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Bildschirm für die kinematographische Atelieraufnahme mit Hintergrundsprojektion
Die Erfindung betrifft einen für die kinematographische Atelieraufnahme bestimmten
Bildschirm aus durchsichtigem Werkstoff, der zur Darbietung eines durch Projektion
zustande kommenden Hintergrundes dient und aus einer Vielzahl von unter sich gleichen,
sammelnden optischen Systemen mit zueinander parallelen Achsen besteht, die nach
Art eines regelmäßigen Rasters in gleichen Abständen voneinanderliegend angeordnet
sind.
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Die Erfindung bezweckt, durch geeignete Ausbildung dieser optischen
Systeme dafür Sorge zu tragen, daß das projizierte- Bild von der Mitte bis zum Rande
des Bildschirms gleichmäßig hell erscheint und daß das für die Projektion zur Verfügung
stehende Licht möglichst vollkommen ausgenutzt wird. Beide Aufgaben lassen sich
gemäß der Erfindung gleichzeitig durch eine solche Ausbildung der optischen Systeme
lösen, daß a) das Objektiv des Projektors zur Hintergrundsprojektion innerhalb des
Systems so abgebildet wird, daß in einer dem Schirm parallelen Ebene ein Rasterbild
entsteht, b) jedes optische System von dem zugehörenden Teilbild dieses Rasterbildes
ein Bild von solcher Lage entwirft; daß die Bilder sämtlicher Teilbilder miteinander
zusammenfallen, c) jedes optische System seine Strahleneintrittsfläche in seine
Strahlenaustrittsfläche abbildet.
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An der Stelle, an der die Bilder sämtlicher Teilbilder des Rasterbildes
des Projektorobjektivs oder eines Spiegelbildes desselben miteinander zusammenfallen,
ist
das Objektiv der Kammer zur gleichzeitigen Aufnahme der Szene und des Hintergrundsbildes
anzuordnen.
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Für die gleichzeitige Lösung jener beiden Aufgaben sind schon mehrere
Bildschirme bekanntgeworden, und zwar sowohl Bildschirme derjenigen Art, bei denen
der Projektor zur Projektion der Hintergrundsbilder und die Aufnahmekammer auf ein
und derselben Seite des Bildschirms angeordnet sind, als auch von derjenigen Art,
bei denen der Projektor und die Aufnahmekammer zu verschiedenen Seiten - des Bildschirms
liegen. Zu den Bildschirmen der erstgenannten Art gehört ein Hohlspiegel, der wegen
seiner notwendigen Größe auch aus einer größeren Anzahl kleiner Einzelhohlspiegel
zusammengesetzt sein kann, die entweder aneinandergrenzen oder in mehreren hintereinanderliegenden
Gruppen zusammengefaßt sind. Ferner gehört zu den Bildschirmen dieser Art noch ein
Raster aus Tripelspiegeln, also aus Bauelementen ohne sammelnde Wirkung. Ein bekannter
Bildschirm der zweitgenannten Art ist aus einer größeren Anzahl linsenförmiger Rillen
zusammengesetzt, die entweder nach Art einer Fresnelschen Linse konzentrisch eingepreßt
sind oder aus gekreuzten Zylinderlinsen bestehen. Gegenüber diesen bekannten Bildschirmen
weisen die Bildschirme gemäß der Erfindung den Vorteil auf, wesentlich einfacher
und billiger herstellbar zu sein. Vergleicht man das erfindungsgemäße Raster aus
sammelnden optischen Systemen mit dem Tripelspiegelraster und legt für die Herstellung
dieser beiden Raster den allein brauchbaren Fall der Herstellung der Rasterung durch
Prägung zugrunde, so würde sich auch dann noch ein Vorteil zugunsten des erfindungsgemäßen
Rasters ergeben, wenn die Herstellungskosten der beiden Raster nicht wesentlich
verschieden voneinander wären. Da sich Tripelspiegelraster durch Prägung nie so
genau herstellen lassen, wie es zur Erzielung bestmöglicher Lichtausbeute erforderlich
wäre, so liefern nämlich geprägte Linsenrasterschirme eine bessere Lichtausbeute
als geprägte Tripelspiegelrasterschirme.
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Man kann den erfindungsgemäßen Bildschirm entweder so ausbilden, daß
er für denjenigen Fall der Verwendung geeignet ist, in dem der Projektor und die
Aufnahmekammer auf ein und derselben Seite des Bildschirms angeordnet sind, oder
so, daß er für denjenigen Fall brauchbar ist, in dem der Projektor und die Aufnahmekammer
zu verschiedenen Seitendes Bildschirms liegen.
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Ein Bildschirm für den letzteren Fall ergibt sich, wenn zwei hintereinander
benachbart liegende Platten vorgesehen werden, von denen die eine an beiden Seiten
und die andere wenigstens an der der erstgenannten Platte abgewandten Seite mit
achsensymmetrischen Linsenflächen versehen ist.
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Eine aus Herstellungsgründen zweckmäßige Ausführungsform eines solchen
Bildschirms wird erhalten, wenn jede der beiden Platten auf beiden Seiten Linsenflächen
von gleicher Brennweite enthält, die, bezogen auf den Plattenwerkstoff, gleich der
Dicke der betreffenden Platte sind. Gleiche Dicke für beide Platten bedingt gleiche
Bildwinkel zu beiden Seiten des Bildschirms und damit gleiche Abstände der Objektive
des Projektors und der Aufnahmekammer vom Schirm.
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Eine andere zweckmäßige Ausführungsform eines solchen Bildschirms
ergibt sich, wenn von derjenigen Platte, die wenigstens an der der anderen Platte
abgewandten Seite mit achsensymmetrischen Linsenflächen versehen ist, die der anderen
Platte zugewandte Seite als zu den Achsen der optischen Systeme senkrechte ebene
Fläche ausgebildet wird, wenn ferner bei der auf beiden Seiten mit Linsenflächen
versehenen Platte die Linsenflächen der der anderen Platte zugewandten Seite eine
Brennweite besitzen, die, bezogen auf den Plattenwerkstoff; gleich dem Quotienten
aus dem Produkt und der Summe der Dicken der beiden Platten ist, und wenn außerdem
bei jeder Platte die Linsenflächen der der anderen Platte abgewandten Seite eine
Brennweite haben, die, bezogen auf den Plattenwerkstoff, gleich der Dicke der betreffenden
Platte ist. Bei gleicher Dicke der beiden Platten nimmt jener Quotient den Wert
der halben Plattendicke an.
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Einen Bildschirm, der für den Fall geeignet ist, in dem der Projektor
und die Aufnahmekammer auf ein und derselben Seite des Bildschirms liegen, erhält
man, wenn man einer Platte, die an beiden Seiten achsensymmetrische Linsenflächen
von gleicher Brennweite aufweist, die, bezogen auf den Plattenwerkstoff, gleich
der Plattendicke ist, einen ebenen Spiegel so zuordnet, daß er der Platte benachbart
und zu den Achsen der optischen Systeme senkrecht ist.
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Dieser ebene Spiegel- wird entbehrlich, wenn die Linsenflächen der
hinteren Plattenseite mit einem Spiegelbelag versehen und als Kugelflächen ausgebildet
werden, deren Halbmesser gleich der Plattendicke ist.
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Die beiden zuletzt beschriebenen Bildschirme bewirken, daß das Bild
des Projektorobjektivs am Orte des Projektorobjektivs selbst liegt und setzen also
die Verwendung eines unter 45'' gegenüber dem Bildschirm geneigten Strahlenteilungsspiegels
und eine solche gegenseitige Anordnung dieses Spiegels und des Projektors sowie
der Aufnahmekammer voraus, daß die Objektive eine spiegelbildliche Lage haben.
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Die obigen Ausführungen über die Art der in Frage kommenden Linsenflächen
setzen eine fehlerfreie Abbildung durch die Linsenflächen voraus, die verständlicherweise
praktisch nicht möglich ist. Aus diesem Grunde kann auch die gleichzeitige Lösung
jener beiden Aufgäben keine ganz exakte sein. Man wird vielmehr einen kleinen Verlust
an Helligkeit für das Hintergrundsbild in Kauf nehmen müssen, wofür man aber den
Vorteil eintauscht, daß die Aufnahmekammer nicht, wie bei den obenerwähnten bekannten
Bildschirmen, an eine ganz bestimmte Lage gegenüber dem Projektor gebunden ist.
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Die Herstellung der Linsenraster kann nach irgendeinem geeigneten
Verfahren erfolgen. In Frage kommt z. B. das Einprägen der Rasterung durch Überrollen
einer durch Erhitzen erweichten Platte aus durchsichtigem Werkstoff mittels einer
geeignet ausgebildeten Walze oder das Einprägen mit Hilfe von ebenen Prägeformen,
wobei zu beachten ist, daß einander entsprechende Linsenflächen der verschiedenen
Plattenseiten die erforderliche gegenseitige Lagehaben.
Da die Bildschirme
für die Hintergrundsprojektion von erheblicher Größe sein müssen, so ist es kaum
möglich, sie aus einem Stück herzustellen, sie müssen vielmehr aus einer größeren
Anzahl von Teilstücken zusammengesetzt werden, wobei die Stoßkanten das Bild nicht
beeinflussen dürfen. Diese Bedingung läßt sich gut erfüllen, weil ein Teil jedes
einzelnen optischen Systems nicht von Lichtstrahlen durchsetzt wird, und daher für
die Anordnung von Trennflächen und Verbindungsmitteln ohne Schaden für das Bild
ausgenutzt werden kann. Empfehlenswert ist es, jede Platte aus leistenförmigen oder
tafelförmigen Teilstücken zusammenzusetzen, die rechteckig so begrenzt sind, daß
obige Bedingung erfüllt wird. Um den Teilstücken einen guten Zusammenhalt zu geben,
wird vorteilhaft ein die Größe der Platte begrenzender Rahmen vorgesehen, in dem
zueinander senkrechte Drähte in solchen Abständen gespannt sind, daß die gebildeten
Maschen die. Größe der Teilstücke haben. Um durch diese Drähte den dichten Zusammenschluß
der Teilstücke nicht zu behindern, empfiehlt es sich, zur Aufnahme der Drähte in
die seitlichen Begrenzungsflächen der Teilstücke Nuten einzuarbeiten. Der Zusammenhalt
der Teilstücke kann noch durch Verkittung verbessert werden. Die Teilstücke einer
Platte können auch, ohne daß Spanndrähte erforderlich wären, mittels geeigneter
Nuten und Vorsprünge miteinander verbunden werden.
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In der Zeichnung dient Abb. Z zur Erläuterung des Grundgedankens der
Erfindung. Abb. 2, .4, 5, 6, 7 und 9 stellen in vergrößertem Maßstab je einen Teil
eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bildschirms in einem die Achsen verschiedener
optischer Systeme enthaltenden Schnitte dar, wobei Abb.9 die Verbindung von Teilstücken
eines entsprechend Abb. 2 dargestellten Bildschirms veranschaulicht. Abb.3 zeigt
den durch Abb. 2 dargestellten Bildschirm in einer Ansicht gegen eine Linsenrasterfläche.
Abb. 8 veranschaulicht die gegenseitige Lage von Projektor, Aufnahmekammer und Bildschirm
für den Fall eines Bildschirms nach Abb. 6 und 7. Abb. so zeigt in einer Ansicht
in verkleinertem Maßstab den Aufbau eines gemäß Abb. 9 ausgebildeten Bildschirms.
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In Abb. z ist ein aus drei Linsenrastern bestehender Bildschirm veranschaulicht,
der zwischen einem Projektor und einer Aufnahmekammer liegt. Im Interesse einer
anschaulichen Darstellung sind die `Abstände des Projektors und der Aufnahmekammer
von dem Bildschirm viel kleiner und die Durchmesser der Linsen der Raster viel größer
gewählt, als es für den praktisch brauchbaren Fall erforderlich ist. Der Projektor
enthält ein Objektiv 0" und einen Film FD, die' Aufnahmekammer ein Objektiv 0" und
einen Film Fa. Die Linsen des dem Projektor zugewandten Rasters sind mit L1, die
Linsen des mittleren Rasters mit L2 und die Linsen des der Aufnahmekammer zugewandten
Rasters mit L3 bezeichnet. Die drei Raster sind von gleicher Teilung und haben eine
solche gegenseitige Lage, daß die optischen Achsen entsprechender Linsen miteinander
zusammenfallen. Sowohl die Linsen L, als auch die Linsen L3 liegen im Abstand s
von den Linsen L2. Diesem Abstand s sind die Brennweiten f1 der Linsen L1 und die
Brennweiten f3 der Linsen L3 ungefähr gleich, so daß die Linsen L1 von dem Objektiv
0D des Projektors ein Rasterbild in der am Orte der Linsen L2 befindlichen Ebene
E2 - E2 entwerfen, während die Linsen L3 dieses Rasterbild in das Objektiv 0" der
Aufnahmekammer abbilden. Die Linsen L2 haben eine Brennweite f2 = s/2. Das Objektiv
0D bildet den Film F" von einem zu projizierenden Hintergrund in eine am Orte der
Linsen L1 befindliche Ebene El - El ab, und zwar so, daß von aneinandergrenzenden.
Teilen des Filmes F" die gleiche Anzahl aneinandergrenzender Teilbilder von der
Abmessung der Linsen L1 entstehen, die Teile eines in der Ebene El - F_ 1 liegenden
Rasterbildes des Filmes F, sind. Von diesem Rasterbild entwerfen die Linsen L2 ein
zweites Rasterbild, das in Hinblick darauf, daß diese Linsen eine Brennweite f2
= S/2 haben, in einer am Orte der Linsen L3 befindlichen Ebene F_3 -- E3 liegt.
Die einzelnen Teile dieses zweiten Rasterbildes, das durch das Objektiv 0" der Aufnahmekammer
zusammen mit der zwischen der Aufnahmekammer und den Linsen L3 dargestellten Szene
auf den Film F" abgebildet wird, sind von der Abmessung der Linsen L2.
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Der Bildschirm nach Abb. 2 und 3 wird aus zwei gleichdicken Platten
m, und mit aus einem durchsichtigen Werkstoff (z. B. einem organischen 'Glas) gebildet,
der einen Brechungsindex 1,5 hat und von solcher Art ist, daß er sich leicht prägen
läßt. Die beiden Platten sind an beiden Seiten .mit einer Rasterung von kugeligen
Linsenflächen versehen: Die Linsenflächen der dem Projektor zuzuwendenden Platte
m, sind mit L,' und LI", die Linsenflächen der der Aufnahmekammer zuzuwendenden
Platte mB mit La' und 1]I" bezeichnet. Sämtliche Linsenflächen haben einen Halbmesser
y = d,13, entsprechend einer Brennweite f = d, wobei d die
Dicke der Platten, gemessen zwischen den Linsenscheiteln ist. Die Krümmungsmittelpunkte
MI', MI", MII' und Ma" entsprechender Linsenflächen liegen auf c iner Geraden, die
zum Schirm senkrecht ist. Die Schnittlinien benachbarter Linsenflächen bilden ein
Netz von Quadraten von der Seitenlänge b = d,13. Ist beispielsweise
d = 15 mm, so ist b = 5 mm, das ist bereits ein Wert, der genügend
klein ist; damit bei der Betrachtung im Kino der Bildeindruck von einem mittels
eines solchen Bildschirms gewonnenen Hintergrundsbild gut, ist.
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Die in Abb.2 dargestellten Elemente liegen am Rande des Bildschirms.
Dementsprechend hat der Winkel aI, das ist der Neigungswinkel der Achse des vom
Projektor kommenden und auf eine Linsenfläche L,' auftreffenden Strahlenbündels
gegen die Schirmsenkrechte seinen größten Wert. Da die Platten m, und mit von gleicher
Dicke sind, so ist der Neigungswinkel all der Achse dieses Strahlenbündels beim
Austritt aus der entsprechenden Linsenfläche 1B" gleich dem Winkel aI.
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Der Bildschirm nach Abb. q. unterscheidet sich von dem nach Abb. 2
und 3 lediglich dadurch, daß die Dicke d, der Platte m, größer ist als die Dicke
da der Platte mB. Infolgedessen ist der Winkel ar größer als der Winkel aI, was
zur Folge hat, daß die Aufnahmekammer dem Bildschirm näher liegt als der Projektor:
Die
Halbmesser der Linsenflächen 1i' und 1I" der Platte in, haben einen `'1'ert r, =
d,113, während die Halbmesser der Linsenflächen lll' undlI," derPlatte;izl, einen
Wert rll = dir,/3 haben. Die Seitenlänge der Quadrate, die durch die Schnittlinien
benachbarter Linsenflächen gebildet werden, hat den Wert b = d,113.
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Der Bildschirm nach Abb. 5 unterscheidet sich von dem nach Abb. 2
und 3 dadurch, daß die der Platte in, zugewandte Seite der Platte nz u eine zu den
die Krümmungsmittelpunkte iIII', 11,1I" und IIIt" enthaltenden Geraden senkrechte
Ebene (l ist und daß der Halbmesser der Linsenflächen 1I" den Wert d,.16 hat, entsprechend
einer Brennweite f," = d/2. Außerdem hat das Verhältnis b!d den Wert 1j5; Während
die zuvor beschriebenen Bildschirme eine gegenseitige Anordnung von Projektor, Aufnahmekammer
und Bildschirm gemäß Abb. i voraussetzen, wird bei den Bildschirmen nach Abb. 6
und 7 vorausgesetzt, daß der Projektor P und die Aufnahmekammer A, wie durch Abb.
8 veranschaulicht ist, auf ein und derselben Seite des Bildschirms B liegen und
einander benachbart so angeordnet sind, daß ihre Objektive zu einem halbversilberten
Spiegel S symmetrisch liegen. Der Bildschirm ist so ausgebildet, daß die vom Projektionsobjektiv
ausgehenden Strahlen in das Projektionsobjektiv zurückgeworfen werden.
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Der Bildschirm nach Abb. 6 enthält nur eine einzige Platte »t, die
wie die Platten der zuvor beschriebenen Bildschirme aus durchsichtigem, leicht pragbarem
Werkstoff besteht, dessen Brechungsindex den Wert 1,5 hat. Die Platte
m ist wie die Platten nti und inff nach Abb. 2 und 3 an beiden Seiten mit
einer Rasterung aus kugeligen Linsenflächen vom Halbmesser r = d,/3 versehen.
Die Linsenflächen der vorderen Plattenseite sind mit l', die der hinteren Plattenseite
mit l" bezeichnet. Die entsprechenden Krümmungsmittelpunkte tragen die Bezeichnung
11I' bzw. ?1I". Der hinteren Plattenseite benachbart ist ein ebener Spiegel t so
angeordnet, daß er zu den Verbindungslinien einander entsprechender Krümmungsmittelpunkte
senkrecht ist. Dieser Spiegelt bewirkt, daß ein vom Projektor kommendes, unter einem
Winkel a gegen die Schirmsenkrechte geneigtes und auf eine Linsenfläche l' auftreffendes
Bündel paralleler Strahlen die Linsenfläche l' unter dem gleichen Winkel a verläßt.
Das Verhältnis bid hat, wie bei dem Bildschirm nach Abb. 2 und 3, den Wert 1I3.
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Der Bildschirm nach Abb. 7 unterscheidet sich von dem nach Abb. 6
im wesentlichen dadurch, daß der besondere Spiegel t in Fortfall gekommen ist, daß
aber dafür die Linsenflächen l" mit einem Spiegelbelag versehen sind. Nur die Halbmesser
r' der Linsenflächen l' haben den Wert d13. Die Halbmesser r"
der Linsenflächen
l" haben den Wert d.
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Die Platten des Bildschirms nach Abb. 9 und 1o haben die gleichen
Linsenraster wie die Platten des Bildschirms nach Abb. 2 und 3. Der obere Teil von
Abb. 9 zeigt einige Rasterelemente vom Rande des Bildschirms, in die die vom Projektor
kommenden Strahlenbündel unter einem Winkel a geneigt eintreten, während der untere
Teil von Abb. 9 einige Rasterelemente aus der Mitte des Bildschirms enthält, in
die die vom Projektor kommenden Strahlenbündel ungefähr senkrecht zum Bildschirm
eintreten. Diejenigen Teile des Bildschirms, durch die in dem durch Abb. 9 veranschaulichten
Schnitt durch die Krümmungsmittelpunkte ?17I', MI", iLTa' und MII" der Linsenflächen
l,' bzw. 1i" bzw. llr' bzw. 11I" sowie in allen zu diesem Schnitt parallelen Schnitten
kein Licht hindurchtritt, sind schraffiert gezeichnet.
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Bei einem Bildschirm von ; m Breite und 5 m Höhe, der aus zwei Platten
von 15 mm Dicke besteht, die je aus 35 quadratischen Tafeln inil, inl2, mi3, mii
...
(i)tljl, iitnz, in,13, inliq ... ) von i m Seitenlänge zusammengesetzt
sind (zweckmäßig erhalten die Tafeln noch wesentlich kleinere Abmessungen), enthält
jede Tafel 40 ooo Linsenrasterelemente, die durch Quadrate von 5 mm Seitenlänge
begrenzt sind. Bei jeder Platte des Bildschirms sind an den Grenzflächen, in denen
benachbarte Tafeln nrll und ritt" (ni.III und srta2) bzw. inl3 und in,' (iüII3 und
iitll1) einander berühren, Längsnuten mIx, »tIxx (irtijx, iitllxx) bzw. inlxxx litlxxxx
(rrt 1i X x x, 111 11 x x x x) von halbkreisförmigem Querschnitt so eingearbeitet,
daß je zwei einander entsprechende Nuten ntIx und- in,- (m)ix und iitlixx) bzw.
mlxxx und irzlxxxx (lyznxxx und )itllxxxx) zusammen eine Nut von kreisförmigem Querschnitt
ergeben. In diese Nut greift ein Spanndraht o,' (oll') bzw. o," (oli") ein, der
an einem Rahmen P für die beiden Platten befestigt ist. Abb. 1o läßt das Netz der
Spanndrähte für mehrere Tafeln erkennen. Die Spanndrähte bilden Maschen von i qm
Größe und jede Masche des Netzes nimmt eine der Tafeln auf. Die Tafeln roll, mI2,
mI3, 11114 ... der einen Platte sind je mit der benachbarten Tafel iit II
I bzw. iiz I, 2, bzw. nzli 3 bzw. rn B 1 der anderen Platte durch Stifte
q verbunden. Sowohl diese Stifte q als auch die Drähte o sind so angebracht, daß
sie nur in solchen (schraffiert gezeichneten) Teilen der Platten liegen, durch die
kein Licht hindurchtritt, so daß durch die Verbindung der Tafeln miteinander der
Lichtdurchgang durch die Platten unbeeinflußt bleibt. Bei der durch Abb. 9 und 1o
veranschaulichten Tafelverbindung ist der einfacheren Darstellung halber eine solche
Unterteilung der beiden Platten angenommen, daß die Stoßfugen zwischen den Tafeln
der einen Platte den Stoßfugen zwischen den Tafeln der anderen Platte genau gegenüberliegen.
Dadurch, daß man die Tafeln der einen Platte gegenüber den Tafeln der anderen Platte
versetzt anordnet, kann der Zusammenhalt der Platten noch verbessert werden.