DE1254455B

DE1254455B - Installation on cinema projectors with low frame rates

Info

Publication number: DE1254455B
Application number: DEG43510A
Authority: DE
Inventors: Stuart Henry Rutherford
Original assignee: General Precision Systems Ltd
Current assignee: General Precision Systems Ltd
Priority date: 1964-05-06
Filing date: 1965-05-05
Publication date: 1967-11-16

Description

Einrichtung an Kinoprojektoren niedriger Bildfrequenz Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an Kinoprojektoren niedriger Bildfrequenz unter Verwendung eines Filmbandes, bei dem die Inhalte aufeinanderfolgender Einzelbilder im Sinn einer Bewegung in Aufnahmerichtung von unterschiedlicher Vergrößerung sind.Installation on cinema projectors with low frame rates The invention relates to a device using low frame rate cinema projectors of a film tape with the contents of successive individual images in mind a movement in the recording direction are of different magnification.

Derartige Einrichtungen werden dazu verwendet, einem Betrachter dessen angenommene Fahrt entlang einem vorbestimmten Weg durch eine äußere Szenerie zu simulieren. Der Blick des Beobachters ist dabei in Richtung der angenommenen Bewegung und nicht quer dazu gerichtet. Bei derartigen Einrichtungen besteht der Nachteil, daß die Bewegung ruckartig zu erfolgen scheint, da die Bildfrequenz der Projektion unangemessen niedrig und/oder die Bewegung der Szenerie zwischen aufeinanderfolgenden Bildern des Filmes unangemessen groß ist. Diese Schwierigkeit kann z. B. bei einer Einrichtung zur Schulung von Lokomotivführern auftreten, bei der der Beobachter durch seine Windschutzscheibe die Projektion eines Kinofilmes mit dem sich nähernden Schienenstrang -und der dazugehörigen Szenerie beobachtet. Der Schüler betätigt simulierte Zugsteuerungen und reguliert so seine scheinbare Geschwindigkeit (einschließlich Anfahren und Bremsen), indem er in Wirklichkeit in entsprechender Weise die Bildfrequenz, mit der der Projektor läuft, reguliert. Der Einfachheit halber soll die Erfindung in Verbindung mit einer derartigen Schulungseinrichtung beschrieben werden.Such facilities are used to a viewer of assumed drive along a predetermined route through an external scene simulate. The observer's gaze is in the direction of the assumed movement and not directed across it. Such facilities have the disadvantage that the movement seems to be jerky because of the image frequency of the projection inappropriately low and / or the movement of the scenery between successive ones Images of the film is inappropriately large. This difficulty can e.g. B. at a Facility for the training of locomotive drivers occur at which the observer through his windshield the projection of a movie with the approaching one Rail track - and the associated scenery observed. The student actuates simulated train controls, thus regulating its apparent speed (including Starting and braking) by actually setting the frame rate, with which the projector runs. For the sake of simplicity, the invention is intended in connection with such a training facility.

Bei Langsamfahrt im unteren Teil des Geschwindigkeitsbereichs erzeugt nicht nur die übliche Projektionsblende ein unannehmbares Flimmern, vielmehr erscheint der Film dann als Folge von stehenden Bildern, so daß die zugehörige Bewegung unangemessen stoßartig erscheint. Das Flimmern kann durch einen bekannten Projektormechanismus reduziert werden, der eine Filmverschiebung von dem einen Bild zum nächsten in einem Zeitintervall bewirkt, das gleichmäßig kurz ist, ganz gleich, wie hoch die Bildfrequenz ist, d. h. ganz gleich, wie lang die Verweilzeit jedes Bildes in dem Projektionsbereich ist.Generated when driving slowly in the lower part of the speed range not only does the usual projection screen produce an unacceptable flicker, it appears the film then as a sequence of still images, making the associated movement inappropriate appears jerky. The flicker can be caused by a known projector mechanism that is a film shift from one frame to the next in one Time interval causes that is equally short, no matter how high the frame rate is, d. H. no matter how long the dwell time of each image in the projection area is.

Flimmern kann auch dadurch wesentlich verringert werden, indem ein Mechanismus für laufenden Film ohne Blende verwendet wird, bei dem ein sich drehendes, polygonales Prisma ein überlappendes Ineinanderfließen jedes Bildes in das nächste ohne Lichtunterbrechung bewirkt.Flicker can also be reduced significantly by adding a Mechanism for running film without a shutter is used, in which a rotating, polygonal prism an overlapping merging of each image into the next causes without interruption of light.

Solche Einrichtungen vermeiden jedoch nicht den visuellen Eindruck einer ruckartigen Fahrt bei niedrigen Geschwindigkeiten. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen Effekt zu verringern oder weitgehend zu vermeiden.However, such devices do not avoid the visual impression jerky travel at low speeds. The invention therefore lies the underlying task is to reduce this effect or to avoid it to a large extent.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer Einrichtung eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß während der Projektion jedes einzelnen Bildes durch ein Objektiv variabler Brennweite eine Angleichung des Bildinhaltes an den des nachfolgenden Bildes erfolgt. Gemäß der Erfindung wird also ein Bild während seiner Projektionszeit so verändert, daß sich die Projektion des nächstfolgenden Bildes ohne ruckartigen Übergang anschließt. Für den Betrachter erfolgt also eine stetige Vergrößerung der projizierten Gegenstände.The object on which the invention is based is achieved in a device initially mentioned type solved in that during the projection of each individual Image through a lens of variable focal length an adjustment of the image content takes place on the following picture. Thus, according to the invention, there is an image changed during its projection time in such a way that the projection of the next Image without jerky transition. So there is one for the viewer constant enlargement of the projected objects.

Das Objektiv zur Veränderung der Brennweite und Bildgröße enthält eine Linse, die zweckmäßigerweise mit dem Antriebsmechanismus des Kinoprojektors für das Filmband gekoppelt ist und dadurch im Takt der Bildfrequenz zyklisch schwingend eingestellt wird.The lens for changing the focal length and image size contains a lens that is conveniently connected to the drive mechanism of the cinema projector is coupled for the film tape and thereby oscillating cyclically in time with the frame rate is set.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing.

F i g. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Projektoranordnung gemäß der Erfindung, und F i g. 2 A, 2 A' und 2 B zeigen drei aufeinanderfolgende Schritte des mit der Einrichtung gemäß F i g. 1 projizierten Bildes. Der Projektor (F i g. 1) besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 mit einer Transportvorrichtung, durch die der Kinofilm 2 intermittierend durch das in herkömmlicher Weise beleuchtete Bildfenster bewegt wird, damit es mittels eines Projektionsobjektivs 4 auf einen Projektionsschirm 3 geworfen wird. Eine Eingangswelle 5 des Antriebsmechanismus wird von einem Motor 6 angetrieben, dessen Geschwindigkeit über eine Steuerverbindung 7 mittels einer Steuerung 8 für einen Fahrer einstellbar ist. Die Steuereinrichtung 8 besteht in der Praxis aus einer Geschwindigkeitssteuerung in einem nachgebildeten Steuerhaus einer Lokomotive (nicht dargestellt), von dem aus der zu schulende Fahrer den projizierten Film durch seine Windschutzscheibe betrachten würde. Der von der Welle 5 angetriebene Mechanismus bewirkt, daß jedes Filmbild für eine Zeitspanne, die von der Drehgeschwindigkeit der Welle 5 abhängt, in dem Projektionsstrahlengang verbleibt. Die nachfolgende Verschiebung des Bildes, um das nächste Bild in das Bildfenster zu bringen, und der zugehörige Abblendvorgang laufen gleichmäßig schnell ab, ganz gleich, wie hoch die Laufgeschwindigkeit (z. B. Bildfrequenz) ist, und zwar bis herab zum Stillstand. Geschwindigkeitsveränderliche Einrichtungen zur Durchführung dieser Vorgänge sind bereits in. der Kinotechnik bekannt, so daß eine ins einzelne gehende Beschreibung hier entbehrlich ist, ohne daß das Verständnis der vorliegenden Erfindung darunter leidet.F i g. 1 is a schematic side view of an embodiment a projector arrangement according to the invention, and FIG. 2 A, 2 A 'and 2 B show three successive steps of the device according to FIG. 1 projected Image. The projector (FIG. 1) consists essentially of one Housing 1 with a transport device through which the movie 2 intermittently is moved through the conventionally illuminated image window so that it is by means of a projection lens 4 is projected onto a projection screen 3. An input shaft 5 of the drive mechanism is driven by a motor 6 whose speed adjustable for a driver via a control connection 7 by means of a control 8 is. The control device 8 consists in practice of a speed controller in a simulated wheelhouse of a locomotive (not shown), of which from the driver to be trained the projected film through his windshield would consider. The mechanism driven by the shaft 5 causes each Film image for a period of time that depends on the speed of rotation of shaft 5, remains in the projection beam path. The subsequent shift of the image, to bring the next image into the image window, and the associated fade-out process run evenly fast, no matter how high the running speed (e.g. B. frame rate), down to a standstill. Variable speed Devices for carrying out these processes are already in. Cinema technology known, so that a detailed description is dispensable here, without that understanding of the present invention suffers.

Diese Art von Projektionsmechanismus vermeidet weitgehend das Flimmern, selbst bei niedrigen Bildfrequenzen. Wie bereits erläutert, beseitigt eine solche Einrichtung jedoch nicht den visuellen Eindruck des Springens in bezug auf die Position des Betrachters, wenn der Film einer bewegten Szene mit niederen Frequenzen projiziert wird. Die vorliegende Erfindung geht beispielsweise von einem Film aus, der mit einer aus dem Führerstand eines Lokomotivführers nach vorn gerichteten Kamera aufgenommen ist. Die Aufnahme erfolgt dabei so, daß jedes aufgenommene Bild einer zurückgelegten Wegstrecke der Lokomotive von beispielsweise 30 cm entspricht. Bei den mehr gebräuchlichen Filmprojektionsgeschwindigkeiten von ungefähr 16 Bildern pro Sekunde und aufwärts kann der Film einen guten Eindruck der fortschreitenden Vorwärtsbewegung des Betrachters geben, bei niederen Bildfrequenzen jedoch wird der Sprung im Blickpunkt bei jedem folgenden Bild beträchtlich, so daß die beabsichtigte Illusion darunter leidet.This type of projection mechanism largely avoids the flicker, even at low frame rates. As already explained, eliminates such Establish, however, not the visual impression of jumping in relation to position of the viewer when the film projects a moving scene at low frequencies will. The present invention is based, for example, on a film with a camera facing forward from the driver's cab of a locomotive driver is. The recording takes place in such a way that each recorded image has one covered Distance of the locomotive of, for example, 30 cm. With the more common ones Film projection speeds of approximately 16 frames per second and up the film can give a good impression of the progressive forward movement of the viewer give, but at lower frame rates, the jump becomes the focus of everyone's attention following picture considerably, so that the intended illusion suffers.

Bei dem Erfindungsgegenstand wird dies durch ein Objektiv 4 für veränderliche Brennweite und Bildgröße vermieden, das immer wiederkehrend automatisch so eingestellt wird, daß die Projektionsvergrößerung jedes Bildes während der Verweilzeit in dem Bildfenster progressiv vergrößert wird. Die drei Abbildungen in F i g. 2 zeigen den dadurch hervorgerufenen Effekt in bezug auf zwei aufeinanderfolgende Bilder A und B, wobei die Szenerie eine zweiwegige Schienenstrecke darstellt, die vor dem Betrachter liegt. Im Vordergrund nähert sich ein neben der Strecke angebrachtes Signal. Während sich Bild A in dem Bildfenster befindet, wird dessen projiziertes Bild auf dem Schirm progressiv um ungefähr 50 0/0 vergrößert. Das in F i g. 2 A' dargestellte Resultat wird langsam erreicht; bleibt jedoch die effektive Schirmgröße unverändert (beispielsweise wegen der unveränderten Abmessungen oder wegen einer herkömmlichen schwarzen Kante), so verschwinden die in gestrichelten Linien angedeuteten Teile in F i g. 2A' aus dem sichtbaren Bild, und das Resultat enstpricht genau der Projektion des nächsten Bildes des Filmes. In diesem Augenblick bewegt der Projektorantrieb das nächste Bild in das Bildfenster, und das Objektiv 4 springt auf seine anfängliche Einstellung zurück, so daß das Bild der F i g. 2 B auf dem Schirm erscheint. Da dieses praktisch genau mit der Fig.2A' übereinstimmt, wird ein plötzlicher Sprung im Blickpunkt zwischen den Bildern A und B vermieden.In the subject matter of the invention, this is avoided by a lens 4 for variable focal length and image size, which is repeatedly set automatically so that the projection magnification of each image is progressively enlarged during the dwell time in the image window. The three figures in FIG. 2 show the effect caused by this in relation to two successive images A and B, the scenery depicting a two-way rail route which lies in front of the viewer. In the foreground, a signal placed next to the route is approaching. While image A is in the image window, its projected image on the screen is progressively enlarged by approximately 50%. The in Fig. 2 A 'shown result is reached slowly; however, if the effective screen size remains unchanged (for example because of the unchanged dimensions or because of a conventional black edge), the parts indicated in dashed lines in FIG. 2A 'from the visible image, and the result corresponds exactly to the projection of the next image on the film. At this moment the projector drive moves the next image into the image window and the lens 4 jumps back to its initial setting, so that the image of FIG. 2 B appears on the screen. Since this corresponds practically exactly with FIG. 2A ', a sudden jump in the point of view between the images A and B is avoided.

Eine Bildvergrößerung von ungefähr 50 % ist in den Zeichnungen angenommen worden, um diesen Effekt deutlich zu machen, in der Praxis jedoch wird die Vergrößerung normalerweise weit geringer sein. Bei einem Schulungsgerät für Lokomotivführer, bei dem die Erfindung angewendet ist, wird eine Fortbewegung von 30 cm durch Vergrößerung jedes Bildes um ungefähr 20;o simuliert. Das dabei verwendete Objektiv für veränderliche Brennweite und Bildgröße braucht dabei bloß in diesem Bereich zu arbeiten und kann daher relativ einfach und robust sein.An image magnification of approximately 50% is assumed in the drawings to make this effect clear, in practice, however, the magnification usually be far less. In the case of a training device for train drivers, in which the invention is applied, a locomotion of 30 cm is made by magnification each image simulated at about 20; o. The lens used for variable The focal length and image size only needs to and can work in this area therefore be relatively simple and robust.

In F i g. 1 ist die Bewegung des Objektivs 4 der Einfachheit halber so dargestellt, daß sie durch eine drehende Kurvenscheibe 9 mit Sägezähnen erfolgt. Der Kurvenverlauf der einzelnen Zähne entspricht dabei natürlich der gewünschten Abhängigkeit. Die Kurvenscheibe selbst ist mit dem Projektorantrieb verbunden und arbeitet daher genau synchron und in Phase damit. Außerdem ist Sorge dafür getragen, daß der Betrieb des Objektivs variabler Brennweite und Bildgröße unterbrochen wird, wenn die Projektorgeschwindigkeit in den Bereich kommt, in dem sich Stöße in der Lage des Blickpunktes in keinem Fall mehr nachteilig auswirken. Bei der dargestellten Anordnung kann dies dadurch erfolgen, daß die Kurvenscheibe 9 axial verlängert ist, wobei der Kurvenverlauf sich in Achsrichtung langsam einem Zylinder annähert, so daß durch eine axiale Verschiebung mittels einer Verbindung von der Steuerverbindung 7 für die Geschwindigkeitssteuerung die Kurvenscheibe in bezug auf die auf die Linse 4 ausgeübte Bewegung langsam unwirksam wird.In Fig. 1 is the movement of the lens 4 for the sake of simplicity shown so that it is done by a rotating cam 9 with saw teeth. The course of the curve of the individual teeth naturally corresponds to the desired one Addiction. The cam itself is connected to the projector drive and therefore works exactly synchronously and in phase with it. In addition, care is taken that the operation of the lens of variable focal length and image size is interrupted, when the projector speed comes into the range where there are bumps in the Position of the point of view no longer have an adverse effect. In the illustrated Arrangement, this can be done in that the cam 9 is axially extended, with the curve progression slowly approaching a cylinder in the axial direction, see above that by an axial displacement by means of a connection from the control connection 7 for the speed control the cam in relation to the one on the lens 4 exercised slowly becomes ineffective.

Da die Verwendung des Objektivs für veränderliche Brennweite und Bildgröße in diesem Projektorsystem zu einer Änderung der Helligkeit des Bildes führt, wird zweckmäßigerweise eine Blende in der Linsenanordnung verwendet, die durch die zyklische Einstellung des Objektivs in dem Sinn betätigt wird, daß die Helligkeitsänderung verschwindet. Der Bereich der Vergrößerung von 2% jedoch bedeutet eine theoretische Helligkeitsänderung von nur ungefähr 4%. Es hat sich herausgestellt, daß diese Helligkeitsänderung so gering ist, daß eine solche zusätzliche Einrichtung nicht immer erforderlich ist.Because the use of the lens for changeable focal length and image size in this projector system leads to a change in the brightness of the image expediently a diaphragm used in the lens arrangement, which by the cyclic Adjustment of the lens is operated in the sense that the brightness change disappears. However, the range of magnification of 2% means a theoretical one Change in brightness of only about 4%. It has been found that this change in brightness is so small that such additional equipment is not always necessary is.

Die Erfindung ist zwar bisher in Verbindung mit Kinoprojektoren beschrieben worden, sie ist natürlich auch z. B. zur Betrachtung von Kinofilmen anwendbar, bei Einrichtungen, bei denen eine Fernsehabtastung erfolgt.The invention has so far been described in connection with cinema projectors been, it is of course also z. B. applicable to viewing movies, at Facilities where television scanning is performed.

Claims

Claims: 1. Device on cinema projectors with low frame rates using a film tape in which the contents of successive individual images in the sense of a movement in the recording direction of different Magnification are characterized in that during the projection of each individual Image through a lens of variable focal length an adjustment of the image content takes place on the following picture.

2. Device according to claim 1, characterized characterized in that the lens to change the focal length and image size one Includes lens that connects to the cinema projector's drive mechanism for the film tape is coupled and thereby set to oscillate cyclically in time with the frame rate will.

3. Device according to claim 2, characterized in that the lens setting in a progressive change in setting essentially during the dwell time of the film tape exists while returning to the initial setting during every movement of the film tape takes place.

4. Device according to one of the preceding Claims, characterized in that to keep the image brightness constant Bezel is provided that connects to the drive mechanism of the cinema projector for the Film tape is coupled and thereby oscillating cyclically in time with the frame rate is set.

5. Device according to claim 4, characterized in that the Aperture setting in a progressive change in setting essentially there is during the dwell time of the film tape, while a return to the initial setting occurs during each movement of the film tape.