DE2017839A1

DE2017839A1 - Front projection device with swiveling camera

Info

Publication number: DE2017839A1
Application number: DE19702017839
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. M G03b 17-52 ist
Original assignee: LEHMAN FR
Current assignee: LEHMAN FR
Priority date: 1970-04-14
Filing date: 1970-04-14
Publication date: 1971-10-28

Description

B F S C H R B T B U N G Aufprojektionseinrichtung mit schwenkbarer Kamera Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, die es erlaubt, bei Foto-, Flm- oder Fernsehaufnahmen nach dem Verfahren der Aufprojektion horizontal und vertikal mit der Kamera zu schwenken, die Schärfe beliebig zu verstellen und Objektive veränderlicher Brennweite zu verwenden. B F S C H R B T B U N G Front projection device with swiveling Camera The present invention relates to a device that allows For photo, film or television recordings, the front projection method is horizontal and to pan vertically with the camera, to adjust the focus as desired and Use lenses of variable focal length.

Zweck der Aufprojektionist es, einen natiirlichen Vordergrund mit einem aus Richtung der Kamera auf eine im Hintergrund befindliche reflektierende Wand projizierten Bild zu kombinieren.The purpose of the front projection is to have a natural foreground one from the direction of the camera to a reflective one in the background Combine Wall Projected Image.

Die reflektierende Wand hat eine schmale Richtcharakteristik nnd wirft Sicht vornämlich in die Richtllng zurück, aus der es kommt. Da auf diese Weise nahezu alles vom Projektor zur reflektierenden Wand fallende Sicht in das Objektiv der Kamera gelangt, kann der Prosiektionslichtstrom so schwach sein, daß eb dort, wo er auf den Vordergrund trifft, keine aktinische Wirkung erzielt, Um zu erreichen, daß der vom Projektions lichtstrom auf dem Hintergrund erzeugte Schatten des Vordergrundes im Bilde nicht sichtbar wird, wird das folgende Prinzip angewandt: Die unter 90 zueinander stehenden optischen Achsen des Projektors und der Kamera werden durch einen im Schnittpunkt der optischen Achsen stehenden teildurchlässigen Spiegel in Übereinstimmung gebracht. Ausserdem müssen der optische Mittelpunkt des Projk tionsobjektivs und der des Kameraobjektives gleichweit vom Schnittpunkt der optischen Achsen entfernt sein. Soll die Kamera mit einem beweglichen Gegenstand des Vordergrundes mitschwenken, so wird die gesamte starre Einheit von Projektor und Kamera geschwenkt und die naturgemäße Verschiebung des Hintergrundes gegen die Vordergrund wird durch entsprechende Verschiebung des Projektionsbildes im Bildfenster des Projektors quer zur Achse erzielt (tschechoslowakisches Patent, beschrieben in der Offenlegungsschrift-Nr. 1522296).The reflective wall has a narrow directional characteristic and throws View mainly back into the direction from which it comes. Because in this way almost everything from the projector to the reflective wall falling into the lens of the Camera reaches, the Prosiektionslichtstrom can be so weak that eb where he hits the foreground, has no actinic effect, To achieve that the foreground shadow produced by the projection luminous flux on the background is not visible in the picture, the following principle is applied: The under 90 mutually standing optical axes of the projector and the camera are through a partially transparent mirror in the intersection of the optical axes Matched. In addition, the optical center of the projection lens must and that of the camera lens equidistant from the intersection of the optical axes be. Should the camera pan with a moving object in the foreground, so the entire rigid unit of projector and camera is swiveled and the natural one Shifting the background against the foreground is achieved by shifting accordingly of the projection image in the image window of the projector achieved transversely to the axis (Czechoslovak Patent described in Laid-Open Publication No. 1522296).

Die nach diesem Prinzip gebauten Geräte für Aufprojektion haben folgende Nachteile: Sie sind bei Schwenkaufnahmen unhandlich, weil die gesamte Einheit von Kamera tmd Projektor bewegt werden muß. Bei Verwendung von Laufbiidprojektion wird dies infolge das hohen Gewichts solcher Projektoren nahezu unmöglich. Auch würde bei Laufbildprojektoren die Verschiebung des Aufprojektion gestört werden.The front projection devices built according to this principle have the following Disadvantages: They are unwieldy for pan shots because the entire unit is from Camera and projector must be moved. When using motion projection, this is almost impossible due to the heavy weight of such projectors. Also would In motion picture projectors, the displacement of the front projection can be disturbed.

ein schwieriges technisches Problem darstellen, dessen Lösung sehr kostspielig ist. Die starre Verbindung von Projektor und Kamera hat noch den weiteren Nachteil, daß bei Schärfenverstellung während der Aufnahme, wie es bei in axialer Richtung sich bewegenden Vordengrundobjekten notwendig ist, der optische Mittelpunkt des Kamera objektivs axial auswandert und somit die Bedingungen einer exakten Aufprojektion gestört werden.represent a difficult technical problem, the solution of which is very is costly. The rigid connection between the projector and camera also has the other Disadvantage that with focus adjustment during the recording, as it is with in axial The optical center point is necessary in the direction of moving foreground objects of the camera lens moves axially and thus the conditions for an exact front projection be disturbed.

kus dem gleichen Grunde ist die Verwendung von Objektiven mit veränderlicher Brennweite nicht möglich, denn bei Brennweitenänderung wandert der optische Mittelpunkt entsprechend der Brennweitenverlängerung oder Verkürzung axial aus.kus the same reason is the use of lenses with changeable Focal length not possible because the optical center moves when the focal length is changed according to the focal length extension or shortening axially.

Die geschilderten Nachteile sind in der nachfolgend beschriebenen Erfindung einer Aufprojektionseinrichtung mit schwenkbarer Kamera vermieden.The disadvantages outlined are described below Invention of a front projection device with a pivotable camera avoided.

Lie vorliegende Erfindung geht von der folgenden theoretischen Überlegung aus, die in den Abb. 1 und 2 dargestellt ist, Abb. 1 zeigt einen Projektor und eine Kamera in Winkelstellung zueinander, deren Strahlengänge mit Hilfe eines teildurchläs sigen Spiegels in bekannter Weise zur Übereinstimmung gebracht sind. Nach den optischen Gesetzen der Aufprojektion mussen dann die Entfernungen der optischen Mittelpunkte des Projektions objektives und des Kameraobjektivs von der Spiegelfläche in T?ichtung der einander zugeordneten Strahlen einerseits 1md die zugehörigen Winkelfunktionen andererseits einander gleich sein.The present invention is based on the following theoretical consideration from which is shown in Figs. 1 and 2, Fig. 1 shows a projector and a Camera in an angular position to each other, their beam paths with the help of a partial passage sigen mirror are brought to match in a known manner. According to the optical Laws of front projection must then be the distances of the optical center points of the projection lens and the camera lens from the mirror surface in the doorway of the mutually associated beams on the one hand 1md the associated angular functions on the other hand be equal to each other.

D. h. a 1 = a 2 und α 1 t =α 2 2, Damit sind die optischen Bedingungen für die Aufprojektion erfüllt. Der Schatten S 1 des Gegenstandes G1 auf der Projektionswand wäre im Kombinationsbild in der Kamera durch den Gegenstand G1 abgedeckt und somit nicht sichtbar. Wird die Kamera um den optischen Mittelpunkt in horizontaler Richtung in diese Stellung 2 geschwenkt, so daß sie den Gegenstand G2 erfaßt oder in die Stellung 3, so daß sie den Gegenstand G9 erfaßt, so bleiben nach den optischen Gesetzen die Bedingungen für eine einwandfreie Aufprojektion erhalten.I. E. a 1 = a 2 and α 1 t = α 2 2, so that the optical Conditions for front projection met. The shadow S 1 of the object G1 on the projection wall would be through the object in the combination image in the camera G1 covered and therefore not visible. Will the camera around the optical center pivoted in the horizontal direction in this position 2, so that they the object G2 detected or in the position 3, so that it detects the object G9, remain so according to the laws of optics the conditions for a perfect front projection obtain.

D. h. b 1 = b 2 ß 1 = ß 2, c 1 = c 2, γ 1 = γ 2.I. E. b 1 = b 2 ß 1 = ß 2, c 1 = c 2, γ 1 = γ 2.

Abb. 2 zeigt, daß die optischen Bedingungen der Aufprojektion auch beim Schwenken der Kamera in vertikaler Richtung erholten bleiben. D. h. d 1 = d 2, #1 2, e 1 = e 2, t = 2, f 1 = f 2, #1 = # 2.Fig. 2 shows that the optical conditions of the front projection also stay recovered when panning the camera vertically. I. E. d 1 = d 2, # 1 2, e 1 = e 2, t = 2, f 1 = f 2, # 1 = # 2.

Somit ist bewiesen, daß bei der Aufprojektion bei feststehendem Projektor beliebig mit der Kamera geschwenkt werden kann, wenn die horizontale wie vertikale Schwenkachse sich im optischen Mittelpunkt des Kameraobjektivs schneiden. kus dem Dargelegten kann ausserdem noch abgeleitet werden, daß Projektor und Kamera in beliebigem Winkel zueinander gestellt werden können, ohne daß die optischen Bedingungen der Aufprojektion gestört werden.It is thus proven that when projecting in front of the projector when the projector is stationary The camera can be swiveled at will, both horizontal and vertical The pivot axis intersect in the optical center of the camera lens. kiss the It can also be deduced from what has been said that projector and camera can be used in any way Angle to each other can be made without affecting the optical conditions of the Front projection are disturbed.

IJm einerseits mit einem möglichst weiten Winkel projizieren zu können und andererseits mit weitem Winkel aufnehmen zu können oder einen weiten Schwenkbereich zu ermöglichen, ist eine Ste'l'' lung von Projektor und Kamera im stumpfen Winkel zueinander wesentlich vorteilhafter, als die bisher benutzte 900 Stellung.On the one hand, I am able to project with the widest possible angle and on the other hand to be able to record with a wide angle or a wide swivel range To enable the projector and camera to be positioned at an obtuse angle much more advantageous to each other than the previously used 900 position.

Bei spitzerem Winkel nähert sich der Strahlengang der, Kamera im entfernten Teil des Spiegels bei weitem Aufnahmewinkel oder beim Schwenken in diese Richtung zil früh der Totalreflexion.At a more acute angle, the beam path approaches that of the camera in the distant one Part of the mirror at a wide viewing angle or when pivoting in this direction zil early total reflection.

Der Nachteil des Auswanderns des optischen Mittelpunktes des Kameraobjektivs bei Schärfenverstellung ist in der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden daß das Objektiv feststeht und die Schärfenverstellung durch axiale Verschiebung der Bildebene bzw.The disadvantage of the wandering of the optical center of the camera lens with focus adjustment is avoided in the present invention that the lens is fixed and the focus adjustment by axial displacement of the Image plane or

das Kamerakörpers erfolgt.the camera body takes place.

Um auch Aufnahmeobjektive mit veränderlicher Brennweite verwenden zu können, wtird die Kamera durch geeignete Kupplung mit er Mechanik der Brennweitenverstellung axial um den Betrag der Brennweitenänderung verschoben, so daß der optische Mittelpunkt der jeweiligen Brennweite nicht ar wandert.To also use taking lenses with variable focal length to be able to use the camera by means of a suitable coupling with the focal length adjustment mechanism axially shifted by the amount of the change in focal length, so that the optical center the respective focal length does not move ar.

Die Abb. 7 zeigt in Auf-, Seiten- und Grundriss eine Schwenkeinrichtung für eine Kamera mit veränderlicher Brennweite, welche die zu vorgeschilderien theoretischen Bedingungen erfüllt. Im Grundriß ist die Kamera der Klarheit der Zeichnung halben weggelassen.Fig. 7 shows a swivel device in front, side and floor plan for a camera with variable focal length, which is the theoretical Conditions met. In the plan the camera is for the sake of clarity of the drawing omitted.

Der optische Mittelpunkt 0, der erfindungsgemäß seine Lage nicht verändern darf, ist durch den Schnittpunkt der optischen Achse A 1 mit der Achse A 2 gekennzeichnet. Auf dem feststehenden Teil T 1 ist das Teil T 2 um die Achse A 2 drehbar gelagert. Damit ist ein horizontales Schwenken um den optischen Mittelpunkt O möglich.The optical center 0, which according to the invention does not change its position is marked by the intersection of the optical axis A 1 with the axis A 2. On the stationary part T 1, the part T 2 is rotatably mounted about the axis A 2. A horizontal pivoting around the optical center O is thus possible.

In dem Teil T 2 ist ein Segmontteil T 3 in zwei gekrümmten Führungsnuten gelagert. Die Krümmungsmittelpunkte dieser Nuten liegen auf einer Achse, die quer zur optischen Achse durch den optischen Mittelpunkt 0 geht. Mit Hilfe der Kurbel K 1 kann das Segmentteil T 9 iiber ein Zahnrad und ein Zahnsegment um den optischen Mittelpunkt 0 vertikal geschwenkt werden. Mit dem Segmentteil T 3 ist die Platte P 1 festverbunden. Durch den Schlitten S ist die Platte P 2 mit t der Platte P 1 ond dem Segmentteil T 3 zu einer Einheit verbunden. Auf der Platte P 2 ist die Kamera derart befestigt, daß der optische Mittelpunkt der eingestellten Brennweite im Schnittpunkt der optischen Achse A 1 und der Achse A 2 liegt.In the part T 2 there is a Segmont part T 3 in two curved guide grooves stored. The centers of curvature of these grooves lie on an axis that is transverse goes to the optical axis through the optical center point 0. With the help of the crank K 1, the segment part T 9 can have a gearwheel and a toothed segment around the optical Center 0 can be pivoted vertically. With the segment part T 3 is the plate P 1 firmly connected. The slide S is the plate P 2 with t of the plate P 1 ond the segment part T 3 connected to form a unit. The camera is on plate P 2 fixed in such a way that the optical center of the set focal length is at the point of intersection the optical axis A 1 and the axis A 2 lies.

Damit ist die erfindungsgemäße Bedingung erfiillt, daß die Kamera horizontal wie vertikal geschwenkt werden kann, ohne daß der optische Mittelpunkt bei der feststehenden Brennweite auswandert. Um die Schärfe verstellen zu können, ohne daß der optische Mittelpunkt des Objektivs auswandert, wird die Schärfeneinstellung des Objektivs über die Zahnräder Z 1 und Z 2 auf die Welle W 1 übertragen. Diese ist in dem Lagerbock L 1 festgelagert, während sie sich in dem lagerbock L 2 durch eine STewindeführung axial verschiebt. Der Lagerbock L 1 ist fest mit der Platte P 2 verbunden, die mit Hilfe der Nuten N 1 und N 2 im Schlitten S parallel zur optischen Achse, A 1 verschiebbar ist. Der Lagerbock 1 2 ist fest mit dem Schlitten S verbunden. Durch Drehen an der Kurbel K 2 ... W 1 verschiebt sich die Platte P 2 und damit die darauf befestigte Kamera gegen den Schlitten S in Richtung der optischen Achse A 1, während gleichzeitig die Schärfeneinstellung des Objektivs betätigt wird. Durch ein geeignetes Verhältnis zwischen der itbersetzung der Zahnräder Z 1 und Z 2 und der Steigung des STewindes im Lagerbock T 2 läßt sich die Verschiebung der Kamera so abstimmen, daß sie der Verschiebung des optischen Mittelpunktes durch die Schärfeneinstellung entspricht.This fulfills the condition according to the invention that the camera can be swiveled horizontally and vertically without affecting the optical center migrates at the fixed focal length. To be able to adjust the sharpness, without the optical center of the lens drifting, the focus adjustment of the lens is transferred to the shaft W 1 via the gears Z 1 and Z 2. These is fixed in the bearing block L 1, while it is in the bearing block L 2 through a STewind guide moves axially. The bearing block L 1 is fixed to the plate P 2 connected, which with the help of the grooves N 1 and N 2 in the carriage S parallel to the optical Axis, A 1 is displaceable. The bearing block 1 2 is firmly connected to the slide S. By turning the crank K 2 ... W 1, the plate P 2 moves and with it the camera attached thereon against the carriage S in the direction of the optical axis A 1 while operating the lens focus adjustment. By a suitable ratio between the transmission ratio of the gears Z 1 and Z 2 and the slope of the STewindes in the bearing block T 2 can be the displacement of the camera vote so that they the shift of the optical center by the focus adjustment is equivalent to.

Somit ist die erfindungsgemäße Bedingung erfiillt, daß der. optische Mittelpunkt des Objektivsbei Schärfenverstellung nicht auswandert.Thus, the condition according to the invention is fulfilled that the. optical The center of the lens does not drift when the focus is adjusted.

Um auch die Brennweite verändern zu können, ohne daß der optische Mittelpunkt des Objektivs auswandert, wird die Brennweitenverstellung des Objektivs über die Zahnräder Z 3 und z 4 af die Welle W 2 übertragen. Diese ist in dem Lagerbock T 3 -festgelagert, während sie sich in dem Lagerbock L 4 durch eine Gewindefürung axial verschiebt, Der Lagerbock L 3 ist fest mit dem Schlitten S verbunden, der mit Hilfe der Nuten N 3 und N 4 auf der Platte P 1 parallel zur optischen Achse A 1 verschiebbar ist, Durch Drehen an der Kurbel K 3 am hinteren Ende der Welle W 2 verschiebt sich der Schlitten 5 und damit die Kamera-in Richtung der optischen Achse A 1 , während gleichzeitig die Brennweiten verstellung am Objektiv betätigt wird. Durch ein geeignetes Verhältnis zwischen der 7Tbersetzung der Zahnräder Z 3 und Z 4 und der Steigung des Gewindes im Lagerbock L 4 läßt sich die Verschiebung der Kamera so abstimmen, daß sie der BrennweStenänderung entspricht, Somit ist die erfi.ndalngsgemäße Bedingung erfiillt, daß der optische Mittelpunkt des Objektivs bei Brennweitenänderung nicht auswandert, Erfindungsgemäß wäre es auch möglich, den Projektor zu schwenken oder im Projektor eine veränderliche Brennweite zu verwenden, um auf diese Weise besondere Effekte zu erzielen.In order to be able to change the focal length without the optical The focal length of the lens moves away from the center of the lens The shaft W 2 is transmitted via the gears Z 3 and Z 4 af. This is in the bearing block T 3 fixed, while it is in the bracket L 4 by a thread axially displaced, the bearing block L 3 is firmly connected to the slide S, the by means of the grooves N 3 and N 4 on the plate P 1 parallel to the optical axis A 1 is slidable by turning the crank K 3 at the rear end of the shaft W 2, the carriage 5 and thus the camera is displaced in the direction of the optical Axis A 1, while simultaneously actuating the focal length adjustment on the lens will. A suitable ratio between the transmission ratio of the gears Z 3 and Z 4 and the pitch of the thread in the bracket L 4 can be the shift adjust the camera so that it corresponds to the change in focal length The condition according to the invention is fulfilled that the optical center of the objective does not migrate when the focal length is changed, according to the invention it would also be possible to swivel the projector or to use a variable focal length in the projector, in order to achieve special effects in this way.

Eine Kameraschwenkvorrichtung im Sinne der Erfindung ist auch für Schwenks an Vorsatzmodellen geeignet.A camera pan device within the meaning of the invention is also for Pans suitable for attachment models.

Claims

PATENT CLAIM

1) front projection device with swiveling camera, characterized in that that the horizontal and the vertical pivot axis are in the optical center of the taking lens cut 2.) Front projection device according to claim 1.) characterized in that the camera is axially displaced in such a way to adjust the focus is that the optical center of the lens at the intersection of the pivot axes stop.

3.) Front projection device according to claims 1.) and 2.) thereby characterized that when using lenses with variable focal length the Camera at. Brake width change shifted axially by the amount of the change in focal length so that the optical center remains at the intersection of the pivot axes.

4.) Front projection device according to claims 1.) to.) Thereby characterized in that the optical axis of the projector and the central optical Axis of the camera form an obtuse angle.