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Die
Erfindung betrifft Medienfassaden zur Bildwiedergabe von Licht-
und Bildprojektionen, bestehend mindestens aus Reflektoren für projiziertes Licht
aus auf die Gebäude
gerichteten Projektoren und Reflektoren zur Umlenkung von Tageslicht.
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Es
ist bekannt, Fassaden als Medienfassaden zu nutzen, indem Lichtbilder
auf Fassaden projiziert werden. Es ist auch bekannt, lamellenförmige Reflektoren
zur Lichtumlenkung von Sonnenlicht in Fassadenebene zur verbesserten
Innenraumausleuchtung oder zum Schutz vor Sonne anzuordnen. Weiterhin
ist bekannt, Glasfassaden weiß oder
farbig zu bedrucken, wobei die Bedruckung von innen oder von außen angestrahlt
und die Fassade zur sogenannten Medienfassade wird, indem die bedruckten Punkte
aufleuchten. Das Aufleuchten erfolgt durch Lichteinwirkung von oben
oder durch Bestrahlung mit künstlichem
Licht von unten. Es ist weiterhin vorstellbar, bahnförmiges Material
in Form von Rollos in der Fassade als Lichtreflektoren zu nutzen.
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Der
Nachteil all dieser Konzepte ist der Mangel an Multifunktionalität. Bestrahlt
man eine bedruckte Glasfassade von außen mit einem Lichtbild, so
schaut der Nutzer von innen in den Projektor und wird geblendet.
Außerdem
erscheint das projizierte Farbbild im Innenraum. Wird im Innenraum
gleichzeitig das Licht gezündet, überstrahlt
dies das Licht in der Fassade, das projizierte Lichtbild ist infolge Überstrahlung
nicht mehr erkennbar. Werden Rollos als Bildschirme genutzt, ist
die Durchsicht von innen nach außen verhindert. Somit fehlt
es allen bisherigen Konzepten von Medienfassaden an der Gleichzeitigkeit
folgender Funktionen und Eigenschaften:
- – Fassade
als Projektionsfläche
ohne optische Beeinflussung des Innenraums
- – Unabhängige Innenraumnutzung
und Innenraumbeleuchtung ohne lichttechnische Beeinträchtigung
der Bildschirmfunktion der Fassade
- – Gute
Durchsicht
- – Verbesserte
Innenraumausleuchtung mit Tageslicht.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, Medienfassaden mit Hilfe von
Reflektoren zu ermöglichen,
die eine Bildprojektion aus dem Straßenraum auf die Fassaden erlauben,
ohne dass hierdurch einerseits die Innenraumnutzung gestört, noch
andererseits durch Lichteffekte aus dem Innenraum die Bildprojektion
auf die Fassade gestört
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung erfüllt.
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Der
Vorteil der Erfindung ist die Gleichzeitigkeit einer Vielzahl komplexer
lichttechnischer Funktionen einer durchsichtigen Fassade mit Hilfe
von Reflektorlamellen, die an ihrer Oberseite tageslichttechnische
Aufgaben, wie das Einlenken von Tageslicht zugunsten einer verbesserten
Innenraumausleuchtung und/oder das Ausblenden der Sonne zugunsten eines
Sonnen- und Überhitzungsschutzes
ermöglichen
und mit ihrer Unterseite aus gebäudenaher
Betrachterposition gleichzeitig eine geschlossene Bildempfängerfläche für aus dem
Straßenraum
projizierte Lichtbilder bilden und darüber hinaus gleichzeitig eine
Durchsicht aus dem Gebäude
bzw. aus bestimmten Blickpositionen in das Gebäude zulassen.
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Weitere
Vorteile werden anhand der Figuren erläutert: Es zeigt 1 einen
Gebäudeschnitt
mit verschiedenen Betrachterpositionen und einem Projektionsstandort
auf die Medienfassade.
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2 zeigt
den Aufbau der Bildprojektionsebene in der Medienfassade.
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2a zeigt
ein Detail der Reflektorlamellen.
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3 zeigt
die Innenraumbeleuchtung aus der Fassade.
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4 zeigt
die tageslichttechnische Umlenkfunktion der Reflektoren.
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Die 4a zeigt
die Reflektorlamellen im großen
Maßstab.
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Die 4b zeigt
eine gezahnt ausgeformte Spezialreflektorlamelle.
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5 zeigt
die Reflektoren in umgedrehter Positionierung als Lichtlenker für die Beleuchtung aus
dem Straßenraum
zurück
in den Straßenraum.
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5a zeigt
ein Lamellendetail.
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Die 5b zeigt
die Zonierung eines Hochhauses in verschiedene Funktionen und Funktionsbereiche
der Medienfassade.
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Die 6 zeigt
die Medienfassade mit ihren verschiedenen Betrachtungsrichtungen.
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7a zeigt
einen detaillierten Schnitt durch die Reflektorlamellen mit Funktionsangaben
als Medienfassade.
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7b zeigt
eine Vergrößerung der
Reflektorlamellen mit den Lichtumlenkeffekten, bezogen auf Tageslicht
und künstliche
Beleuchtung.
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Die 8, 9, 10 und 11 zeigen verschiedene
Betrachterpositionen der Medianfassade von innen und außen.
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12, 13, 14 und 15 zeigen verschiedene
Beleuchtungsszenarien in der Fassade.
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1 dient
der Erläuterung
der Blickpositionen 13, 14 in eine Medienfassade 9 vom
Erd- bis zum obersten Geschoß und
zeigt das Gebäude 10 im Querschnitt
mit der Licht- und Bildprojektion. Zu erkennen sind die einzelnen
Etagen. Die Projektionsebene 11 kennzeichnet die durch
einen Projektor 12 angestrahlte Medienfassade 100.
Der Standpunkt 13 zeigt die Blickposition eines gebäudenahen
Betrachters auf die Projektionsebene 11. Der Standpunkt 14 zeigt
eine Blickposition auf das Gebäude
aus größerer Entfernung.
Die Pfeile 15 in den oberen Geschossen symbolisieren gleichzeitig
die Durchsicht durch die gesamte Medienfassade von innen nach außen in allen
Geschossen.
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Der
Begriff Medienfassade bezieht sich auf die gesamte Fassade und verschiedene,
mediale Funktionen, die nachfolgend erläutert werden.
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2 zeigt
einen Ausschnitt der Hochhaus-Medienfassade über die Etagen 20 bis 25.
Vor der Glasfassade 26 sind die Reflektoren 27 angeordnet,
die einen in eine vertikale Ebene linear versetzten schuppenförmigen Bildschirm 28 als
Projektionsebene bilden, auf den mittels eines außerhalb
des Gebäudes
angeordneten Bildprojektors 29 Bildprojektion durch projiziertes
Licht 100 wie Filme, Dias, Farbszenarien usw. zum Beispiel
zum Zweck der Werbung oder als Informationstafel projiziert wird. Die
Bildschirmfunktion der Lamellen ist durch die gepunkteten Linien 30, 31 in 2a gekennzeichnet. Eine
ausschließliche
Betrachtung der projizierten Bilder ergibt sich aus einer Position
lotrecht zur Projektionsebene 28. Der Winkel der Projektionsebene 28 entspricht
dem Lamellenwinkel β zur
Horizontalen H in 2a. Diese nach unten geneigte
Positionierung der Reflektoren ist ein erfindungswesentlicher Vorteil: Die
schuppenförmigen
Reflektoren sind gegenüber der
Zenit- und Himmelstrahlung selbstbeschattend, erscheinen daher dunkler
als eine vertikale Projektionsebene und eignen sich – weil abgedunkelt – besonders
gut als Bildschirm in der Fassade, auch bei Tageslicht! Die Reflektoren 27 erzeugen
an der Innenraumdecke einen Schatten 112, am Beispiel des Raumes 24 dargestellt.
Der Innenraum bleibt von den außen
an die Fassade anflutenden Lichtbildern ungestört.
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Aus
einer Position 33 sind erfindungsgemäß zwei Szenarien erkennbar:
Der Innenraum bzw. eine zweite Bildebene 34 hinter der
Projektionsebene der Lamellen 26. Mit zunehmender Entfernung
vom Gebäude
wird die zweite Bildebene 34 immer deutlicher erkennbar,
so dass das Gebäude – je nach
Entfernung – zwei
Bildsprachen gleichzeitig spricht: Eine aufprojizierte Bild- oder
Farbsprache und eine innere, nach außen wirksame Licht-, Farb-
oder Bildsprache. Dies ist ein großer Vorteil und Überraschungseffekt der
erfindungsgemäßen Medienfassade:
Beispielsweise kann das Gebäude
in der Stadtsilhouette eine ganz eigene Licht-, Farb- oder Bildsprache
entwickeln und aus Gebäudenähe – also aus
dem Straßenraum – zum Beispiel
im unteren Teil des Gebäudes
wieder eine ganz andere Licht-, Farb- oder Bildsprache aufweisen.
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Dies
wird durch die auf Abstand zueinander in Winkelposition angeordneten
Reflektoren 30, 31 erreicht, die auch gleichzeitig
die vorteilhafte Durchsicht 40, 41 von innen nach
außen
und umgekehrt zulassen.
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Die
durch die Erfindung ermöglichten
Medieneffekte können
durch separate, zusätzliche
Projektoren 36, 37 unterstützt werden, die aus dem Innenraum
rückseitig
gegen ein helles, transluzentes Rollo als zweite Bildschirmebene 34 strahlen,
das z.B. aus dem Sturz nach unten gezogen wird und tagsüber als Blendschutzrollo
dienen mag.
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2a zeigt
die zweite Bildschirmebene 40 mit der Blickposition 41, 42 aus
großer
Entfernung und der rückseitigen
Bildprojektion 43, 44. Verzichtet man auf die
zweite Bildschirmebene 40, indem die Rollos hochgezogen
werden, ist die Blickbeziehung 50 von innen nach außen und
umgekehrt geöffnet.
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Gleichzeitig
ist durch die Reflektoren 30, 31 der Einblick
vom Gebäudeinneren
in die Projektoren 29 verhindert (2). Das
Gebäudeinnenleben
vollzieht sich ungestört
durch die von außen
angeflutete Licht-, Farb- oder Bildwelt aus dem Projektor 29.
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Die
Reflektoren sind rückseitig 38, 39 als
Tageslichtreflektoren weiß oder
metallisch reflektierend und lenken einflutendes Tageslicht und
Sonne 112 zum Innenraum. Um die direkte Sonne auszublenden,
werden die Reflektoren um ca. 90° gegen
die Sonne geschwenkt.
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Die
Multifunktionalität
unter Bezug auf die multimediale Außenwirkung der Fassade und
die ungestörte
Innenraumfunktion des Gebäudes
einerseits und die Multifunktionalität der Reflektorlamellen anderseits
mit ihren Belichtungs- und Beschaffungsfunktionen sowie ihren Bildschirmfunktionen
in Abhängigkeit
von den Betrachterpositionen aus dem Straßenraum oder in der Stadtsilhouette
ist der eigentliche Erfindungsgedanke. Hier vereinen sich die Architektursprache
mit der strukturellen Fassadengestaltung der Lamellen und/oder Glasgestaltung
des Gebäudes
(Architekt) mit der Lichtgestaltung der Fassade (Lichtplaner) und
der Klimafunktionen der Fassade (Bauphysiker) sowie der Funktion
der Fassade als Werbefläche
(Medienplaner) im städtebaulichen
Kontext (Städtebau).
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3 zeigt
eine weitere Ausgestaltung und Multifunktionalität der Fassade in der Nacht:
Die Leuchten 52-55 in der Fassade strahlen weißes oder farbiges
Licht an die Innenraumdecke in Fassadennähe. Aus großer Entfernung 51 ist
die gläserne
Medienfassade daher in heller oder farbiger Ausstrahlung zu erkennen.
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Durch
eine schwenkbare Anordnung der Reflektoren kann bei flacher Anstellposition
der Reflektoren der erfindungsgemäße Effekt auch so verändert werden,
dass die Innenraumwirkung schon aus näherer Entfernung erlebbar ist,
wobei dann vorzugsweise Reflektoren aus 4b Verwendung
finden.
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4 und 4a zeigen
die Doppelfunktion der Reflektoren: Die Reflektoren 60, 61 sind
auf der Oberseite 120, 121 spiegelnd oder zumindest
metallisch glänzend
und auf der Unterseite 122, 123 weiß ausgebildet.
Die weiße
Unterseite bildet je nach Bestrahlungswinkel α durch die Projektoren einen
Bildschirm, während
die Reflektoren an der Oberseite Sonnen- und Tageslicht 62 bis 65 an
die Innenraumdecke 66 bis 69 umlenken.
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Die
Reflektoren 60, 61 sind in der Figurdarstellung
als Konkav-/Konvex-Lamellen ausgebildet. Die geometrische Form der
Lamellen ist jedoch hierauf nicht beschränkt. So können die Lamellenreflektoren 60, 61 auch
an ihrer Oberseite konvex und unten konkav oder dreidimensional
auf beiden Seiten konvex ausgebildet sein.
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Zur
Abgrenzung gegenüber
handelsüblichen Jalousielamellen
sei erläutert,
dass diese üblicherweise
90° gegen
die Sonne geschwenkt sind, so dass einfallendes Sonnenlicht ausgeblendet
wird und von unten aus dem Straßenraum
ein Einblick in das Gebäude
ermöglicht
ist. Der Vorteil ist, dass die überhitzende
Sonne ausgeblendet wird. Der Nachteil ist, dass die üblichen
Jalousien nicht gleichzeitig als Medienfassade dienen können.
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Besonders
interessant ist daher eine zahnförmige
Strukturierung der Lamellenoberflächen gemäß 4b, durch
die weitere, vorteilhafte Effekte erzielbar sind: Die Zahnflanken
auf der Unterseite lassen eine optimierte Bestrahlung als Bildschirm
zu und entblenden die Lamellenansicht vom Innenraum, indem die angewinkelten
Zahnflanken aus der Innenraumbetrachtung beschattet sind.
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An
der Oberseite lassen sich durch eine zahnförmige Strukturierung verbesserte
Lichtumlenkeffekte an die Decke erzielen. Auch hier erfolgt durch
die zahnförmige
Ausbildung eine Entblendung bei Betrachtung der Lamellen von innen.
Durch eine entgegengesetzte Neigung der Zahnflanken lassen sich
bei Flachlamellen unterschiedliche Reflexionsebenen 70, 71 mit
spezifischen Lichtumlenkeffekten erzielen. Durch eine geänderte Zahnausbildung,
beispielsweise durch eine steilere Neigung β2 der
sonnenbestrahlten Zahnflanken lässt
sich die Sonnenenergie sogar ausblenden, um das Gebäude vor Überhitzung
zu schützen.
Je nach Konstruktion und Neigung der Zahnflanken 70, 71 kann
die Lamelle auch in eine flache Position, z.B. wie in 3 gedreht
werden und auf der Lamellenoberseite dennoch lichtausblendend und
auf der Unterseite Bildschirmfunktionen zum Straßenraum übernehmen. So kann es durchaus
vorteilhaft sein, den Winkel β2 zur Horizontalen steiler oder flacher und
den Winkel β1 kleiner, – also auch mit negativem Vorzeichen – zu wählen. Es ist
durchaus sinnvoll, den Winkel γ zwischen
den Zahnflanken auch größer, z.B.
mit 90° anzunehmen. Die
Neigung der Zahnflanken wird auch am Beispiel einer Makrostruktur
zu 7a und 7b erläutert.
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Während glatte
Reflektoren unter Berücksichtigung
von Verschmutzung auch auf der Gebäudeaußenseite angeordnet werden
können,
sollten die zahnförmigen
Reflektoren hinter einer Glasebene im Isolierglas oder im Innenraum
angeordnet werden.
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Die
Lamellengröße 72 kann
beliebig gewählt werden.
Außen
liegende Lamellen können
z.B. bis zu 1 m Lamellenbreite oder mehr haben. Im Isolierglas eingebaute
Lamellen reduzieren sich auf 15-20 mm Breite – oder kleiner. Auch die zahnförmige Ausbildung
der Lamellen kann je nach Herstellungsverfahren bis auf eine Mikrostrukturgröße mit Zahnflanken < 0,1 mm reduziert
oder großmaßstäblicher
ausgebildet werden.
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In 5 ist
eine weitere vorteilhafte Anwendung der Fassade gezeigt: Die Lamellen
aus 4 und 4a sind
um > 90° geschwenkt
und bilden jetzt Reflektoren für
Außenstrahler 75.
Die Strahlen 76 treffen auf die metallisch glänzende Lamellenseite 91 und
lenken das Licht 77 in den Straßenraum zurück. So dient die Medienfassade
oder Teile der Fassade auch als Lichtreflektor zur Straßen- oder
Platzbeleuchtung. Die weiße
Unterseite 92 ist jetzt nach oben gedreht.
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An
Hochhäusern
kann eine Medienfassade gleichzeitig sehr unterschiedliche Funktionen
erfüllen. 5b zeigt
die Zonierung der Fassade in eine Zone a zur Straßenbeleuchtung,
eine Zone b als Bildschirm, z.B. für Werbung, und eine Zone c
für eine Fernwirkung
des Gebäudes
in einer Stadtsilhouette. Der Begriff Medienfassade umfasst alle
Zonen a, b und c. Die Medienfassade erlaubt die Gleichzeitigkeit unterschiedlicher
Funktionalitäten
innerhalb einer Fassade.
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6 zeigt
nochmals die verschiedene Blickposition in die Medienfassade oder
aus dem Gebäude
sowie die tageslichttechnischen Umlenkfunktion der Lamellen zur
verbesserten Raumausleuchtung und zum Schutz vor Überhitzung
und zwar für eine
ortsfeste Anordnung von Spiegelreflektoren aus 7.
Diese Reflektoren, die allerdings auch schwenk- und raffbar aufgehängt sein
können,
sind gekantet und bilden unterschiedlich ausgerichtete Wirkungsebenen,
wie bereits anhand von 4b für die gezahnte, mikrostrukturierte
Lamelle erläutert.
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7a zeigt
einen solchen Reflektor 79, der im M 1:1 ca. 20 mm Breite
aufweist und vorteilhafter Weise zwischen zwei Scheiben 80, 81 z.B.
in einem Isolierglas angeordnet ist. Der Reflektor 79 weist
mit einem Reflektorteil 82 in einem Winkel β1 zur
Horizontalen auf die Straßenebene
und bildet den Bildschirm für
einen Projektor 83 aus 6, der gegenüber der
Zenitstrahlung beschattet ist. Der Reflektorteil 84 in
einem Winkel β2 dient der Auslenkung von direkter, überhitzender
Sonneneinstrahlung 100 auf die Medienfassade. Der Reflektorteil 85 dient
der Einlenkung von Tageslicht 101 zur verbesserten Raumausleuchtung.
Der Reflektorteil 86 dient der Umlenkung künstlicher
Beleuchtung in der Fassade, wie in 3 dargestellt.
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Zwischen
den Reflektoren 79 ergeben sich, wie in 7 zu
sehen, in einer vorteilhaften Horizontalpositionierung Durchblicke 94, 97,
die eine Durchsicht von innen nach außen und von außen nach
innen zulassen. Innenraumseitig ist ein Blendschutzrollo 92 angeordnet,
das als zweite Bildschirmebene gemäß den Erläuterungen zu 40, 43 aus 2 und 2a dient.
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Der
Vorteil dieser spezifischen, gegensätzlichen Verdrehung der Reflexionsebenen 82 und 84 ist die
eindeutige Orientierung der Bildebenen, wie bereits anhand der 4b erläutert: Der
Reflektorteil 82 für
projiziertes Licht bildet eine eindeutige Orientierung auf die Straßenebene.
Lichtreflexe aus dem Projektor auf den Reflektorteil 82 dringen
nicht in den Innenraum ein. Umgekehrt dient die um ca. 90° versetzte
Reflexionsebene des Tageslichtreflektors 84 der Ausblendung
der überhitzenden
Sonne. Von innen anflutende, künstliche
Beleuchtung auf den Reflektorteil 86, wie anhand von 3 erläutert, stört nicht
das Lichtbild auf dem Reflektorteil 82. Die Reflektoren
beschatten sich gegenseitig. Um Spiegelungen der unterschiedlichen
Bildebenen in den Glasscheiben zu vermeiden, können entspiegelte Gläser verwendet
werden.
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In 7b sind
die Blickwinkel auf die verschiedenen Projektionsebenen angegeben.
Blickwinkel < α2 aus
großer
Entfernung geben den Blick 94 auf die zweite Bildschirmebene 92 oder
in den Innenraum frei. Blicke 95 im Winkel > α2 und < α1 ermöglichen
eine optimale Wahrnehmung der auf die Fassade projizierten Bilder 96.
In horizontaler Blickrichtung 97 ergibt sich die beste
Durchsicht von innen nach außen
zwischen den Reflektorlamellen 90, 91.
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Die 7c, 7d, 7e, 7f, 7g zeigen
weitere Ausgestaltungen der Erfindung mit v- oder w-förmigen ersten,
zum Außenraum
orientierten Teilstücken
und unterschiedlichen Lichtreflektoren zum Innenraum. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf die erläuterten
zahnförmigen
oder makrostrukturierten, v- oder w-förmigen, gefalteten Lamellenformen
beschränkt,
so kann die Lamelle auch dreieckig wie gemäß 7f oder 7g ausgebildet
sein.
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Die 8 bis 11 zeigen
die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung:
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8 gibt
aus großer
Entfernung den Blick auf die zweite Projektionsebene frei, die von
innen mit dem Coca-Cola-Schriftzug bespielt wird.
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9 zeigt
einen Blick bei Annäherung
an das Gebäude.
Neben der zweiten Bildebene wird das auf die Lamellen projizierte
Bild auf den Reflektorteil 82 aus 7a zunehmend
deutlicher. Die Projektionsebene 92 verschwindet.
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10 zeigt
aus geringer Entfernung den Blick ausschließlich auf die Reflektorebene 82 als 7a.
Beispielhaft ist das Bild eines Skateboardfahrers aufprojiziert.
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11 zeigt
die Durchsicht von innen nach außen, ohne dass störende Bild-
und Lichtreflexe der von außen
auf die Medienfassade reflektierten Bilder erkennbar werden.
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Die 12 bis 15 zeigen
unterschiedliche Belichtungsszenarien der Fassade, wie sie bei Innenraumbeleuchtung
gemäß 3 aus
größerer Entfernung
zur Medienfassade in der Stadtsilhouette erlebbar ist. Die Beleuchtung
wird z.B. raumweise wie in 14 und 15 oder
geschoßweise
wie in 12 und 13 gezündet. Unterschiedliche Farbszenarien
sind möglich.