DE2401272B2

DE2401272B2 - FRONT PROJECTION DEVICE WITH TRANSFOCATOR

Info

Publication number: DE2401272B2
Application number: DE19742401272
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-11
Filing date: 1974-01-11
Publication date: 1976-07-29
Also published as: DE2401272A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Frontprojektionsvorrichtung, bei der ein Transfokator als Aufnahmeobjektiv verwendet wird.The present invention relates to a front projection apparatus in which a transfocator is used as a taking lens.

Zweck der Frontprojektion ist es, einen natürlichen Vordergrund mit einem aus Richtung der Kamera auf eine im Hintergrund befindliche reflektierende Wand projizierten Bild zu kombinieren. Zu diesem Zwecke werden die unter 90° zueinander stehenden optischen Achsen einer Kamera und eines Projektors mit Hilfe eines teildurchiässigen Spiegels in bekannter Weise in Obereinstimmung gebracht. Damit der Vordergrund den vom Projektor auf die Projektionswand geworfenen Schatten des Vordergrundes aus Sicht der Kamera deckt, müssen die Knotenpunkte des Kameraobjektivs und des Projektionsobjektivs gleich weit von der Spiegelebene entfernt sein. Wird diese Bedingung für Schattenlosigkeit nicht erfüllt, entstehen Schattensäume am Vordergrund, die das Kombinationsbild unbrauchbar machen. Damit diese Bedingung auch bei Schwenkaufnahmen erhalten bleibt, ist ein Spezialschwenkstativ erforderlich, bei dem die horizontale und vertikale Schwenkachse durch den Knotenpunkt des Kameraobjektivs gehen.The purpose of the front projection is to create a natural foreground with one facing out towards the camera to combine a projected image on a reflective wall in the background. For this purpose the optical axes of a camera and a projector, which are at 90 ° to each other, are used a partially transparent mirror brought into agreement in a known manner. So that the foreground the shadow of the foreground cast by the projector onto the projection screen as seen by the camera covers, the nodes of the camera lens and the projection lens must be equidistant from the Be removed from the mirror plane. If this condition for shadowlessness is not met, shadow fringes arise in the foreground, which make the combination image unusable. So this condition also with pan shots is retained, a special swivel stand is required, in which the horizontal and vertical Go through the pivot axis through the junction of the camera lens.

ίο Die bekannten Frontprojektionsvorrichtungen haben bei Verwendung von Transfokatoren als Aufnahmeobjektive folgende Nachteile:ίο Have the familiar front projection devices the following disadvantages when using transfocators as recording lenses:

In Transfokatoren verschiebt sich bei Brennweitenän-In transfocators, when the focal length changes,

derung der Knotenpunkt so stark in axialer Richtung, daß die genannte Bedingung für Schattenlosigkeit schon bei geringer Brennweitenänderung völlig gestört ist und somit Schattensäume entstehen.change the node so strongly in the axial direction, that the mentioned condition for shadowlessness is completely disturbed even with a slight change in focal length and thus creating shadow lines.

Man hat zwar versucht, die Mechanik der Brennweitenänderung des Transfokators durch direkte Zahnradübersetzung mit einer axialen Verschiebung der Kamera zu koppeln, um das axiale Auswandern des Knotenpunktes zu kompensieren (CH-PS 4 6! 266 Unteranspruch 10 und DT-OS 20 17 839). Da auf diese Weise jedoch einer gleichmäßigen Drehung der Brennweitenverstellung eine gleichmäßige Vor- oder Rückbewegung der Kamera entspricht, während sich die Verschiebung des Knotenpunktes im Transfokator beispielsweise bei gleichmäßiger Drehung der Brennweitenverstellung von kurzer nach langer Brennweite in ya s.ark beschleunigter Weise vollzieht, führt diese Methode nicht /um Ziel. Bei Anwendung dieser Methode kann der Knotenpunkt nur für zwei Brennweiten stimmen, beispielsweise für die kürzeste und die längste, während er für alle Zwischenbrennweiten axial auswandern würde.Attempts have been made to couple the mechanics of changing the focal length of the transfocator by direct gear transmission with an axial displacement of the camera in order to compensate for the axial migration of the node (CH-PS 4 6! 266 dependent claim 10 and DT-OS 20 17 839). However, since in this way a uniform rotation of the focal length adjustment corresponds to a uniform forward or backward movement of the camera, while the shift of the nodal point in the transfocator takes place in a ya s.ark accelerated manner, for example with uniform rotation of the focal length adjustment from short to long focal length Method not / about goal. When using this method, the node can only vote for two focal lengths, for example for the shortest and the longest, while it would migrate axially for all intermediate focal lengths.

Ein zusätzlicher Nachteil bei der Verwendung von Transfokatoren bei der Frontprojektion ist es, daß sich bei Betätigung der Schärfenverstellung, beispielsweise von Unendlich auf Nah, die jeweilige Brennweite verlängert, wodurch sich ebenfalls der Knotenpunkt axial analog zur Brennweitenänderung verschiebt. Dies geschieht bei kurzen Brennweiten in geringem Maße und bei langen Brennweiten in höherem Maße analog der beschleunigten axialen Verschiebung des Knotenpunktes bei der Brennweitenverstellung von kurzer nach langer Brennweite. Somit wird auch durch diese Eigenart der Transfokatoren die Bedingung für Schattenlosigkeit bei der Frontprojektion gestört.An additional disadvantage of using Transfokatoren in front projection is that when actuating the focus adjustment, for example from infinity to near, the respective focal length lengthened, which also shifts the nodal point axially analogous to the change in focal length. this happens to a lesser extent with short focal lengths and to a greater extent analogously with long focal lengths the accelerated axial displacement of the nodal point when adjusting the focal length of a short time after long focal length. Thus, the condition for No shadows in the front projection disturbed.

Eine weitere für die Frontprojektion nachteilige Eigenart von Transfokatoren ist es, daß sich der Knotenpunkt der kürzesten Brennweite ganz weit vorn in Nähe der Vorderlirise befindet. Bringt man diesen Knotenpunkt in den Schwenkpunkt des Stativs, also in die senkrechte Schwenkachse desselben, um die Bedingung für Schattenlosigkeit zu erfüllen, so ergibt sich durch die lange Bauart der Transfokatoren eine weite Verschiebung der Kamera nach rückwärts und damit eine starke Rücklastigkeit. Diese bringt durch ihre Hebelwirkung eine außerordentliche Beanspruchung der für Frontprojektion üblichen Schwenkstative mit Zwei-Segment-Führung des Vertikalschwenks (s. Patentzeichnungen CH-PS 4 61 266 und DT-OS 20 17 839). Dieser Beanspruchung muß durch überdimensionierte teure Bauweise entgegengewirkt werden. ''S Die Zwei-Segment-Führung hat den weiteren Nachteil, daß sie technisch auf einer Vierpunktlagerung basiert, die eine erhöhte teure Präzision erfordert, wenn sie ohne Luft arbeiten soll.Another disadvantageous characteristic of transfocators for front projection is that the The node of the shortest focal length is located very far in front near the front iris. You bring this one Node in the pivot point of the tripod, i.e. in the vertical pivot axis of the same, around the To fulfill the condition for shadowlessness, the long design of the transfocators results in one wide shift of the camera backwards and thus a strong backwardness. This brings through her Leverage an extraordinary stress on the swivel tripods customary for front projection Two-segment guidance of the vertical swivel (see patent drawings CH-PS 4 61 266 and DT-OS 20 17 839). This stress must be counteracted by overdimensioned, expensive construction. '' S The two-segment guide has the further disadvantage that it is technically based on a four-point bearing, which requires increased, expensive precision, if it should work without air.

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Aus der französischen PS 7 12 001 ist eine Einrichtung bekannt, die die selbsttätige Übertragung einer Entfernungsmessung auf Kamera und Objektiv ermög-8chL Diese bekannte Einrichtung weist eine Teilvorrichlung zur Verschiebung der Kamera in der Aufnahme »chse und eine Teilvorrichtung zur Verstellung des Objektivs sowie eine diese Teilvorrichtungen verbindende Kupplung auf, die im weser fliehen aus einem parallel zur Aufnahmeachse drehbar gelagerten Zylinder besteht, auf dessen Mantel eine Führungsrille in Gestalt einer Schraubenlinie mit wachsender Steigung ausgebildet ist, wobei ein starr mit dem ve.-schieblich gelagerten Objektiv verbundener Zapfen in die Fuhrunjsrille eingreift. Die Anordnung ist derart, daß der Verstellvorgang im wesentlichen durch e.n planimeterartig am Boden entlangfahrendes Rad angetrieben wirdFrom the French PS 7 12 001 is a device known, which enables the automatic transmission of a distance measurement to the camera and lens-8chL This known device has a Teilvorrichlung for moving the camera in the recording »Axis and a sub-device for adjusting the lens as well as a connecting these sub-devices Coupling on, which flee in the Weser from a cylinder rotatably mounted parallel to the receiving axis consists, on the jacket of a guide groove in Shape of a helix is formed with increasing slope, one being rigid with the ve.-sliding Mounted lens connected pin engages in the Fuhrunjsrille. The arrangement is such that the adjustment process essentially through e.n planimeter-like wheel moving along the ground is driven

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, fur eine Frontprojektionseinrichtung mit Transfokator eine Stativanordnung zu schaffen, die eine einwandfreie Nachstellung von Brennweite und Scharfe ermöglicht Diese Aufgabe wird gelöst durch eine ^crontprojektionseinrichtung gemäß Anspruch 1. Diese Einrichtung ermöglicht, das axiale Auswandern des Knotenpunktes bei Transfokatoren sowohl bei Brennweitenverstellung als auch bei Schärfenverstellung auszugleichen Damit ist gewährleistet, daß in jeder Brennweitenstellung und jeder Schärfeneinstellung ein schattenloses Bild entsteht. The invention has for its object to provide a tripod arrangement for a front projection device with Transfokator that enables proper adjustment of focal length and Sharp This object is achieved by a ^c rontprojektionseinrichtung according to claim 1. This device allows the axial run-out of the node at Transfokatoren both compensate for both focal length adjustment and focus adjustment. This ensures that a shadowless image is created in every focal length setting and every focus setting.

Die Anwendung der Erfindung für Schwenkstative setzt ein hohes Maß an Präzision voraus, die bei der bisher üblichen Zwei-Segment-Führung in wirtschaftlicher Weise nicht gewährleistet werden k.inn. Die Erfindung sieht deshalb in weiterer Ausgestaltung vor. für Vertikalschwenks eine Drei-Segment-Führung zu verwenden, die als Dreipunktlagerung mit wesentlich geringeren Präzisionsanfotderungen die ungleiche Massenverteilung von Kamera und Transfokator aufnimmt und im wesentlichen spielfrei arbeitet.The application of the invention for swivel tripods requires a high degree of precision, which in the hitherto customary two-segment leadership cannot be economically guaranteed. the The invention therefore provides in a further embodiment. a three-segment guide closed for vertical swiveling use the unequal mass distribution as a three-point bearing with significantly lower precision requirements records from the camera and transfocator and works essentially free of play.

Die Erfindung ist in den A b b. I und 2 in Ausführungsbeispielen dargestellt.The invention is shown in A b b. I and 2 shown in exemplary embodiments.

Der nicht lineare Ausgleich des Auswanderns des Knotenpunktes bei Brennweitenverstellung und Schärfenverstellung bei Transfokatoren geschieht auf folgende Weise:The non-linear compensation of the migration of the nodal point when adjusting the focal length and adjusting the focus with transfocators happens in the following way:

Die Kamera A, die mit dem Transfokator B ausgerüstet ist, ist auf dem Schlitten Cfest montiert. Der Schlitten C gleitet mit den Führungsnuten D des Stativoberteils E vermittels des durch die Kurbel F getriebenen Zahnrades G, das in die in den Schlitten C eingelassene Zahnstange H eingreift. An dem Stativoberteil Eist ein Teil /befestigt, das einen Zapfen /trägt. Der Zapfen /gleitet in einem Schlitz des Hebels K, der fest mit dem Kegelrad L verbunden ist. Das Kegelrad L ist in dem Lagerblock M um einen B^trag χ höher gelagert als der Zapfen /. Der Lagerblock Mist fest mit dem Schlitten Cverbunden. Das Kegelrad L greift in das Kegelrad N ein, das ebenfalls in dem Lagerblock M gelagert ist, so daß die beiden Kegelräder L und N ein Winkelgetriebe ergeben. Auf gleicher Achse mit dem Kegelrad N und mit diesem fest verbunden, sitzt das Stirnrad O, das in den Zahnkranz Pder Brennweitenversteilung des Transfokators B eingreift.The camera A, which is equipped with the transfocator B , is fixedly mounted on the slide C. The carriage C slides with the guide grooves D of the stand upper part E by means of the gear wheel G driven by the crank F , which engages in the rack H embedded in the carriage C. A part / which carries a pin / is attached to the upper part of the stand E. The pin / slides in a slot of the lever K, which is firmly connected to the bevel gear L. The bevel gear L is mounted in the bearing block M by a B ^ trag χ higher than the pin /. The manure bearing block is firmly connected to the slide C. The bevel gear L meshes with the bevel gear N , which is also mounted in the bearing block M , so that the two bevel gears L and N result in an angular gear. On the same axis with the bevel gear N and fixedly connected to the spur gear sitting O, which engages the Transfokators B in the ring gear pder zooming division.

Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist folgende: Mit Hilfe der Kurbel F wird der Schlitten Cmit der Kamera A und dem Lagerblock M axial verschoben. Dabei gleitet der mit dem Stativoberteil E fest verbundene ZaDfen / in dem Schlitz des Hebels K und veranlaßtThe mode of operation of this arrangement is as follows: With the aid of the crank F, the slide C with the camera A and the bearing block M are axially displaced. The ZaDfen / firmly connected to the stand upper part E slides in the slot of the lever K and causes it

diesen zu einer Schwenkung, die sich als Drehung auf das Winkelgetriebe der Winkelräder L und N und weiter über das Stirnrad O auf die Brennweitenvsrstellung Pdes Transfokators B überträgt.This results in a pivoting, which is transferred as rotation to the angular gear of the angular gears L and N and further via the spur gear O to the focal length adjustment P of the transfocator B.

A b b. 2a verdeutlicht in einer schematischen Darstellung die Umwandlung der beschleunigten Vorschubbewegung der Kamera beziehungsweise des Transfokators in eine gleichmäßige Drehung der Brennweitenverstellung des Transfokators zum Ausgleich des Auswanderns des Knotenpunktes im Transfokator.A b b. 2a clarifies in a schematic representation the conversion of the accelerated feed movement of the camera or the transfocator into an even rotation of the focal length adjustment of the transfokator to compensate for the migration of the node in the transfokator.

Die Strecken a. b und c stellen in ihrer Summe die Vorschubbewegung des Kegelrades L von der Stellung L' bis L" dar. Der Punkt /' stellt den feststehenden Zapfen / dar. der in dem Schlitz des Hebels K gleitet. Bewegt sich das Kegelrad L um die kleine Strecke a. macht es eine Wmkeidrehung a. Bewegt es sich weiter um die größere Strecke b. hat es eine Gesamtwinkeldrehung von 2 a gemaciit. Bewegt es sich weiter um die noch größere Strecke c bis zum Punkt L", hat es eine Gesamtwinkeldrehung von 3 a gemacht. Somit entspricht eine beschleunigte Bewegung von L' nach L' einer gleichmäßigen Drehung des Kegelrades /. Durch die Zahnradübertragung \on Kegelrad / /ur Brennweitenverstellung P ist eine im festen Verhältnis stehende Drehung der Brennweitenversieilung gegeben. Somit ist erwiesen, daß einem beschleunigten axialen Vorschub der Kamera beziehungsweise des Transfokators eine gleichmäßige Brennweitenverstellung entspricht oder einem gleichmäßigen axialen Vorschub der Kamera beziehungsweise des Transfokators eine sich verlangsamende Brennweitenverstellung.The routes a. b and c together represent the feed movement of the bevel gear L from the position L ' to L " . The point /' represents the fixed pin / which slides in the slot of the lever K. If the bevel gear L moves around the small one Segment a. It makes a turn a. If it continues to move the greater distance b. It has made a total angular rotation of 2 a. If it continues to move the even greater distance c to point L ", it has a total angular rotation of 3 a made. Thus, an accelerated movement from L ' to L' corresponds to a uniform rotation of the bevel gear /. Due to the gear transmission on bevel gear / / ur focal length adjustment P , a fixed ratio rotation of the focal length adjustment is given. It has thus been proven that an accelerated axial advance of the camera or the transfocator corresponds to a uniform adjustment of the focal length, or a uniform axial advance of the camera or of the transfocator corresponds to a slowing down of the focal length adjustment.

Durch ein geeignetes Übersetzungsverhältnis zwischen dem Kegelrad L und der Brennweitenverstellung P und geeignete Wahi des Abstandes \ ist es möglich, den Knotenpunkt jeden TYansfokators bei Brennweitenänderung im Schwenkpunkt PZ des Stativs zu halten und somit Schattensäume zu vermeiden.With a suitable gear ratio between the bevel gear L and the focal length adjustment P and a suitable choice of the distance \ it is possible to keep the nodal point of each focuser in the pivot point PZ of the tripod when changing the focal length and thus to avoid shadow lines.

Um die axiale Verschiebung des Perspektivzentrums bei Schärfenverstellung des Transfokators auszugleichen, ist der Zapfen / mit dem Teil / mit Hilfe der Klemmschraube Q und des Schlitzes R in dem Stativoberteil Ein der Höhe verstellbar. Damit läßt sich der Abstand λ verändern. A b b. 2b zeigt analog zur Abb. 2a, wie sich beispielsweise durch Vergrößern des Abstandes χ auf x\ bei gleicher Winkeldrehung des Kegelrades L und damit der Brennweitenverstellung ein verlängerter Vorschub von L' und L'' ergibt. Dieser Vorschub entspricht bei geeigneter Wahl des Abstandes χ der Verlängerung der Brennweiten bei Naheinstellung. A b b. 2b zeigt auch deutlich, daß sich der Vorschub bei kurzer Brennweite geringfügig ändert und bei langer Brennweite entsprechend stärker, wie es den erwähnten optischen Gesetzen eines Transfokators entspricht. Somit ist es möglich, durch Verstellen des Abstandes χ das axiale Auswandern des Knotenpunktes bei Schärfenverstellung des Transfokators auszugleichen und somit Schattensäume zu vermeiden.In order to compensate for the axial displacement of the center of perspective when adjusting the focus of the transfocator, the height of the pin / with the part / with the aid of the clamping screw Q and the slot R in the upper part of the stand A can be adjusted. This allows the distance λ to be changed. A b b. 2b shows, analogously to Fig. 2a, how, for example, by increasing the distance χ to x \ with the same angular rotation of the bevel gear L and thus the focal length adjustment, an extended advance of L ' and L'' results. With a suitable choice of the distance χ, this advance corresponds to the extension of the focal lengths with close-up. A b b. 2b also clearly shows that the feed changes slightly with a short focal length and correspondingly more strongly with a long focal length, as corresponds to the aforementioned optical laws of a transfocator. It is thus possible, by adjusting the distance χ, to compensate for the axial migration of the nodal point when the focus of the transfocator is adjusted and thus to avoid shadow lines.

Das Abfangen der Rücklastigkeit der Kamera auf dem Stativ geschieht auf folgende Weise:The camera's rearward load on the tripod is intercepted in the following way:

An dem Stativoberteil E sind zwei Kurvensegmente Si und S₂ mit dem kleineren Radius Rk und ein Kurvensegment T mit dem größeren Radius Rg befestigt. Die Fußpunkte beider Radien liegen auf einer Achse, die durch den Schnittpunkt PZ der Horizontalschwenkachse des Stativs und der optischen Achse des Transfokators geht. Die beiden Kurvensegmente Si und Sj sind in zwei Rollenpaaren U\ und Lh geführt. Die RollenDaare Ut und Lh sind an dem Horizontalschwenk-Two curve segments Si and S ₂ with the smaller radius Rk and one curve segment T with the larger radius Rg are attached to the stand upper part E. The base points of both radii lie on an axis that goes through the intersection point PZ of the horizontal pivot axis of the stand and the optical axis of the transfocator. The two curve segments Si and Sj are guided in two pairs of rollers U \ and Lh. The rolesDaare Ut and Lh are on the horizontal swivel

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teil V des Stativs gelagert. Das Kurvensegment 7"ist in dem Rollenpaar W geführt, das ebenfalls in dem Horizontalschwenkteil V des Stativs gelagert ist. Wesentlich ist, daß die Kurvensegmente S, und S₂ mit ihrer Lagerung nahe der Horizontalschwenkachse des Stativs angeordnet sind, während das Kurvensegment T mifseiner Lagerung möglichst weit von der Horizontalschwenkachse des Stativs angeordnet ist, vorzugsweise so, daß es das rücklastige Gewicht der Kamera auffängt. Auf diese Weise entsteht geometrisch ein stabiles Dreieck, das sich aus dem festen Abstand der beiden Lagerpunkte der kleinen und des großen Kurvensegments mit dem Fußpunkt PZder beiden Radien Rk und Rg ergibt. Bewegt man nun das Stativoberteil E ii vertikaler Richtung, muß es nach den geometrischei Gesetzen zwangsläufig um eine Achse schwenken, di< durch den Punkt PZ geht, der den Knotenpunk darstellt.part V of the tripod stored. The curve segment 7 ″ is guided in the roller pair W , which is also mounted in the horizontal pivot part V of the stand. It is essential that the curve segments S and S _{2 are arranged} with their mounting near the horizontal pivot axis of the stand , while the curve segment T with its mounting is arranged as far as possible from the horizontal pivot axis of the tripod, preferably so that it absorbs the rear-heavy weight of the camera. In this way, a geometrically stable triangle is created, which is made up of the fixed distance between the two bearing points of the small and the large curve segment with the base point PZ of the two radii Rk and Rg . If you now move the upper part of the stand E ii in a vertical direction, it must inevitably pivot about an axis according to the geometrical laws that goes through the point PZ , which represents the nodal point.

Somit ist es möglich, die starke Rückiasligkeit dei Kamera, insbesondere bei Verwendung von Transl'oka toren, konstruktiv günstig abzufangen.Thus it is possible to avoid the strong backwardness of the camera, especially when using Transl'oka goals, structurally favorable interception.

Es ist technisch einleuchtend, daß beispielsweisi durch Verwendung nur einer Kurvenlagerung mi kleinem Radius und 2 Kurvenlagerungen mit großen Radius der gleiche Effekt erzielt wird.It is technically obvious that, for example, by using only one cam bearing mi small radius and 2 curved bearings with large radius the same effect is achieved.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Front Projektionsetnrichtung with a transfokator having a camera arranged on a tripod and with an adjusting device that contains a part device for moving the camera in the receiving axis and a part device for adjusting the focal length of the transfokator and a coupling connecting the part devices, forming a spiral, to the a guide formed on a body of revolution and a pin engaging in the guide, the pin and camera being displaceable relative to one another, characterized in that a gear wheel (L) of one part device is provided with a radially extending guide (K) . which receives the pin f / J.

2. Device according to claim 1, characterized in that the camera (A) in a slide guide (D. E) of the stand is displaceable and the gear wheel (L) is mounted in a block (M) fixedly connected to the camera, the The gear wheel axis lies in a plane that intersects the receiving axis at right angles and the gear wheel, which is designed as a bevel gear, meshes with a further bevel gear (N) of the partial device for adjusting the focal length.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the pin (J) is firmly connected to the stand ^.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the guide is formed on a lever arm connected in a rotationally fixed manner to the wheel (L) and the pin (J) is adjustable parallel to itself in a plane perpendicular to the receiving axis.

5. Device according to claims 1-4. characterized in that a part (E ^ of the stand containing the slide guide (D) is mounted on the underlying part fV ^ of the stand by means of three segments (Su Sj, 7} with respect to the horizontal, with two segments arranged in pairs next to one another with the same radius of curvature (Rk) form a triangle with the third segment (T) with a different radius of curvature (R _g ) and the base points of the radii of curvature lie on an axis that goes through an intersection (PZ) of the horizontal pivot axis of the stand and the receiving axis of the transfocator.