DE653168C - Einrichtung zur Projektion von dreidimensionalen Objekten und von Bildern auf Linsenrasterschichttraegern - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 16. NOVEMBER 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42 h GRUPPE 23 u

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. März 1935 ab

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Projektion von dreidimensionalen Objekten und von Bildern auf Linsenrasterschichtträgern.

Man hat schon vorgeschlagen, liniierte oder karierte, auf glatten Trägern erzielte Bilder in Reliefdarstellung mit Hilfe von Linsenrasterschirmen zu projizieren; aber bei diesem Verfahren muß vor allem eine ganz genaue Einstellung des auf den Schirm projizierten Bildes angestrebt werden. Die geringste Abweichung in dem Zusammenfallen von projiziertemBild und Linsenrasterschirm hat unerträgliche Störungen in dem zu betrachtenden Bild zur Folge. Dieses genaue Zusammenfallen der projizieren Einzelbilder mit den Einzelelementen des Schirms läßt .sich insbesondere bei kinematographischer Projektion nur sehr schwer erreichen.

Nach der Erfindung wird dieser Schwierigkeit bei der Projektion von dreidimensionalen Objekten oder von Bildern auf Linsenrasterschichtträgern dadurch begegnet, daß im Abbildungsstrahlengang zwei lichtbrechende Linsennetze und zwischen Mattscheibe und Beschauer ein drittes Linsennetz derart angeordnet werden, daß ein genaues Zurdeckungbringen der projezierten Einzelbilder mit den Einzelelementen des Schirms nicht erforderlich ist. Erfindungsgemäß wird zur Erzielung einer zusammenhängenden und in sich verbundenen Gesamtheit von reellen, durch ein gerastertes System sichtbaren Bildern ein erstes strahlenbrechendes, in seiner Brennpunktebene Bilder der Austrittspupille des Projektionsobjektivs erzeugendes System verwendet, und diese Bilder werden durch ein zweites strahlenbrechendes System, das auf eine Mattscheibe reelle, vergrößerte, dicht nebeneinanderliegende Bilder der Objektivpupille projiziert, wieder aufgenommen sowie durch ein drittes strahlenbrechendes System betrachtet, wobei diese strahlenbrechenden Systeme je aus einem oder mehreren Netzen von Linsen bestehen. '

Die Brennweiten, Teilungen und öffnungen der Linsen jedes der strahlenbrechenden beiden ersten Netze können erfindungsgemäß derart miteinander in Beziehung gebracht sein, daß das jede Linse des ersten Netzes durchsetzende Lichtbündel, ohne darüber hinauszutreten, in seiner Gesamtheit auf die entsprechende Linse des zweiten Netzes zur Erzeugung eines reellen Bildes gewünschter Breite auf der Mattscheibe übertragen wird. Vorteilhaft ist es ferner, den Abstand des Be-

trachtungsnetzes von der Mattscheibe derart zu wählen, daß die Achsen, welche die Mitten der auf der Mattscheibe erzeugten reellen Elementarbilder und die optischen Mittelpunkte der strahlenbrechenden Linsen des Betrachtungsnetzes verbinden, im Vorführungsraum für jede Betrachtungsstellung je in einem Punkt auf einer vorbestimmten Ebene günstigster Betrachtungsmöglichl^eit zusammeulaufen, während die öffnungen der optischen Elemente dieses Netzes dem gewünschten Betrachtungswinkel entsprechen.

Nach der Zeichnung dienen die schematischen Fig. ι und 2 zur näheren Erläuterung

ig der theoretischen Überlegungen, welche zu der Einrichtung nach der Erfindung geführt haben. Die Fig. ι bezieht sich auf die Projektion eines mit einem Raster versehenen Films auf einen ebenfalls ein Netz aufweisen-

2o' den Schirm mit Betrachtung des Bildes durch Reflexion, und die Fig. 2 betrifft die Projektion eines ähnlichen Films auf einen mit mehreren Netzen versehenen Schirm, der die Betrachtung des Bildes im Durchlicht gestattet.

Eine praktisch verwertbare Einrichtung nach der Erfindung zeigt erst die Fig. 3 in einem Ausführungsbeispiel, und die Fig. 4, 5 und 6 geben weitere Ausführungsformen wieder.

Gemäß Fig. 1 weist der zu projizierende Film C ein Linsenraster R₁ im Abstand ε von der Schichtfläche auf. Die Entfernung ε entspricht der Brennweite der Rasterung. Auf der mit dem Raster R₁ versehenen Seite des Films'C liegt die Projektionsoptik O, w'ährend auf der anderen Seite des Films C die Lichtquelle Λ" angeordnet ist. Die Projektionsebene ist durch den Schirm/ gegeben, vor ■ dem ein liniiertes oder als Linsenraster ausgebildetes Netz R₂ im Abstand ε' vorgesehen ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Schirm I mit dem Netz R₂ dem Film mit dem Raster R₁ entsprechend zugeordnet ist.

Es sei angenommen, daß der Film C bei unmittelbarer Betrachtung mit seinem Raster R₁ ein im Raum stehendes Reliefgebilde erzeugt. Solche Filme sind bekannt und bilden nicht den Gegenstand der Erfindung. Wenn A und B zwei beliebige BiIdpunkte im Räume sind, so erzeugen die diesen 1 'unkten zugeordneten Strahlen durch das Raster R₁ hindurch für jeden Punkt auf der Schicht mehrere Teilbildchen, die in regelmäßigen Abständen über die Zonen Z_u und Z₁, verteilt sind. Die Gesamtheit oder ein Teil • der von diesen Einzelbildern ausgehenden Strahlen, die einzeln durch das Raster R_v ausgerichtet werden, wird durch die Projektionsoptik O gebrochen und erzeugt auf der Ebene des Schirmes / ebenfalls Einzelbilder, die sich über die Zonen Z₁/ und Z_b' dieses Schirms verteilen und zu entsprechenden Bildern vereint werden. Wenn das Setz R₂ mit dem zugehörigen Bild des Netzes R_x zusammenfällt, wird die Entfernung ε des Netzes i?, von dem Film C mit dem Abstand ε' des Netzes R₂ von dem Schirm I in einem der Vergrößerung der Projektion genau gleichen Verhältnis stehen.

Ein vor dem Schirm/ auf der Seite des Netzes R₂ befindlicher Betrachter kann ein Bild ^i' und B' wahrnehmen, das durch die von dem Schirm/ reflektierten Strahlen erzeugt wird und daher ein Reliefbild ist. Um diese Wirkung zu erzielen, darf ein Einzelbild beispielsweise der Zone Z/ niemals gleichzeitig von den beiden Augen gesehen werden können, d. h. die Einzelbilder müssen genügend zahlreich und hinreichend schmal sein, und bei dieser zusammengesetzten Übertragung werden die aus dicht nebeneinanderliegenden Dioptern bestehenden Netze befriedigendere Ergebnisse als die maschen- oder gitterartigen Netze liefern.

Vorteilhaft ist es ferner, dem Netz R₂ eine Maschenweite oder Teilung, die enger als die Maschenweite oder Teilung des durch die Optik O erzeugten Bildes des Netzes R₁ ist, zu geben und gleichzeitig soviel als möglich den gleichen Undurchsichtigkeitsgrad, d. h. das gleiche Verhältnis zwischen den undurchsichtigen uüd den lichtdurchlässigen Teilen des Netzes, vorzusehen.

Wenn die Zahl der von irgendeinem Punkt A ausgehenden Strahlen unendlich groß ist, so ist es nicht mehr notwendig, die Ebene des Schirms / mit dem zugehörigen Bild des Films C zusammenfallen zu lassen, da dann jeder Lage der Ebene des Schirms / eine zugeordnete, das Reliefgebilde unterteilende Ebene entspricht. Das gleiche gilt auch für die Projektion eines reellen Objektes.

Die Anordnung nach Fig. 1 ergibt ein umgekehrtes Reliefbild, und außerdem sind die rechte und die linke Seite bei diesem Bild vertauscht. Um die rechte und die linke Seite in die richtige Lage zu bringen, braucht man nur nach bekannten Verfahren ein Prisma oder einen Spiegel zu benutzen oder die gleichfalls bekannten, dem nämlichen Zweck dienenden Maßnahmen während der Herstellung des Films oder seiner Kopie durch Abziehen anzuwenden.

Um das richtige Relief eines im Relief photograpluerten Gegenstandes bei der Projektion nach Fig. τ wahrzunehmen, muß ein bei unmittelbarer Betrachtung ein umgekehrtes Relief ergebender Film projiziert werden. Fig. 2 zeigt eine abgänderte Ausführungsform der Erfindung, und zwar'einen Schirm für Durchprojektion. Hier ist der Schirm / eine Mattscheibe, und das Xetz R₃ ist dem

Xetz R-, ähnlich und hat eine der Teilung des Netzes R₂ gleiche oder nahekommende .Maschenweite oder Teilung. Das Xetz R₃ liegt auf der einen und das Xetz R₂ auf der anderen Seite des Schirms /. Für den auf den Schirm / von der Seite des Xetzes R₃ aus Nickenden Betrachter treten die Punkte ^i" und Ii" an die Stelle der Punkte Ä und B'. Hie [.age dieser Punktet", B" usw. hängt

ίο von dem Verhältnis der Abstände ε₂ und ε₃ der Netze R₃, R₃ vom Schirm I ab. Man wird auch hier ein umgekehrtes Relief wahrnehmen. Um dies zu vermeiden, muß man wiederum einen bei unmittelbarer Betrach-Hing ein'umgekehrtes Relief ergebenden Film projizieren.

Diese Xotwendigkeit ist bei der Anordnung nach Fig. 3 beseitigt, bei welcher die Xetze R₂ und R₃ irrit einem Gitter oder einer Linsenrasterung versehen sind und die Schirme J₁ und I₂ aus zwei mattierten Ebenen bestehen. Die !Mattflächen J₁ und "J₂ sind voneinander durch einen optischen Schirm, z. B. in Form eines Linsenrasternetzes E, getrennt, das auf der !Mattfläche J₂ Bilder erzeugt, die den durch das Xetz. Ji₂ auf der !Mattfläche J₁ erzeugten Bildern geometrisch ähnlich sind. Die Einzel- oder Elementarbilder auf den mattierten Flächen J₁ und J₂ stehen in einem Größenverhältnis zueinander, das dem Verhältnis der Abstände cp_t und φ₂ des Xetzes E von den Mattflächen entspricht.

Fig. 4 veranschaulicht eine Abänderung des Schirms der Fig. 3. Das Xetz £ der Fig. 3 ist hier in zwei Teile Ji₁ und E₃ zerlegt, die zwischen deumattierten Ebenen J₁ und J₂ liegen. Die schraffierten Teile bestehen aus durchsichtigem. Baustoff mit einem die Einheit überschreitenden Brechungsindex.

Damit bei den Anordnungen nach Fig. 3 und 4 die Einzelbilder je einander entsprechen, ist es notwendig, undurchsichtige Zwischenwände U zwischen' den optischen Elementen des Netzes E der Fig. 3 und E₁, E₂ der Fig. 4 mindestens auf einer Seite seiner Mittelebene vorzusehen. Der Betrachter nimmt (vgl. Fig. 3) die im Raum erscheinenden Bilder^'", B'" usw. der Punkte Λ, Β usw., d. h. das richtige Rcliefbild wahr, des-

5" sen Tiefe von dew Werten der Strecken ε₂ und .·.., sowie Cf₁ und ψ₂ und den Eigenschaften der !"rojektionsoptik abhängt.

Man kanu die Ausführung des Schirms vereinfachen und die undurchsichtigen Zwi-.»chenwände U der Fig. 3 und 4 weglassen, weimVnan die Anordnung gemäß Fig. 5 und 6 anwendet. Hier gehen die Strahlenbündel, welche aus der weitesten Austrittspupille des Objektivs O austreten und einen Höchstwin-

öo kd 2 einschließen, nach dem Durchgang durch die Elemente des Xetzes R., nicht über die Umrisse der Elemente des Netzes E hinaus, die einzeln den Elementen des Xetzes J?₂ optisch entsprechen. Andererseits bilden sie auf, der !Mattscheibe J₂ Einzel- oder Elementarbilder, die sich auch nicht einander überlagern. Die Mattscheibe J₁ kann in Fortfall kommen. Schließlich ist es notwendig, daß die Elemente des Xetzes J?₃ optisch einzeln diesen auf der Mattfläche J₂ erzeugten EIementarbildern entsprechen, wie Fig. 6 erkennen läßt. '

Die X^Tetze sind bei den Ausführungsbeispielen der Zeichnung mit Linsenrasterung angenommen, aber sie können z. B. auch zylindrisch oder gitterartig gerastert sein. Das Netz R₃ ergibt (vgl. Fig. 5) in einer Ebene H, H' eine große Zahl von einander benachbarten und von einander getrennten Bildern der Austrittspupille des Objektivs O, so wie sie von der Fläche des Xetzes R₂ aus gesehen wird. Diese Bilder verteilen sich um das mittlere Bild d, dessen Mittelpunkt auf der ' optischen Hauptachse O, H liegt, und ihre Verteilung sowie ihre Gestaltung hängt von der Verteilung und der Natur der optischen Elemente auf dem Xetz R₃ und von der Größe der Strecke ε₃ ab.

Von jedem im Inneren des Umrisses jedes dieser Bilder genommenen Blickpunkt aus nimmt der Betrachter das gleiche veränderliche Bild des projizierten Gegenstandes wahr, das er vom Gegenstand selbst, von der Optik O aus gesehen hätte. Wenn er sich vom Mittelpunkt H entfernt und beispielsweise in dem Punkt H' Stellung nimmt, so erfährt er eine Verzerrung der Perspektive des Gegenstandes. Der Betrachter kann im übrigen auch noch andere geeignete Blickpunkte für die Gesamtheit oder einen Teil des Gegen-Standes vor oder hinter der Ebene II. II' finden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Projektion von dreidimensionalen Objekten und von Bildern auf Linsenrasterschichtträgern. dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzielung einer zusammenhängenden und in sich verbundenen Gesamtheit von reellen, durch ein gerastertes System sichtbaren Bildern ein erstes strahlenbrechendes, in seiner Brennpunktebene (J₁) Bilder der Austrittspupille des Projektionsobjektivs erzeugendes System (R₂) verwendet und diese BiI-der durch ein zweites strahlenbrcchendes System (Ji), das auf eine Mattscheibe (J₂) reelle, vergrößerte und dicht nebeneinanderliegende Bilder der Objektivpupille projiziert, wieder aufnimmt sowie durch ein drittes strahleubrechendes System (R₃) betrachtet, und daß diese strahlen-

   brechenden Systeme (.R₂, E, R₃) je aus einem oder mehreren Netzen von Linsen bestehen (Fig. 3 bis 6).
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweiten (ε, und /), Teilungen und Öffnungen der Linsen jedes der strahlenbrechenden beiden ersten Netze (R₂, E) miteinander derart in Beziehung gebracht sind, daß das jede Linse des ersten Netzes (R₂) durchsetzende Lichtbündel, ohne darüber hinauszutreten, in seiner Gesamtheit auf die entsprechende· Linse des zweiten Netzes (E) zur Erzeugung eines reellen Bildes gewünschter Breite auf der Mattscheibe (J₂) übertragen wird.
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (ε₃) des Betrachtungsnetzes (R%) von der Mattscheibe (I₂) derart gewählt ist, daß die Achsen, welche die Mitten der auf der Mattscheibe (I₂) erzeugten reellen Elementarbilder und die optischen Mittelpunkte der strahlenbrechenden Linsen des Betrachtungsnetzes (R₃) verbinden, im Vorführungsraum für jede Betraehtungsstellung je in einem Punkt auf einer vorbestimmten Ebene (H, H') günstigster Betrachtungsmöglichkeit zusammenlaufen, während die öffnungen der Linsen dieses Netzes (R₃) dem gewünschten Betrachtungswinkel entsprechen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen