Verfahren und Vorrichtung zur Beleuchtung von mit der Fortschrittsrichtung des Betrachtenden parallel angeordneten Bildern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bsluchtung von mit der Fortschrittsrichtung des Betrachtenden parallel angeordneten Bildern. Das erfindungsgemässe Verfahren und die zur Realizierung dienende Vorrichtung dienen zweckmässig zur Beluchtung von in einem Tunnel angeordneten Bildern bzw. Bildserien undzwar so, dass die Bilder z.B. an einer stationären Wand angeordnet sind und diese von einem sich vor der Wand bewegenden Gegenstand, der in dem Tunnel fährt, betrachtet in ein Laufbild (Kinobild) verschmelzen.
Aus dem Funktionsprinzip der Kinobilder ist es wohlbekannt, dass um eine an der Kinoeinwand erscheinende Bildserie als Kinofilm, gegebenenfalls als einen die Sicht einer lebenstreuen Bewegung erweckenden Film sehen zu können, müssen die einander folgenden Bilder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit und entsprechend beleuchtet an der Filmleinwand erscheinen. Bei den Kinobildern bewegt sich weder die Leinwand, noch der den Film betrachtende Mensch, der Filn wird lediglich mit Hilfe eines Kinoprojektors weitergefördert.
Gleicherweise ist es aus der Physiologie wohlbekannt, indem man die nacheinander projizierten Bilder - selbstverständlieh nur dann, wenn diese je ein Einzelbild des gegebenen Films bilden - erst dann als ein Kinobild entsprechender Qualität wahrnimmt, wenn die Projektionsfrequenz der Bilder
grösser ist, als die sogenannte Fusionsfrequenz. Dies bedeutet für das menschliche Auge eine Projektionsgeschwindigkeit von 16.24 Bilder/sec. Bei der Ausarbeitung unserer Erfindung gingen wir aus der Erkenntnis aus, indem falls die Geschwindigkeit der nacheinander wahrgenommenen bilder in den Bereich zwischen 16 und 24 Bilder/sec fällt, so kann die relative Bewegung zwischen dem Bild und Menschen nicht nur so realisiert werden, indem man die Bilder einander folgend projiziert, sondern auch so, indem das Bild stationär bleibt und die Bilder so in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, dass diese - wenn von einem sich bewegenden Gegenstand, z.B.
einem Fahrzeug betrachtet - als ein Kinofilm erscheinen.
Ebenfalls haben wir es erkannt, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung bzw. Anordnung auch so ausgestaltet werden kann, indem sowohl das Bild, als der Betrachtende sich bewegen, wobei durch die relative Geschwindigkeit des Betrachtenden und des das Bild tragenden Gegenstands das Verschmelzen der Bildreihen in einen Kinofilm erreicht wird.
Als Beispiel für den ersten Fall nehmen wir eine an der Wand eines Tunnels angeordnete Bildreihe an, die aus einem Fahrzeug betrachtet wird, für den zweiten Fall zwei nebeneinander fahrende Fahrzeuge, aus denen das eine die Bilder trägt in dem anderen der Betrachtende sitzt.
Der Erfindung wurde das Ziel gesetzt ein Verfahren und eine zur Realisierung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu entwickeln, die zur Betrachtung stationärer oder sich bewegender, parallel angeordneter Bildreihen von einem sich bewegenden Gegestand, zweckdienlich einem Fahrzeug geeignet sind, und die so betrachtete Bildreihe als ein Kinofilm erscheint.
Demnach bezieht sich unsere Erfindung auf ein Verfahren zur Beleuchtung von parallel - zweckmässig in einem Tunnel- angeordneten Bildern; das Wesentliche des erfindungs- gemässen Verfahrens besteht darin, dass die Bilder von einem, gegenüber den Bildern sich bewegenden und den Betrachtenden aufnehmenden Gegenstand gesteuert beleuchtet werden, undzwar so, dass die einzelnen Bilder in einen Kinofilm verschmelzen, wobei die maximale Dimension der Bilder in der Bewegungsrichtung folgenderweise bestimmt wird:
a = v/n
wobei
v = die relative Geschwindigkeitsdifferent zwischen dem das Bild tragenden Gegenstand und dem den Betrachtenden tragenden Gegenstand und
n = die kritische Fusionsfrequenz
bezeichnen.
Bei einer vorteilhafter Realisie rungsweise des erfindungsgemässen Verfahrens wird die kritische Fusionsfrequenz so gewählt, dass sie unter dem bekannten we rt be re ich liege, d.h. n = 8-16.
Eine weitere Art und Weise der Realisierung kann dadurch gekennzeichnet werden, indem die Beleuchtungszeit innerhalb des Bereichs 100 μsec - 10 msec gewählt wird, oder gegebenenfalls eine kontinuierliche Beleuchtung für die Dauer, in der die zwei Gegenstände einander vorbeikommen, gewählt wird.
Ebenfalls bildet die Vorrichtung zur Realisierung des erfindungsgemässen Verfahrens den Gegenstand der Erfindung. Die Vorrichtung bzw. Anordnung enthält die mit einander parallel angeordneten Bilder, die in der Nähe der Bilder angeordneten Fühler zur Wahrnähme des den Betrachtenden tragenden Gegenstands, desweiteren sind mit der erwähnten wahrnehmenden Anordnung in kontaktloser Verbindung stehende, an dem den Betrachtenden tragenden Gegenstand vorge
sehene Fühler bzw. die Fühler aktivierende Signalelemente enthalten, wobei der Fühler mit einer, das Bild beleuchtenden Einheit verbunden ist. Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist das den Fühler aktivierende Signalelement an dem einen Gegenstand, z.B. an dem Fahrzeug angeordnet, während der Fühler selbst an einem anderen Gegenstand, z.B. an der Wand angeordnet ist und ist über einen BetätigungsStromkreis mit dem Beleuchtungselement, z.B. mit der Betätigungseinheit einer Blitzlicht röhre verbunden; der andere Ausgang des Betätigungsstromkreises ist mit dem Steuereingang eines gesteuerten Schaltelements, zweckmässig eines Thyristors verbunden; das gesteuerte Schaltelement schliesst sich einem Gleichrichter und einem Speicherelement, z.B. einem Kondensator an, anderseits ist es an die Leistungskapazität des Beleuchtungselements angeschlossen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist so ausgestaltet, indem der Steuerstromkreis aus zwei querverriegelten Monoflops ausgestaltet ist, wobei der eine Eingang des ersten Monoflops mit dem einen gesteuerten Schaltelement, das andere Monoflop mit dem anderen Schaltelement - das dem Beleuchtungsmittel angeschlossen ist - verbunden ist.
Die Erfindung kann auch dort vorteilhaft eingesetzt werden, wo zwischen dem Betrachtenden und den Bildern ein optisches Gitter angeordnet ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung werden anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele, mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
Figur 1 eine als Beispiel dienende Anordnung,
Figur 2 das Schema der die Bilder beleuchtenden Vorrichtung,
Figur 3 das Zeitdiag ramm der Steuersignale der Einheit
nach Figur 2,
Figur 4 ein Beispiel für den Steuerstromkreis.
Figur 1 zeigt die miteinander parallel angeordneten Bilder 1,2...n und die darunter angeordneten Fühlerslemente 4, sowie einen den Betrachtenden aufnehmenden Gegenstand, bei unserem Fall ein Eisenbahnwagen, der die Signalelemente 3 enthält. Bei dem hier dargestellten Beispiel ist je ein Signalelement 3 unter den einzelnen Fenstern vorgesehen.
Gehen wir nun aus dem Fall aus, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit 72 km/St d.h. 20 m/sec beträgt. Die kritische Fusionsfrequenz soll im Gegensatz zu dem aus der Fachliteratur bekannten Wert von 16-24 Bilder/sec hier 20 Bilder/sec betragen. In diesem Fall ergibt sich die maximale Grosse der Bilder
A = v/n = 20/20 = Im,
praktisch scheint es zweckmässig ein kleineres Mass zu wählen, so z.B. soll das Mass d.h. die Breite des Bildes in der Fahrrichtung 0,8 m sein. Die Höhe wird durch die Sichtbarkeit bestimmt.
Die Bilder 1,2...n müssen so beleuchtet werden, dass deren Wahrnähme gewährleistet sei. Die Erfahrungen haben es gezeigt, dass die vortailhafte Belichtungsdauer im Bereich zwischen 100 μs ec und 4 msec liegt. Belichtungsfrequenz wird mit dem an Fahrzeug angeordneten Signalgeber, bei unserem Beispiel mit dem Signalelement 3 gesteuert. Zur Beleuchtung genügt eine Blitzlichtlampe bzw. irgendwelche Blitzlicht röhre.
Figur 2 zeigt das Schema einer möglichen Ausführung der Betätigungsvorrichtung bzw. der Beleuchtungseinheit. Bei unserem Beispiel bliebend, sind die Bilder 1,2...n in Tunnel einer Eisenbahn oder in einem Metrotunnel in einem gegenseitigen Abstand von 1 m so angeordnet, dass die Bildbreite0,8 m beträgt und der Kinofilm von die se n Bildern zusam
mengesetzt ist.
Ober oder unter den einzelnen Bildern 1,2...n ist je ein Fühler 4 angeordnet, die bei der hier dargestellten, als Beispiel dienenden Ausführung die in die Tunnelwand eingebaute Beleuchtungseinheit einschalten und die Bilder 1,2... n von hinten beleuchten. Zu jedem einzelnen Bild 1,2...n gehört je ein Fühler und Beleuchtungseinheiten in derselben Zahl. Damit, das eben von dem Betrachtenden liegende Bild belichtet sei, wird die Beleuchtung von dem den Betrachtenden tragenden Bahnzug her mit dem Signalelement 3 gesteuert. Das Signalelement 3 aktiviert den Fühler 4 eine vorbestimmte Zeit lang im Bereich zwischen 100 μsec und 10 msec, wodurch das Bild beleuchtet wird. Aus der Figur 2 geht es hervor, dass der Fühler 4 ein Steuerst romkreis 5 ist, dessen einer Ausgang die zur Blitzlicht röhre 6 gehörende Induktivität L und das Steuerelement, bei unserem Beispiel den Thyristor Th2, der den den Kondensator C3 enthaltenden Stromkreis schaltet, anlässt. Der andere Ausgang des Steuerstromkreises 5 ist über den Transformator Tr der Katode und dem Steuereingang (Gate) des Thyristors Th1 angeschlossen, genauer gesagt, mit dem mit der Katode verbundenen Widerstand R1 verbunden. Die Speisespannung des Steuerstromkreises 5, sowie der gesamten Beleuchtungseinheit wird über den Gleichrichter D1 erzeugt, der ein zweiwegiger Gleichrichter ist und dessen Ausgang mit einem Hochleistungskondensator C1 und der Anode des Thyristors Th1 verbunden ist. Der Kondensator C2, als die Leistungskapazität der Blitzlichtröhre 6 ist dem Widerstand R2 angeschlossen. Bei der hier dargstellten Ausführung ist der Wert des Kondensators C1 600 μF, jener des C247 μF.
Figur 3 zeigt den Startimpuls, der von dem Steuerst romkreis 5 ankommt, ebenfalls ist die Zeitfunktion der die beiden Thyristoren Th1 und Th2 steuernden Signale veranschaulicht. Die beiden Thyristoren Th1 und Th2 dürfen nicht simultan
d.h. in derselben Zeitdauer eingeschaltet werden, dafür sorgt die innere Verriegelung des Steuerstromkreises, für den ein Beispiel in Figur 4 dargestellt ist. In dem Steuerstromkreis sind zwei Monoflops MF1 und Mf2 enthalten, wobei der eine Eingang des Monoflops MF2 das Triggersignal erhält und der Ausgang O den Thyristor Th2 betätigt. Der Ausgang O ist dem Eingang R des zweiten Monoflops MF1 angeschlossen, während der Ausgang
des Monoflops MF1 mit dem Eingang R des Monoflops MF2 verbunden ist, der Ausgang
des Monoflops MF1 schliesst sich dem Thyristor Th1 an.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist, wie folgt:
Auf die Wirkung des Signalelements 3 gibt das Fühlelement 4 ein Signal dem Steuerkreis 5 ab, der einerseits den Thyristor Th1 startet, anderseits den Thyristor Th1 nach dem Ablauf von 100 μsec - 10 msec in Gang setzt, der wiederum einen Teil der in dem Kondensator C1 gespeicherten Energie dem Kondensator C2 übergibt. Die hier dargestellten Ausführungen stellen bloss ein Beispiel dar. Selbstverständlich können die Betätigungseinheit und die einzelnen Elemente auch in einer anderen Anordnung realisiert werden. So kann z.B. das Signalelement entweder an dem einen, oder an dem anderen Gegenstand angeordnet werden, es. muss nicht unbedingt auf dem den Betrachter aufnehmenden Gegenstand vorhanden sein, gleicherweise kann der Fühler 4 mit der Beleuchtungssinheit entweder an dem einen oder andern anderen Gegestand befestigt werden. Bei der hier dargestellten Ausführung ist der Fühler 4 ein aus Sender und Empbestehender Infrafühler, der von einem licht reflektie renden Streifen als Signalelement 3 aktiviert wird. Zu diesem Zwecke kann jedwelcher kontaktloser optischer oder magnetischer Fühler verwendet werden. Damit der Betrachtende im gegebenen Moment ein belichtetes Bild sehe, können wir zwischen dem Betrachtenden und den
Bild ein optisches Gitter einsetzen, wobei die Belichtungsdauer so lange gewählt wird, bis der Betrachtende der Bildreihe voneikommt. Eine weitere Erkenntnis zeigt sich darin, dass die Fusionsfrequenz nicht unbedingt im Bereich zwischen 16 und 24 Bilder/sec liegen müsse, es genügen 10 Bilder/sec.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann zu bereits vorhandenen Sytemen verhältnismässig kostenschonend ausgebaut werden, die Kosten zeigen sich nur bei der Anschaffung der Bestandteile. Die Lösung kann vorteilhaft zur Abgabe von Warnsignalen oder Anzeigen abgegeben werden, wenn die Bilder z.B. nicht in einem Tunnel, sondern entlang einer Landstrasse angeordnet sind.