí rovinné plochy předlohy promítaného obrazu na promítací plochu válcovou pomocí sférického nebo asférického zrcadla, dochází к deformaci obrazu, kterou je nutno určitými, způsoby vykompenzovat. Tato kompenzace je mimořádně obtížná a přitom vždy více či méně nedokonalá, což se projevuje různým geometrickým zkreslením při projekci. Mezi nevýhody způsobu nutno počítat především značné světelné ztráty, protože se využívá jen malé části předlohy ve tvaru mezikruží. Navíc, pokud se obraz nepromítá na sférické zrcadlo kolmo zespodu, ale z boční strany prostoru, je pod sférické zrcadlo nutno umístit ještě další ploché zrcadlo. Toto ploché zrcadlo však zastiňuje část horizontu, a vylučuje tak uskutečnění nepřerušené projekce v rozsahu celých 360°. Konečně je známo panoramatické promítání pomocí jediného projektoru, u kterého světelné paprsky jsou sférickým zrcadlem upraveny paralelně ve svazek kruhového průřezu, který dopadá na zrcadlo tvaru kužele s konkávním průběhem stěny, jehož vrcholem prochází osa uvedeného svazku rovnoběžných paprsků světla a jehož průměr základny se rovná průměru průřezu tohoto svazku. Zrcadlo ve tvaru kužele odráží paprsky světla na něj dopadající odstředně v pravém úhlu přes obraz nasnímaný na filmové smyčce, která jako válec obepíná zrcadlový kužel v rozsahu 360° a dále přes toroidní čočku konvexního tvaru, upravenou prstencovitě kolem smyčky promítaného filmu, na válcovou promítací plochu. Nevýhodou zařízení je jeho nákladná výroba.To date, panoramic images up to 360 ° have usually been used with multiple projector systems that project the individual projected parts of the overall panoramic image to the front. These individual projectors were either located behind the cylindrical projection screen and each projected its image through an opening in the projection screen onto the opposite portion of the cylindrical projection screen, or the projectors were star-shaped in the center of a circular auditorium bounded by a cylindrical or polyhedral screen. image onto said cylindrical or polyhedral screen. In order to reduce the perceptibility of the vertical connection of individual sections projected by individual projectors, the projectors had to be equipped with special masks, the number of projectors used had to be at least one third higher than the number corresponding to the normal width of the projected image. However, even the use of an increased number of projectors has never ensured an absolutely accurate traceability of the individual projected images, hence an absolutely perfect perception of the overall panoramic image; it has never been possible to exclude deviations of individual projectors, especially deviations in their optical and lighting systems and an inevitable accompanying phenomenon of series production of projectors and which multiply their negative effects especially when projected on a large screen. In addition to the technical imperfection of the resulting overall panoramic image, a major disadvantage of this method of projection is the economic cost of the equipment required. Furthermore, methods and devices are known in which the panoramic projection is effected by projection using a single medium-spherical or aspherical mirror (usually on the ceiling of a hall). While this method requires only a single projector to ensure perfect continuity of the overall image, however, by projecting the planar surface of the projected image onto a projection surface with a spherical or aspherical mirror, the image is distorted and must be compensated in certain ways. This compensation is extremely difficult and at the same time more or less imperfect, resulting in various geometric distortions in projection. The disadvantages of the method are, in particular, considerable light losses, since only a small part of the annulus-shaped pattern is used. In addition, if the image is not projected onto the spherical mirror perpendicularly from below but from the side of the space, an additional flat mirror must be placed below the spherical mirror. However, this flat mirror overshadows part of the horizon, eliminating uninterrupted 360 ° projection. Finally, a single-projector panoramic projection is known in which the light beams are arranged in parallel with a spherical mirror in a beam of circular cross section, which impinges on a cone-shaped mirror with a concave wall whose apex passes through the beam axis. cross section of this bundle. The cone-shaped mirror reflects the rays of light incident on it at right angles through an image captured on a film loop that encircles the 360 ° mirror cone as a cylinder and then a convex-shaped toroidal lens arranged annularly around the projected film loop . The disadvantage of the device is its expensive production.

Všechny uvedené nevýhody známých zařízení pro promítání několika samostatných dílčích nebo jediného spojitého obrazu na válcovou nebo mnohosténnou promítací plochu až do 360° odstraňuje panoramatický projektor podle vynálezu, který se skládá ze zdroje světla, z válcové předlohy se záznamem obrazu, z objektivů a ze soustavy pěti zrcadel nastavených pevně, střídavě v úhlu 45° nebo 135°, proti směru svazku paprsků světla, která rotuje jako celek kolem optické osy objektivu. Prvé zrcadlo soustavy, umístěné na optické ose, odklání svazek paprsků vyzařovaných zdrojem světla v pravém úhlu z optické osy na druhé zrcadlo, umístěné mimo optickou osu, které jej opět v pravém úhlu odráží na zrcadlo třetí, nacházející se proti vnější straně válcové předlohy se záznamem obrazu. Tímto zrcadlem je svazek paprsků světla vržen přes válcovou předlohu obrazu na čtvrté ze soustavy zrcadel, které se nachází opět na optické ose, uprostřed prostoru ohraničenéhoAll these disadvantages of the known devices for projecting several separate partial or single continuous images on a cylindrical or polyhedral projection screen up to 360 ° are eliminated by the panoramic projector according to the invention, which consists of a light source, a cylindrical image recording device, lenses and five mirrors set fixed, alternately at an angle of 45 ° or 135 °, against the direction of the beam of light that rotates as a whole around the optical axis of the lens. The first mirror of the system, located on the optical axis, deflects the beam emitted by the light source at right angles from the optical axis to the second mirror, located off the optical axis, again reflecting it at right angles to the third mirror opposite the outer side of the recording document image. With this mirror, the beam of light is thrown over a cylindrical pattern image on the fourth of the array of mirrors, again located on the optical axis, in the center of the space bounded

CS 271106 81 válcovou předlohou obrazu. Zde je svazek paprsků světla odražen opět v pravém úhlu do objektivu. Po. projití objektivem dopadá konečně svazek paprsků světla, který již nese obraz, na páté zrcadlo, tento obraz vytvořený objektivem podle válcové obrazové předlohy vrhá na válcovou nebo mnohostěnnou promítací plochu jako nekonečnou množinu dílčích částí obrazu, které se na promítací plochu promítají spojitě a jsou divákem vnímány jako jediný, nepřerušený, celkový obraz.CS 271106 81 cylindrical image pattern. Here, the beam of light is reflected again at right angles into the lens. After. finally, the beam of light already carrying the image falls onto the fifth mirror, casting the lens image according to a cylindrical pattern onto a cylindrical or polyhedral screen as an infinite set of sub-portions of the image projected continuously onto the screen and perceived by the viewer as the only, uninterrupted, overall picture.

Výhodou zařízení podle vynálezu je, že jím promítaný obraz nevykazuje žádné tvarové zkreslení, ani vertikální přerušování výsledného celkového obrazu. Celkový obraz nemá rovněž ani žádnou z ostatních vad, které se и známých zařízení projevují, jako např. odchylky v barevném podání, kontrastu, v ostrosti apod. jednotlivých částí celkového obrazu, promítaných jednotlivými projektory. Další výhodou zařízení podle vynálezu je, že plně využívá celou plochu obrazové předlohy, přičemž jednotlivé nové obrazy lze podle volby buď se zacloněním, nebo viditelně bez omezení měnit známými způsoby výměny obrazových předloh. Mimořádnou výhodou projektoru podle vynálezu je, že se skládá ze známého, výrobně i ekonomicky nenáročného zdroje světla a objektivu běžné konstrukce, jakož i ze sady výrobně i ekonomicky nenáročných plochých zrcadel, které v důsledku malé hmotnosti a malých rozměrů nevyžadují pro uskutečnění požadované rotace mimořádně náročný pohonný mechanismus .An advantage of the device according to the invention is that the projected image shows no shape distortion or vertical interruption of the resulting overall image. Also, the overall picture has no other defects that are known to the known devices, such as variations in color, contrast, sharpness, etc. of individual parts of the overall image projected by individual projectors. A further advantage of the device according to the invention is that it fully utilizes the entire surface of the image template, whereby individual new images can optionally be changed either by screening or visibly without limitation by known methods of image exchange. A particular advantage of the projector according to the invention is that it consists of a well-known light source and lens of conventional construction, as well as a set of low-cost flat mirror mirrors which, due to their small weight and small dimensions, do not require extremely demanding rotation drive mechanism.

Příkladné provedení panoramatického projektoru podle vynálezu je schematicky znázorněno na výkresu.An exemplary embodiment of a panoramic projector according to the invention is shown schematically in the drawing.

Podle příkladného schematického znázornění je panoramatický projektor, skládající se ze zdroje světla JL, objektivu 2, válcové obrazové předlohy 2 a válcové promítací plochy opatřen soustavou zrcadel 2» á* Z, 8.» nastavených pevně proti směru svazku paprsků světla vyzařovaného ze zdroje světla 2> střídavě v úhlu 45°nebo 135°, která jako celek rotuje okolo optické osy 10. Přitom prvé zrcadlo soustavy se nachází na optické ose 10, druhé zrcadlo 6 mimo optickou osu 10 proti prvému zrcadlu 2» třetí zrcadlo 2 mimo optickou osu 10 vně obrazové předlohy 2 proti čtvrtému zrcadlu 8l> nacházejícím se na optické ose 10, a konečně páté zrcadlo 2 nacházející se na optické ose 10 uprostřed prostoru ohraničeného válcovou promítací plochou 2» přičemž mezi zrcadly 2 ^a 2 ^{se na} optické ose 10 nacházi objektiv 2.According to an exemplary schematic representation, a panoramic projector consisting of a light source J1, a lens 2, a cylindrical image pattern 2 and a cylindrical projection screen is provided with a set of mirrors 2 »a * Z, 8» fixed firmly against the beam direction > alternately at an angle of 45 ° or 135 °, which as a whole rotates about the optical axis 10. The first mirror of the system is located on the optical axis 10, the second mirror 6 is outside the optical axis 10 opposite the first mirror 2 of the original image 2 to the fourth mirror 8 l> located on the optical axis 10, and finally the fifth mirror 2 situated on the optical axis 10 of the middle cylindrical space defined by the projection surface 2 »wherein between mirrors 2 ^and 2 ^{on the} optical axis of the lens 10 is located on the 2nd

Svazek paprsků světla 11, vyzařovaný zdrojem světla 2» J^e prvým zrcadlem 2 odkláněn o 90° z optické osy 10 na druhé zrcadlo 6 a jím opět o 90° na třetí zrcadlo 7_. Třetí zrcadlo 2 vrací svazek paprsků světla 11 přes válcovou obrazovou předlohu 2 zpět na optickou osu 10 na čtvrté zrcadlo 8, které jej po odražení o 90° směruje do objektivu 2. Obraz vytvořený objektivem 2 dopadá na páté zrcadlo 2> kterým je vrhán na válcovou promítací plochu 4.Light beam 11 emitted by the light source 2 ^»e J by the first mirror 2 is deflected by 90 ° from the optical axis 10 to a second mirror 6, and it once again 90 degrees to a third mirror 7_. The third mirror 2 returns the beam of light 11 through the cylindrical image 2 back to the optical axis 10 onto the fourth mirror 8, which, after bending it 90 °, directs it into the lens 2. The image formed by the lens 2 impinges on the fifth mirror 2 screen 4.

Panoramatický projektor podle vynálezu může nalézt výhodné uplatnění jako účinný a ekonomicky nenákladný prostředek pro vytváření panoramatických obrazů na částečném i úplném horizontu 360°, jakož i nejrůznějších efektových projekcí při audiovizuálním předvádění v divadlech, v různých typech trenažérů, dioramatech, planetáriích, v parcích lidové zábavy a v radě dalších oblastí. Zejména může být s výhodou používán v projekci nespojitých obrazů, jako jsou např. proměnlivé kulisy apod. Lze jej s výhodou využít i к promítání pohyblivého obrazu.The panoramic projector according to the invention can find advantageous application as an efficient and economically inexpensive means for creating panoramic images on a partial and full 360 ° horizon, as well as various effect projections in audiovisual performances in theaters, various types of simulators, dioramas, planetariums, folk entertainment parks and in a number of other areas. In particular, it can be advantageously used in the projection of discontinuous images, such as variable scenes, etc. It can also be advantageously used for projecting a moving image.

Claims

A panoramic projector for projecting an image onto a cylindrical or polyhedral projection screen up to 360 °, consisting of a light source, a cylindrical image recording device, a lens and a cylindrical or polyhedral projection screen, characterized in that in the beam path of light (11) radiated by a light source (1), there is a set of five mirrors

OS 271106 01 (5 to 9), set in opposite directions to the beam of light (11) alternately at an angle of 45 ° and 135 °, which is rotatable as a whole about the optical axis (10) of the lens (2) when the first mirror (5) located on the optical axis (10), a second mirror (6) outside the optical axis (10) opposite the first mirror (5), a third mirror (7) outside the optical axis (10) opposite the second mirror (6) outside the image original (3), a fourth mirror (8) on the optical axis (10) in the middle of the space bounded by the image (3) against the third mirror (7) and finally a fifth mirror (9) located on the optical axis (10) in the middle of the space bounded by the cylindrical projection surface (4) wherein a lens (2) is disposed on the optical axis (10) between the fourth mirror (0) and the fifth mirror (9).