DE1572905C - Projektor zur plastischen Darstellung umlaufender Rotationskörper - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Projektor zur plastischen Darstellung rotierender, insbesondere kugelförmiger Rotationskörper durch Bildwurf.

Für das wichtigste Anwendungsgebiet solcher Projektoren, nämlich Projektionsplanetarien, in welchen einzelne Himmelskörper in großem Maßstab gezeigt werden sollen, ist für eine möglichst wirklichkeitsgetreue Demonstration der Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit eines Himmelskörpers insbesondere eine variable Vorführgeschwindigkeit und die Vermittlung eines plastischen Eindrucks des Himmelskörpers erforderlich.

Es sind Laufbildprojektoren mit veränderlicher Vorführgeschwindigkeit für Filmstreifen mit Aufnahmen rotierender Modellkugeln bekannt. Der Regelbereich dieser bekannten Projektoren ist aber sehr beschränkt. Geschwindigkeitserhöhungen sind durch die mechanische Beanspruchung des Filmes und der Schaltelemente begrenzt, die untere Grenze der Geschwindigkeitsvariation wird durch die Verschmelzungsfrequenz gegeben. Mit einem derart kleinen Regelbereich ist es nicht möglich, die Bewegung eines Himmelskörpers im Planetarium so zu zeigen, daß sie zur Simulation von Raumflügen dienen kann. Auch der plastische Eindruck der in bekannter Weise vorgeführten Bilder läßt sehr zu wünschen übrig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, j einen diaskopischen Projektor zur vorzugsweisen j Projektion von Himmelskörpern im Planetarium zu \ schaffen, der es erlaubt, im Planetarium die Bewe- ■ gung eines Himmelskörpers, beispielsweise der Erde, | mit der Bewegung der Fixsternsphäre so synchroni- ! siert zu zeigen, wie sie der Astronaut aus einer ; Raumkapsel sieht. Die Aufgabe beinhaltet eine stufenlose Regelung der Rotationsgeschwindigkeit bis zum Stillstand. Zur Simulation einer Rollbewegung der Raumkapsel ist weiterhin eine Synchronisierung der Bilddrehung mit dem Planetariumsinstrument in zwei Achsen nötig und Aufgabe der Erfindung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination eines kontinuierlich, zweckmäßig mit regelbarer Geschwindigkeit bewegten Bildträgers, , enthaltend eine in Art einer Merkator-Projektion abgewickelt dargestellte Abbildung der Rotations- ^! körperoberfläche (Globus), mit einem Projektionsobjektiv mit — gegen die Lichtrichtung gerechnet — stark kissenförmiger Verzeichnung sowie einer möglichst nahe der Bildträgerebene angeordneten, dem äußeren Umfang des dargestellten Bildes nachgeformten Gesichtsfeldblende.

Zur Erzielung einer der gestellten Aufgabe genügenden kissenförmigen Verzeichnung verwendet man mit Vorteil ein Objektiv, das aus zwei zur eingeschlossenen Blende unsymmetrischen Teilen zusammengesetzt ist, welche mindestens je ein. meniskenförmiges Glied mit zur Blende hin konkav gekrümmten Außenflächen aufweisen.

Zweckmäßigerweise kann das Objektiv auch aus mindestens zwei nur vor der Blende stehenden Gliedern zusammengesetzt sein, deren Außenflächen zur Blende hin konkav gekrümmt sind.

Zur Anpassung der Winkelgeschwindigkeit des Himmelskörpers an die der Fixsterne ist es vorteilhaft, daß ein Übersetzungsgetriebe sowie Synchronisationsmittel zur Anpassung eines erfindungsgemäßen Projektors an die Antriebsgeschwindigkeit eines anderen Projektors, beispielsweise des Fixsternprojektors im Planetarium, vorgesehen ist.

Um einem im ruhenden Planetarium sitzenden Beobachter den Eindruck zu vermitteln, den ein Astronaut bei einer Rollbewegung seiner Raumkapsel um ihre Bahntangente empfängt, soll sich das rotierende Bild des dargestellten Himmelskörpers zusätzlich synchron mit der Bewegung der Fixsternsphäre um die scheinbare Rotationsachse der gedachten Raumkapsel drehen. Vorteilhafterweise wird dies dadurch erreicht, daß entweder der gesamte Projektor oder doch der das Objektiv und den Bildträgertransport enthaltende Teil um die optische Achse des Projektionsobjektivs drehbar angeordnet ist.

Ändert sich auf einer Flugbahn die Entfernung zwischen Raumkapsel und Himmelskörper sehr stark, so ist es zweckmäßig, den Abbildungsmaßstab mit- ί tels einer pankratischen Einrichtung zu verändern. \

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen : insbesondere darin, daß bei einer Planetariumsvorführung eines Raumfluges genau der Eindruck ent- , steht, der sich einem Astronauten in einer Weltraumkapsel bietet. Außerdem ist die Wirkung des mit dem erfindungsgemäßen Projektor projizierten Bildes so

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überaus plastisch, daß sich derartige Projektoren durch bloße Verwendung von Spezialobjektiven mit

auch zu anderen Zwecken, beispielsweise zur Außen- stark kissenförmiger Verzeichnung ein solcher Grad

werbung, eignen. der Näherung erreichbar ist, daß der beschriebene

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Eindruck entsteht.

folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrie- 5 Die zu verwendenden Projektionsobjektive können

ben. Es zeigt verschiedene Bauformen aufweisen. Als besonders

Fig. 1 die schematische Darstellung eines kugel- wirkungsvoll haben sich Projektionsobjektive erwie-

förmigen Körpers, dessen äußere Umfangslinie der sen, welche aus zwei zur eingeschlossenen Blende

Äquator/Ϊ' ist, unsymmetrischen Teilen zusammengesetzt sind, die

F i g. 2 eine gegenüber der Darstellung nach F i g. 1 io aus mindestens je einem meniskusförmigen Glied mit

um 90° gedrehte Parallelprojektion, zur Blende hin konkav gekrümmten Außenflächen

Fig. 3 das dem Auge erscheinende Bild des kugel- bestehen. Jedoch ist es z. B. auch möglich, sämtliche

förmigen Körpers nach Fig. 2] wenn der Beobachter Glieder mit zur Blende hin konkaven Außenflächen

näher an die Kugel heranrückt, vor derselben anzuordnen.

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Projektors 15 F i g. 4 veranschaulicht im Teilschnitt ein Ausfüh-

im Teilschnitt, rungsbeispiel eines Projektors nach der Erfindung.

Fig. 5 und 6 die schematische Darstellung von Der Lichtquelle 1 nachgeordnet ist ein Doppelkonerfindungsgemäßen Objektivtypen. densor 2 mit großem Beleuchtungswinkel. Der bandln der Fig. 1 ist dem ÄquatorÄ eine größere An- förmige Bildträger3 wird über ein regelbares Gezahl von Parallelkreisen P zugeordnet. Der gemein-* 20 triebe 5 bis 7 und Rollen 4, 8 und 9 kontinuierlich same Schnittpunkt der Meridianlinie M ist der von zwischen dem Kondensor und der dem sichtbaren der Rotationsachse ,4 durchstoßene eine Pol der so Umfang des projizierten Bildes nachgeformten Bildin Parallelprojektion dargestellten Kugel. feldblende 10 hindurchgezogen.

Fig. 2 veranschaulicht eine gegenüber der Dar- Das schematisch dargestellte Projektionsobjektiv stellung nach F i g. 1 um 90° gedrehte Parallelprojek- 25 besteht, gegen die Lichtrichtung gerechnet, aus den tion der gleichen Kugel, bei welcher die Rotations- unsymmetrisch zur Blende B angeordneten dicken achse A-A in der Zeichenebene liegt, der Äquator Ä sammelnden Menisken I, II und III, deren Außenais größter Durchmesser neben den als gerade Linien flächen zum Blendenraum hin konkav gewölbt sind erscheinenden Parallelkreisen P ist. Die Meridian- und die in mehrere Elemente aufgespalten sein könlinien M haben die Form von Ellipsenbögen. Die 30 nen.

dargestellten Parallelkreise sind so gewählt, daß die Der Antriebsmotor für den bandförmigen Bild-Schnittpunkte benachbarter Parallelkreise mit jedem träger kann mit dem Getrieberad 5 unmittelbar verMeridian vom Kugelmittelpunkt aus unter stets dem bunden sein. Der den Bildträgertransport und das gleichen Winkel φ_χ erscheinen. Ähnlich sind die Projektionsobjektiv tragende Projektorteil 11 ist um Meridianlinien so gewählt, daß sie, wie aus F i g. 1 35 die optische Achse des Projektionsobjektivs drehbar ersichtlich, gleiche Winkel φ., miteinander einschlie- angeordnet und an ein Ritzel 12 eines Getriebeßen, die jedoch in keiner besonderen Beziehung zu motors 13 ankuppelbar.
den Winkeln q>_t zu stehen brauchen. Die F i g. 5 und 6 zeigen zwei weitere Ausfüh-

Die Parallelprojektionen der Fig. 1 und 2 ent- rungsformen von Objektiven mit stark kissenförmiger sprechen dem vom Auge aus verhältnismäßig großen 40 Verzeichnung, gegen Lichtrichtung gerechnet.
Abstand wahrgenommenen Eindruck, bei welchem Der in F i g. 5 schematisch dargestellte Objektivexakt die halbe Kugeloberfläche erfaßt wird. typ ist ähnlich aufgebaut wie der in der Gesamt-

Rückt der Beobachter näher an die Kugel, so wird ansicht der F i g. 4 gezeigte. Der — gegen die Lichtvom Auge weniger als eine Halbkugel erfaßt. Ein richtung gerechnet — erste dicke Meniskus I ist in Beispiel ist in Fig. 3 gezeigt. Die Durchstoßungs- 45 zwei Elemente aufgespalten, und zwar in ein planpunkte D der Rotationsachse A-A, also die Pole der konvexes sammelndes Element Iα und ein mit plan-Kugel, sind dann nicht mehr zu sehen; Parallelkreise parallelem Luftspalt von ihm getrenntes zerstreuen- und Meridiane werden zu Ellipsenbögen. des plankonkaves Element I b. Dieses ist mit einem

In Fig. 3 ist angedeutet, wie die durch Parallel- dicken sammelnden Meniskus Ic verkittet. Die Kittkreise und Meridianlinien unterteilte Oberfläche der 50 fläche schließt einen Zentriwinkel von etwa 130° ein, Kugel in Art einer Merkator-Projektion auf ein ist also stark gekrümmt. In Richtung auf die Blende B rechtwinkliges Netz abgewickelt ist. Wird diese Dar- folgt mit Luftabstand ein weiterer dicker Meniskus, stellung auf einem bandförmigen Bildträger, bei- der aus einem stark sammelnden Element II α und, spielsweise einem unendlichen Filmband, kontinuier- damit verkittet, einem der Blende zugekehrten zerlich vor einer Bildfeldblende, entsprechend der kreis- 55 streuenden Meniskus lib besteht. Auf der anderen förmigen Begrenzung der sichtbaren Halbkugel, in Seite der Blende befindet sich ein schwach sammeln-Pfeilrichtung vorbeigezogen und durch ein Projek- der Meniskus III. Dieser kann jedoch auch entfallen, tionsobjektiv mit stark kissenförmiger Verzeichnung ohne daß es im übrigen einer typenmäßigen Ände-— gegen die Lichtrichtung gerechnet ■— projiziert, rung bedarf.

so erhält man den zwingenden Eindruck eines von 60 Der in Fig. 6 dargestellte Objektivtyp ist nicht so

der Projektionswand völlig gelösten plastischen extrem unsymmetrisch wie der in der F i g. 5 gezeigte.

Kugelkörpers mit seinen Parallelkreisen und Meri- Er enthält, gegen die Lichtrichtung gerechnet, als

dianlinien. Macht man beispielsweise die Winkel φ_ί erstes Glied die nahezu symmetrisch gewölbte bikon-

und φ,₂ gleich große, so ergibt sich, wie etwa in vexe Frontlinse I, welcher ein sammelnder Menis-

F i g. 3 dargestellt, ein quadratisches Netz. Es spielt 65 kus II und, mit geringem Luftspalt, eine dicke plan-

dabei keine Rolle, daß sich exakt zugleich sämtliche konkave Linse III folgt. Dieselbe kehrt ihre konkave

Ellipsenbögen nicht in Geraden darstellen lassen, Fläche der Blende B zu. Jenseits des verhältnismäßig

denn es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß großen Blendenraumes folgen eine dicke plankonvexe

Linse IV, darauf ein dicker, schwach zerstreuender Meniskus V und ein stark zerstreuender Meniskus VI, dessen schwächer gekrümmte Fläche der Lichtquelle zugekehrt ist.

Bei derartigen verzeichnenden Objektiven, wie den gezeigten, kommt es auf die exakte Einhaltung festgelegter optischer Daten entscheidend nicht an. Die Korrektion etwa auftretender Bildfehler bereitet dem Fachmann bei solchen Objektiven keine grundsätzlichen Schwierigkeiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Projektor zur plastischen Darstellung rotierender, insbesondere kugelförmiger Rotationskörper durch Bildwurf, gekennzeichnet durch die Kombination eines kontinuierlich, zweckmäßig mit regelbarer Geschwindigkeit bewegten Bildträgers, enthaltend eine in Art einer Merkator-Projektion abgewickelt dargestellte Abbildung der Rotationskörperoberfläche (Globus), mit einem Projektionsobjektiv mit — gegen die Lichtrichtung gerechnet —· stark kissenförmiger Verzeichnung sowie einer möglichst nahe der Bildträgerebene angeordneten, dem äußersten Umfang des dargestellten Bildes nachgeformten Gesichtsfeldblende.

2. Projektor nach Anspruch 1, dadurch ge.; kennzeichnet, daß das Objektiv aus zwei zur eingeschlossenen Blende unsymmetrischen Teilen zusammengesetzt ist, welche mindestens je ein meniskusförmiges Glied mit zur Blende hin konkav gekrümmten Außenflächen aufweisen.

3. Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv aus mindestens zwei nur vor der Blende stehenden Gliedern zusammengesetzt ist, deren Außenflächen zur Blende hin konkav gekrümmt sind.

4. Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übersetzungsgetriebe sowie Sychronisationsmittel zur Anpassung an die Antriebsgeschwindigkeit eines anderen Projektors (Fixsternprojektor) vorgesehen sind.

5. Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Projektor oder doch der das Objektiv und den Bildträgertransport enthaltende Teil um die optische Achse des Projektionsobjektivs drehbar angeordnet ist.

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