DE3529819A1

DE3529819A1 - Projection device for parallax panoramagrams

Info

Publication number: DE3529819A1
Application number: DE19853529819
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Boerner
Original assignee: Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
Current assignee: Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
Priority date: 1985-08-16
Filing date: 1985-08-16
Publication date: 1987-02-26
Anticipated expiration: 2005-08-17
Also published as: DE3529819C2; DE3700525A1

Abstract

In the case of a projection device for parallax panoramagrams, having a unidirectionally direction-selective projector screen, the panoramagrams produced by a plurality of projectors are repeated in a plurality of panorama areas. Image displays - without any additional optical aids - can be perceived there three-dimensionally from a plurality of perspectives. The invention makes use of the fact that the light beams en route from the projectors (Pn) to the lens-grid projection screen (LS/PS) are reflected by both the lens through which they pass on the outward path and by its adjacent cylindrical lenses to achieve the result that to produce the image stripes behind the cylindrical lenses, their adjacent lenses are also made use of. This means that the projectors (Pn) can be located in different panorama areas (PF). In consequence, their dimensions are non-critical. In addition, the projection screen (LS) is preferably constructed as an element having a cylindrical outline. <IMAGE>

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der dreidimensional wahrnehmbaren Bilddarstellung und bezieht sich auf eine Projektionseinrichtung für Parallax-Panoramagramme der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.The invention is concerned with the three-dimensionally perceptible Image representation and refers to a Projection device for parallax panoramagrams of the specified in the preamble of claim 1.

Eine zusammenfassende Darstellung der Grundlagen und Entwicklungen auf dem Gebiet der "Three-Dimensional Imaging Techniques" vermittel z. B. T. Okoshi (Academic Press, New York 1976) und für die "Stereoscopy" L. S. Dudley, ebenfalls Academic Press, New York - San Francisco - London, 1965 in "Applied Optics and Optical Engineering", Band II, Kapitel 2, Seiten 77 bis 117.A summary of the basics and Developments in the field of "Three-Dimensional Imaging Techniques "mediates, for example, T. Okoshi (Academic Press, New York 1976) and for the "Stereoscopy" L. S. Dudley, also Academic Press, New York - San Francisco - London, 1965 in "Applied Optics and Optical Engineering ", Volume II, Chapter 2, pages 77 to 117.

In jüngerer Zeit finden diese Entwicklungen wieder starkes Interesse im Zusammenhang mit den Fortschritten der optischen Nachrichtentechnik, insbesondere der Breitbandkommunikation, die neue Qualitäten für Fernsehsysteme und dergleichen ermöglicht. So gab beispielsweise J. F. Butterfield ein "Survey of threedimensional televison" (vgl. Proc. Optics and Photonics Applied to Three-Dimensional Imagery - IMAGE 3-D -, Band 212, 26. bis 30. November 1979, Strasbourg (FR), Seiten 40 bis 47, und zum selben Anlaß berichteten A. Marraud, M. Bonnet, A. Rambourg über "Lenticular sheet 3-D pictures and 3-D Projections", vgl. a. a. O., Seiten 48 bis 51.More recently, these developments can be found again strong interest related to progress optical communications, in particular Broadband communication, the new qualities for television systems and the like. For example J. F. Butterfield a "Survey of three dimensional televison "(cf. Proc. Optics and Photonics Applied to Three-Dimensional Imagery - IMAGE 3-D -, Volume 212, November 26-30, 1979, Strasbourg (FR), Pages 40 to 47, and reported on the same occasion A. Marraud, M. Bonnet, A. Rambourg on "Lenticular sheet 3-D pictures and 3-D projections ", cf. Pages 48 to 51.

In "Proc. of the IEEE" Band 68, No. 5, Mai 1980, Seiten 548 bis 564 befaßt sich wieder T. Okoshi mit "Three- Dimensional Displays", und in "Proc. of SPIE", 21./22. April 1983, Genf (CH), Band 402, Seiten 129/132 erläutern M. Marraud und M. Bonnet die "restitution of a stereoscopic picture by means of a lenticular sheet".In "Proc. Of the IEEE" Volume 68, No. 5, May 1980, pages 548 until 564 T. Okoshi deals again with "Three- Dimensional Displays ", and in" Proc. of SPIE ", 21./22. April 1983, Geneva (CH), volume 402, pages 129/132 M. Marraud and M. Bonnet explain the "restitution of a stereoscopic picture by means of a lenticular sheet ".

Der in der Patentliteratur darüber hinaus noch dokumentierte Stand der Technik bezieht sich zum Teil auf Lösungen für sehr spezielle Aufgabenstellungen, für die häufig, jedenfalls bislang, keine oder keine breite Anwendung bekannt geworden ist. Bezüglich des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung sind als technologischer Hintergrund beispielsweise zu erwähnen die DE-OSn 20 23 218, 27 27 642, 30 48 458 sowie die US-PSn 35 04 059, 34 82 913 und 35 08 920.The one documented in the patent literature The state of the art relates in part to solutions for very special tasks, for the often, at least so far, no or no broad Application has become known. Regarding the subject of the present invention are considered technological Background to mention for example the DE-OSn 20 23 218, 27 27 642, 30 48 458 and the U.S. Patent Nos. 35 04 059, 34 82 913 and 35 08 920.

Für die Aufgabenstellung, die der Erfindung zugrunde liegt, ist insbesondere die weiter oben schon erwähnte Entwicklung auf dem Gebiet optischer Breitbandkommunikationssysteme von ausschlaggebender Bedeutung. Die immaterielle Verbreitung sehr hoher Informationsraten über optische Übertragungskanäle erlaubt infolge der hohen Kanalkapazitäten, auch Endeinrichtungen mit sehr viel höherem Bandbreitenbedarf als bisher üblich vorzusehen. Für Verteildienste, bei denen eine große Zahl vom Empfängern an eine wesentlich geringere Zahl von Sendern anzuschließen ist, sind vor allem preiswerte Teilnehmer-Endgeräte für die Wiedergabe erforderlich. Erfahrungsgemäß werden die betreffenden Aufnahme- und Übertragungssysteme in verhältnismäßig kurzer Zeit geschaffen, wenn der Bedarf dafür durch bereits vorhandene Wiedergabe-Endeinrichtungen stark genug ist.For the task on which the invention is based is, in particular, the one already mentioned above Development in the field of optical broadband communication systems of crucial importance. The intangible distribution of very high information rates allowed over optical transmission channels as a result of high channel capacities, even terminal equipment with very much higher bandwidth requirements than usual. For distribution services where a large number from the recipient to a much smaller number of To connect transmitters are, above all, inexpensive Subscriber terminals required for playback. Experience has shown that the relevant recording and Transmission systems created in a relatively short time, if the need for this is due to existing ones Playback terminals is strong enough.

Die Erfindung zielt deshalb letzten Endes darauf ab, Endeinrichtungen für die Wiedergabe von räumlich wahrnehmbaren optischen Eindrücken zu schaffen und hat deshalb folgenden Forderungen zu erfüllen:
a) Objekte im abgebildeten Raum sollen mit Tiefenwirkung wahrnehmbar sein;
b) die Darstellungen sollen gleichzeitig von mehreren Betrachtern wahrgenommen werden können;
c) die Betrachtungspositionen sollen in möglichst geringem Umfang ortsgebunden sein;
d) die Betrachter sollen ohne zusätzliche optische Hilfsmittel auskommen;
schließlich sollen
e) farbige,
f) bewegte und
g) großflächige Bilder - Diagonale etwa 2,5 m - darzustellen sein.Ultimately, the invention therefore aims to create terminal devices for the reproduction of spatially perceptible optical impressions and therefore has to meet the following requirements:
a) Objects in the depicted space should be perceptible with depth;
b) the displays should be able to be viewed by several viewers at the same time;
c) the viewing positions should be as local as possible;
d) the viewer should do without additional optical aids;
finally should
e) colored,
f) moved and
g) large-scale images - diagonal about 2.5 m - to be displayed.

Da beispielsweise das sogenannte Anaglyphenverfahren sowie auch mit Licht in zwei verschiedenen Polarisationen arbeitende Einrichtungen von den genannten Forderungen besonders wichtige nicht erfüllen können, insbesondere diese beiden bekannten Methoden auch jeweils nur ein Stereobildpaar, also nur eine Perspektive anbieten, beruht die Erfindung auf dem Prinzip der Erzeugung von Parallax-Panoramagrammen. Diese haben beispielsweise den besonderen Vorteil, daß der Betrachter mit Änderung seiner Position Einblicke auf ihm aus der bisherigen Position verdeckte Bildinhalte gewinnt, da mehr als zwei, in der Praxis zwischen drei und zwanzig Einzelansichten zur Verfügung gestellt werden, die jeweils paarweise eine neue Perspektive bieten.Because, for example, the so-called anaglyph process as well as with light in two different polarizations working facilities from the above requirements particularly important can not meet these two known methods each offer only one stereo image pair, i.e. only one perspective, The invention is based on the principle of production of parallax panorama diagrams. These have, for example the particular advantage that the viewer with changing his position insights on him from the previous position hidden image content wins because more than two, in practice between three and twenty Individual views are made available, each offer a new perspective in pairs.

In bereits weiter oben schon erwähnten Arbeiten von Okoshi werden nicht nur Anwendungen dieses Prinzips für die Herstellung von festen, stehenden Bildern, z. B. Postkarten und dgl., sowie zur Erzeugung von Bildprojektionen verglichen; es werden auch grundlegende Voraussetzungen genannt, unter denen aus wirtschaftlicher Sicht eine Realisierung derartiger Projektionseinrichtungen überhaupt denkbar ist.In works by Okoshi will not only use this principle for applications the production of fixed, still pictures, e.g. B. Postcards and the like, and for generating image projections compared; there will also be basic requirements called, among which from economic View a realization of such projection devices is even conceivable.

Außer solchen grundsätzlichen Problemen, die für eine praktische Ausführbarkeit gelöst sein müssen, treten jedoch noch weitere Schwierigkeiten auf, die insbesondere mit der Größe der Projektionsfläche und deren Ausleuchtung zusammenhängen. Große Projektionsflächen, z. B. mit einer Diagonalen von ca. 2,5 m, erfordern lichtstarke Projektoren. Video-Projektoren, deren Objektive z. B. schon 15 cm Durchmesser haben, nehmen mehr Platz in Anspruch, als dem Augenabstand, 65 mm, entspricht. Eine Anordnung der einzelnen Projektoren übereinander, jeweils seitlich gegeneinander um das Augenabstandsmaß versetzt, führt zu erheblichen Abbildungsverzerrungen.Except for such fundamental problems as for a practical feasibility must be resolved however, there are other difficulties, in particular with the size of the projection surface and its illumination related. Large projection areas, e.g. B. with a diagonal of about 2.5 m, require bright projectors. Video projectors, their lenses e.g. B. already 15 cm in diameter, take more Requires space than the eye relief, 65 mm. An arrangement of the individual projectors on top of each other, each laterally against each other by the distance between the eyes offset leads to considerable image distortions.

Die erfindungsgemäße, durch den Gegenstand des Hauptanspruches aufgezeigte Lösung schafft dadurch Abhilfe, daß die Projektoren in verschiedenen Panoramafeldern angeordnet werden. Diese Lösung beruht auf folgenden Überlegungen:The invention, by the subject of the main claim the solution shown helps to remedy this, that the projectors in different panoramic fields to be ordered. This solution is based on the following Considerations:

Als Panoramafelder werden diejenigen Bereiche bezeichnet, in denen die reflektierten Strahlenbündel sich jeweils wiederholend als Panoramagramme wahrnehmbar sind. Da die Bildstreifen, die von den Projektoren auf der Projektionsfläche hinter einer bestimmten Zylinderlinse erzeugt werden, also sowohl durch dieselbe als auch durch benachbarte Zylinderlinsen wahrzunehmen sind, lassen sich Ursache und Wirkung vertauschen, d. h. die Bildstreifen hinter einer bestimmten Zylinderlinse auch durch Einstrahlung durch benachbarte Zylinderlinsen erzeugen. Damit wird der Bereich, in dem sich die Projektoren befinden müssen, beträchtlich erweitert. Das bedeutet, die baulichen Abmessungen der Projektoren sind damit nicht mehr kritisch.Areas are called panoramic fields in which the reflected beams are each are repeatedly perceptible as panoramagrams. Since the Image strips by the projectors on the projection screen generated behind a certain cylindrical lens be, both by the same and by neighboring Cylindrical lenses can be perceived Swap cause and effect, d. H. the picture strips behind a certain cylindrical lens also by irradiation by creating adjacent cylindrical lenses. This will be the area where the projectors are located need to be expanded considerably. That means, the structural dimensions of the projectors are thus no longer critical.

Bei Ausführungsformen der Erfindung sind auf jeden Fall drei, in der Regel fünf qualitativ gleichwertige Panoramafelder vorhanden. Wird ein Panoramagramm aus z. B. 20 übereinanderprojizierten Einzelansichten erzeugt, entfallen auf jedes der genannten fünf Panoramafelder jeweils vier Projektoren. Stehen hingegen z. B. nur drei Panoramafelder für die Aufstellung der Projektoren zur Verfügung, entfallen auf jedes Panoramafeld bis zu sieben Projektoren. Da Projektoren häufig breiter als hoch sind, kann es, trotz der weiter oben erwähnten Abbildungsverzerrungen, vorteilhaft sein, jeweils einige der Projektoren, die ihre Standorte in einem der Panoramafelder haben, dort in verschiedenen Höhenlagen anzuordnen. Bei mehreren Panoramafeldern sollten jeweils dieselben Höhenlagen vorgesehen sein. Wie die oben angeführten Beispiele erkennen lassen, reichen zwei verschiedene Höhenlagen aus.In embodiments of the invention are in any case three, usually five panorama fields of equal quality available. If a panoramagram from e.g. B. 20 individual views projected on top of each other, account for each of the five panorama fields mentioned four projectors each. However, are z. B. only three Panorama fields for the installation of the projectors Up to seven are available for each panorama field Projectors. Because projectors are often wider than they are tall Despite the image distortions mentioned above, be beneficial to some of each Projectors that are located in one of the panoramic fields have to arrange there at different altitudes. If there are several panorama fields, the same should be used Altitudes should be provided. Like the ones listed above Showing examples, two different ones are sufficient Altitudes.

Objektive mit großem Durchmesser, die bei Projektoren im Hinblick auf hohe Lichtstärke erforderlich sind, können allerdings ein Übersprechen bei Nebenbildern zur Folge haben. Dies läßt sich gemäß einer entsprechenden, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch vermeiden, daß bei Projektoren, die mit Objektiven ausgerüstet sind, deren wirksame Öffnung ca. 100 mm oder größer ist, seitliche Blenden den Strahlengang so begrenzen, daß jeweils eine Lichtdurchtrittsöffnung mit der Breite entsprechend dem Augenabstand - ca. 65 mm - festgelegt wird. Die Lichtstärke, wenn auch infolge der seitlichen Blenden die Lichtausbeute gegenüber einem völlig offenen Objektiv vermindert wird, ist im Vergleich zu einem Objektiv mit lediglich 65 mm Durchmesser sehr viel höher.Large diameter lenses that are used in projectors on high light intensity are required, however Crosstalk in secondary images result. This can be according to a corresponding preferred embodiment avoid the invention in that at Projectors equipped with lenses, their effective opening is approx. 100 mm or larger, side panels limit the beam path so that one light passage opening with the width according to the eye relief - approx. 65 mm. The light intensity, albeit due to the side panels, the light output compared to a completely open lens is reduced compared to using a lens only 65 mm in diameter, much higher.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung kommt vorzugsweise ein Projektionsschirm zum Einsatz, der auf seiner Vorderseite mit einem Raster aus elliptisch gekrümmten Zylinderlinsen im Rastermaß p und auf seiner Rückseite mit einer Reflexionsschicht, die eine Keule als Charakteristik für teilweise gerichtete Reflexion aufweist, ausgerüstet ist. Bei den Zylinderlinsen liegt die große Achse der Ellipsen parallel zur Schirmfläche. Das Verhältnis der großen zur kleinen Achse ist je nach Rastermaß p zu optimieren, wobei den Mittelstrahlen stärkere Bedeutung beigemessen wird als den Randstrahlen. Für den Bildaufbau sind die Mittelstrahlen wichtiger als die Randstrahlen, d. h. für die Randstrahlen können Abweichungen problemloser akzeptiert werden.In the embodiments of the invention, a projection screen is preferably used, which is equipped on its front side with a grid of elliptically curved cylindrical lenses in grid dimension p and on its rear side with a reflection layer which has a lobe as a characteristic for partially directed reflection. The cylindrical axis of the ellipses is parallel to the screen surface. The ratio of the large to the small axis is to be optimized depending on the grid dimension p , with the central beams being given greater importance than the peripheral beams. The center rays are more important for the image structure than the edge rays, ie deviations can be accepted more easily for the edge rays.

Bezüglich der Reflexionsschicht hat sich herausgestellt, daß diese nicht ideal matt sein sollte, sondern durch Glanzanteil das Licht hauptsächlich senkrecht nach vorn und durch benachbarte Pitches, mit einer Keule als Charakteristik, reflektiert wird.Regarding the reflective layer, it has been found that it shouldn't be ideally matt, but due to the amount of gloss, the light is mainly vertical forward and through neighboring pitches, with a club as a characteristic, is reflected.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil von Ausführungsformen der Erfindung läßt sich erreichen, wenn der Projektionsschirm als Zylindermantelstück ausgebildet wird. Insbesondere für weitwinklige Projektion, bei der der Abstand Projektor/Schirm gleich oder kleiner ist als die Schirmbreite, läßt sich dadurch ein Zerfallen des räumlichen Bildes in seine Teilbilder vermeiden. Betrachter und Projektionseinrichtung können sich dann in etwa im gleichen Abstand vom Projektionsschirm befinden.Another significant advantage of embodiments the invention can be achieved when the projection screen is designed as a cylinder jacket piece. Especially for wide-angle projection where the Distance projector / screen is equal to or less than the width of the screen, a disintegration of the avoid spatial image in its drawing files. Viewer and projection device can then are at approximately the same distance from the projection screen.

Dabei ist es möglich, den Konvergenzpunkt der Projektoren in geringen Abstand vor die Mitte des Projektionsschirmes zu legen. Dies bedeutet zwar eine, allerdings geringfügige, Verringerung der Bildqualität im mittleren Bereich, jedoch zugunsten einer Erhöhung der Bildqualität zum Rand hin.It is possible to find the point of convergence of the projectors at a short distance from the center of the projection screen to lay. This does mean one, however slight, decrease in image quality in the middle Area, but in favor of increasing the image quality to the edge.

Wie von der fotografischen Aufnahmetechnik bekannt, lassen sich zur Eliminierung perspektivischer Verzerrungen auch bei Ausführungsformen der Erfindung die Objektive weiter außen angeordneter Projektoren aus der eigenen optischen Achse entsprechend den Regeln des Strahlensatzes zur Mitte hin versetzen. Diese Maßnahme gilt sowohl für ebene als auch gekrümmte Projektionsschirme.As known from photographic recording technology, leave to eliminate perspective distortions the lenses also in embodiments of the invention projectors located further out of our own optical axis according to the rules of the ray set move to the middle. This measure applies both for flat as well as curved projection screens.

Die maximale Anzahl von Projektoren bestimmt die Anzahl der Perspektiven, die ein Panoramagramm bietet. Fällt beim Bewegen des Kopfes eines Betrachters in jedes Auge eines von zwei stereoskopisch zueinander konjugierbaren Bildern, bleibt der Stereo-Eindruck erhalten, solange die Bewegung nicht größer ist als der Bogen eines Winkels von etwa 1°. Eine größere Änderung der Betrachterposition bietet unter den genannten Voraussetzungen eine neue Perspektive, wobei schrittweise die Einzeldarstellungen, die vom linken und rechten Auge des Betrachters wahrgenommen werden, wechseln. An der Grenze zwischen zwei Panoramafeldern werden dem Betrachter sodann zwei Einzelansichten angeboten, die den sogenannten Pseudostereoeffekt hervorrufen, d. h. die dritte Dimension - Tiefenwahrnehmung - wird umgekehrt, da die Bildeindrücke für das linke und das rechte Auge vertauscht sind. Bei einer großen Anzahl von Projektoren können, insbesondere auch unter Ausnutzung des Pseudostereoeffekts, den Betrachtern z. B. auch völlig unterschiedliche Bildinhalte, jeweils in einer oder in mehreren Perspektiven geboten werden.The maximum number of projectors determines the number of the perspectives that a panorama chart offers. Falls when moving a viewer's head into each eye one of two stereoscopically conjugate Images, the stereo impression remains as long as the movement is no greater than the arc of an angle of about 1 °. A major change in viewer position offers one under the mentioned conditions new perspective, whereby step by step the individual representations, those of the viewer's left and right eyes perceived, change. On the border between two panoramic fields the viewer then two individual views are offered, the so-called Cause pseudo stereo effect, d. H. the third Dimension - depth perception - is reversed because the image impressions for the left and the right eye are reversed. With a large number of projectors can, especially when using the Pseudo stereo effect, the viewer z. B. also completely different image contents, each in one or in multiple perspectives.

Für die maximale Anzahl von Projektoren gilt auch bei Ausführungsformen der Erfindung die FormelFor the maximum number of projectors also applies to Embodiments of the invention the formula

wobei bedeuten:
p [mm] = Rastermaß oder Pitchbreite
e [mm] = kürzeste Entfernung zwischen Objektiv und Projektionsschirm
a [mm] = funktioneller horizontaler Abstand zwischen zwei Objektiven für die Erzeugung eines Stereobildpaares (max. 65 mm)
f [mm] = Brennweite der Zylinderlinsen.where mean:
p [mm] = pitch or pitch width
e [mm] = shortest distance between lens and projection screen
a [mm] = functional horizontal distance between two lenses for the creation of a stereo image pair (max. 65 mm)
f [mm] = focal length of the cylindrical lenses.

Der Abstand der Betrachter vom Projektionsschirm soll etwa der Diagonalen entsprechen und ist praktisch mit dem Abstand zwischen Projektionsschirm und Projektionseinrichtung gleichzusetzen. Die Pitchbreite bestimmt den Grenzwert für die Bildauflösung und ist also durch physiologisch optische Parameter für bestimmte Betrachterabstände vorgegeben. Die Brennweite der Zylinderlinsen hängt ab von der Form ihrer Krümmung sowie vom Brechungsindex des Linsenmaterials. Damit sind diese Parameter nur geringfügig veränderbar und von geringem Einfluß auf die maximale Projektorzahl. Der Minimalwert für a ist aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung für die Anordnung der Projektoren nicht mehr von den Objektiv- und Gehäuseabmessungen der Projektoren abhängig und kann mit dem sogenannten freien Durchmesser eines Objektivs gleichgesetzt werden, der nur ein Bruchteil, z. B. 1/5 der Gehäusebreite eines Projektors, beträgt. Der Einfluß dieses Parameters auf die maximale Anzahl der Projektoren ist also außerordentlich beachtlich.The distance of the viewer from the projection screen should correspond approximately to the diagonal and is practical with the distance between the projection screen and the projection device equate. The pitch width determines the limit for the image resolution and is therefore through physiological optical parameters for certain observer distances given. The focal length of the cylindrical lenses depends on the shape of their curvature and the refractive index of the lens material. So these are parameters only slightly changeable and of little influence to the maximum number of projectors. The minimum value for a is due to the solution according to the invention for the Arrangement of the projectors no longer from the lens and housing dimensions of the projectors and can with the so-called free diameter of a lens be equated to only a fraction, e.g. B. 1/5 of the housing width of a projector. The influence of this parameter on the maximum number the projectors is extremely remarkable.

Beispielsweise ergibt sich mit
p = 0,6 mm
e = 3000 mm
f = 3 mm
und a = 30 mm
für Z _max = 20.For example, with
p = 0.6 mm
e = 3000 mm
f = 3 mm
and a = 30 mm
for Z _max = 20.

In diesem Zusammenhang ist noch folgender Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung von praktischer Bedeutung: Die Herstellung eines Projektionsschirmes mit Linsenraster ist verhältnismäßig aufwendig. Wenn man dabei z. B. für p und f mittlere Werte wählt, die einen Einsatz auch in größeren und kleineren Projektionsanlagen erlauben, ist eine preisgünstigere Herstellung möglich. Die Wiedergabequalität, insbesondere auch ein kontinuierlicher Übergang zwischen den einzelnen Bildstreifen, d. h. die Vermeidung eines Flimmerns oder "image flipping", kann auf einfache Weise durch geringfügige Veränderung der Standorte der Projektoren herbeigeführt werden.In this context, the following advantage of the solution according to the invention is of practical importance: The production of a projection screen with a lenticular screen is relatively complex. If you z. B. selects medium values for p and f , which allow use even in larger and smaller projection systems, a cheaper production is possible. The reproduction quality, in particular also a continuous transition between the individual image strips, ie the avoidance of flickering or "image flipping", can be brought about in a simple manner by slightly changing the locations of the projectors.

In der Zeichnung sind schematisch mehrere Einzelheiten zur näheren Erläuterung der Erfindung und deren Ausführungsformen dargestellt. Es zeigen:Several details are shown schematically in the drawing for a more detailed explanation of the invention and its embodiments shown. Show it:

Fig. 1: die optischen Verhältnisse für Akkomodation und Konvergenz; Fig. 1: the optical conditions for accommodation and convergence;

Fig. 2: ein Beispiel für räumliches Sehen; Fig. 2: an example of spatial vision;

Fig. 3: die optischen Bedingungen für räumliches Sehen; Fig. 3: the optical conditions for stereoscopic vision;

Fig. 4: das Prinzip der Wahrnehmung und Fig. 4: the principle of perception and

Fig. 5: das Prinzip der Erzeugung von Parallax- Panoramagrammen mittels Linsenraster; FIG. 5 shows the principle of the generation of parallax panoramic frames by means of lenticular lens;

Fig. 6: stereoskopische Projektion in Linsenraster und Betrachterposition; Fig. 6: stereoscopic projection in lenticular and the viewer position;

Fig. 7 und 8: Strahlenverlauf für Projektion und Reflexion in Linsenrasterschirmen - ohne (Fig. 7) und mit Krümmung (Fig. 8) - im mittleren und äußeren Schirmbereich; FIGS. 7 and 8: optical path for projection and reflection in the lenticular screens - without (Fig. 7), and curvature (FIG. 8) - in the middle and outer screen region;

Fig. 9: Haupt- und Nebenbildbereiche (Panoramafelder) bei einer Projektionseinrichtung mit Linsenrasterschirm; FIG. 9 shows main and sub image areas (panoramic fields) in a projection device with a lenticular screen;

Fig. 10: den Verlauf repräsentativer Strahlen des Haupt- und der Nebenbilder im Linsenraster; Fig. 10: the course of representative rays of the main and secondary images in the lenticular lens;

Fig. 11: die Charakteristik der Abstrahlungsverteilung einer Reflexionsschicht; Fig. 11: the characteristic of the emission distribution of a reflection layer;

Fig. 12: optisch-mathematische Parameter für Linsenraster; Fig. 12: optical and mathematical parameters of lenticular lens;

Fig. 13: einen Ausschnitt eines Linsenrasterschirmes mit elliptisch gekrümmten Zylinderlinsen; FIG. 13: a section of a lenticular screen with elliptically curved cylindrical lenses;

Fig. 14: das erfindungsgemäße Prinzip der Anordnung der Projektoren einer Projektionseinrichtung für Parallax-Panoramagramme in verschiedenen Panoramafeldern; Fig. 14: principle of the arrangement of the projectors according to the invention a projection device for parallax panoramagram frames in different panoramic fields;

Fig. 15: die Anwendung des Prinzips gemäß Fig. 14 auf Projektionseinrichtungen mit Projektionsröhren für die drei Primärfarben - rot, grün, blau -; Fig. 15: the application of the principle according to Figure 14 on projection devices with projection tubes for the three primary colors - red, green, blue -;.

Fig. 16 und 17: Projektoroptiken mit seitlichen Blenden Fig. 16 and 17: projector optics with side shields

und Fig. 18: ein Bild mit den optischen-mathematischen Parametern für die Bestimmung der maximalen Anzahl von Projektoren.and FIG. 18: an image with the optical-mathematical parameters for determining the maximum number of projectors.

Anhand der Fig. 1 werden zunächst die optischen Vorgänge im Auge veranschaulicht.With reference to FIG. 1, the optical events are first illustrated in mind.

Die hinter der Hornhaut liegende Linse des Auges projiziert auf die den hinteren Augapfel bedeckende Netzhaut ein Abbild des beobachteten Raumes. Mit Hilfes des Ciliarmuskels wird - je nach Betrachtungsentfernung e - die Oberflächenkrümmung der Linse und damit deren Brennweite beeinflußt. Bei entsprechender Entfernungseinstellung der Augen (Akkomodation) auf ein beobachtetes Objekt X kommen gleichzeitig durch einwärt gerichtetes Drehen der im Augenabstand b befindlichen Augäpfel die Blicklinien beim Objekt X zum Schnitt (Konvergenz). Der Konvergenzwinkel wird mit κ bezeichnet.The lens of the eye behind the cornea projects an image of the observed space on the retina covering the rear eyeball. With the help of the ciliary muscle - depending on the viewing distance e - the surface curvature of the lens and thus its focal length is influenced. With a corresponding distance setting of the eyes (accommodation) on an observed object X , the lines of sight at object X come to a cut (convergence) by turning the eyeballs in the eye distance b inwards. The angle of convergence is denoted by κ .

Die Netzhaut oder Retina stellt als innere Augenhaut die lichtempfindliche Schicht dar. In der Netzhautgrube (Fovea centralis), die von ovaler Gestalt ist, erfolgt scharfe Objektwahrnehmung, und zwar horizontal unter einem Winkel zwischen etwa 3° bis 7° und vertikal unter etwa 3° bis 5°. Bei der normalen kürzesten Sehweite von e = 25 cm entspricht das einem Objektbereich von (30 × 20) mm². Da das Sehgrübchen aus etwa 30.000 Zapfenzellen besteht, hat das Auge nur ein begrenztes Auflösungsvermögen, das als minimaler Sehwinkel von 1′ definiert ist. D. h. das Auge ist nicht in der Lage, feinere Rasterpunkte oder -linien als solche unter diesem Winkel angebotene zu unterscheiden.The retina or retina, as the inner eye skin, is the light-sensitive layer. In the retinal pit (fovea centralis), which is oval in shape, sharp object perception takes place, horizontally at an angle between approximately 3 ° to 7 ° and vertically at approximately 3 ° up to 5 °. At the normal shortest viewing distance of e = 25 cm, this corresponds to an object area of (30 × 20) mm ² . Since the dimple of the eye consists of around 30,000 cone cells, the eye has only a limited resolution, which is defined as a minimum angle of vision of 1 ' . I.e. the eye is unable to distinguish finer halftone dots or lines than those offered at this angle.

Wie Fig. 2 zeigt, wird im Raum ein Objekt mit den Eckpunkten O, P, Q von beiden Augen, deren gegenseitiger Abstand b ca. 65 mm beträgt, von verschiedenen Orten aus betrachtet und zwar so, daß der Punkt P fixiert wird. Dabei entstehen auf der Netzhaut des linken und rechten Auges Abbildungen O′ und Q′ der Ortspunkte O und Q des Objektes in unterschiedlicher Entfernung von den Abbildungen P′. Diese Abweichungen werden als Querdisperation bezeichnet.As shown in FIG. 2, an object with the corner points O, P, Q is viewed from different locations by both eyes, the mutual distance b of which is approximately 65 mm, in such a way that the point P is fixed. This creates images O ′ and Q ′ of the location points O and Q of the object at different distances from the images P ′ on the retina of the left and right eyes. These deviations are called cross-dispersion.

Bei der Stereoskopie werden den Augen gleichzeitig zwei Bilder, die aus unterschiedlicher Perspektive aufgenommen sind, für jedes Auge getrennt angeboten. Diese erzeugen einen räumlichen Bildeindruck. Der Fusionierung derartiger Teilbilder sind Grenzen gesetzt.With stereoscopy, the eyes are simultaneously two pictures taken from different perspectives are offered separately for each eye. These create a spatial image impression. The merger Such partial images have limits.

Zwei stereoskopische Teilbilder werden üblicherweise mit einem seitlichen Versatz - der Stereobasis - von 65 mm aufgenommen.Two stereoscopic partial images are usually with a lateral offset - the stereo base - from 65 mm added.

Es können auch bewegte Szenen aufgenommen werden. Ist keine zeitliche Übereinstimmung der Teilbilder erforderlich, so können mit nur einer Kamera durch seitlichen Versatz die beiden oder eine Anzahl von Bildern aufgenommen werden.Moving scenes can also be recorded. Is no temporal agreement of the drawing files required, so with only one camera through the side Offset the two or a number of images be included.

In Fig. 3 ist dargestellt, wie die Verbindungslinien eines Nahpunktes P _N und eines Fernpunktes P _F mit den jeweiligen Linsenmittelpunkten in Bezug auf eine gedachte Ebene E äußere und innere Schnittpunkte bilden; diese begrenzen die Strecken d _A und d _I, deren Differenz als Betrag von δ, der stereoskopischen Differenz, ausgedrückt wird. Ein Bereich, in dem der Winkelbetrag δ von 5″ bis 10″ unterschritten wird, kann nicht mehr räumlich wahrgenommen werden. Zur Wahrnehmung der räumlichen Tiefe beim plastischen Sehen wird als oberer Wert δ _max = 70′ in der Literatur angegeben. FIG. 3 shows how the connecting lines of a near point P _N and a far point P _F with the respective lens center points form outer and inner intersection points with respect to an imaginary plane E ; these limit the distances d _A and d _I , the difference of which is expressed as the amount of δ , the stereoscopic difference. A range in which the angle δ falls below 5 ″ to 10 ″ can no longer be perceived spatially. To perceive the spatial depth in plastic vision, the upper value δ _max = 70 ′ is given in the literature.

Die Fig. 4 und 5 zeigen im Prinzip die Entstehung von Parallax-Panoramagrammen. Hierbei werden dem Betrachter mehrere, z. B. 6 Einzeldarstellungen, d. h. fünf verschiedene Perspektiven angeboten. Der Betrachter gewinnt also mit Änderung seines Blickwinkels neue räumliche Perspektiven der Objekte im abgebildeten Raum, d. h. ihm wird der Blick auf ihm bisher verdeckte Bildinhalte geboten, wenn er seine Betrachtungsposition ändert. Der Raumbildeffekt wird durch die richtungsselektive Wirkung eines Linsenrasters erzeugt, wobei der Raumeindruck jeweils von einem Paar einer Reihe von Stereo-Teilbildern 1, . . ., 6 hervorgerufen wird, die linienförmig hinter Zylinderlinsen liegen, welche sich auf der Vorderfläche eines Linsenrasterschirmes LS befinden. FIGS. 4 and 5 show in principle the formation of parallax panoramagram frames. Here, the viewer several, z. B. 6 individual representations, ie five different perspectives. The viewer thus gains new spatial perspectives of the objects in the depicted space by changing his point of view, ie he is offered the view of previously hidden image content if he changes his viewing position. The spatial image effect is generated by the directionally selective effect of a lenticular screen, the spatial impression in each case from a pair of a series of stereo partial images 1,. . ., 6 is caused, which are linear behind cylindrical lenses, which are located on the front surface of a lenticular screen LS .

Sind aus unterschiedlichen Blickwinkeln jeweils andere stereoskopisch einander zugeordnete Bildpaare unter dem Linsenraster sichtbar, wird auch eine entsprechende andere räumliche Perspektive wahrgenommen. In Fig. 4 hat das linke Auge den Bildstreifen 4 und das rechte Auge den Bildstreifen 3 erfaßt. Bewegt der Beobachter das Augenpaar nach links, kommen zunächst das Paar 4, 5 und sodann das Paar 5, 6 in sein Blickfeld.If other stereoscopically associated pairs of images are visible under the lens grid from different angles, a corresponding other spatial perspective is also perceived. In FIG. 4, the left eye has the image strip 4 and the right eye image detects the strip 3. If the observer moves the pair of eyes to the left, first the pair 4, 5 and then the pair 5, 6 come into view.

Alle Stereo-Teilbilder werden, wie Fig. 5 zeigt, von den betreffenden Projektoren Pn (n = 1, . . ., 6) übereinander auf einen Projektionsschirm PS geworfen. Auf dem Hinweg der Strahlen werden die Stereo-Teilbilder vom Linsenrasterschirm LS, der sich auf der Vorderfläche des Projektionsschirmes PS befindet, in die betreffenden Bildstreifen fokussiert. Die reflektierten Lichtstrahlen der Stereo-Teilbilder treten aus demselben Linsenraster LS aus und werden dem Betrachter getrennt für jedes Auge sichtbar.5 shows, as shown in FIG. 5, the respective projectors Pn ( n = 1 , ... , 6 ) are thrown over one another onto a projection screen PS . On the way of the rays, the stereo partial images from the lenticular screen LS , which is located on the front surface of the projection screen PS , are focused into the relevant image strips. The reflected light beams of the stereo partial images emerge from the same lenticular grid LS and are visible to the viewer separately for each eye.

Wie Fig. 6 erkennen läßt, wird ein in einen ebenen Linsenrasterschirm LS projiziertes Bild für einen Betrachter in unmittelbarer Nähe der Projektionsoptik seinen gleichmäßigsten und hellsten Eindruck bieten, da sich dort die Augen im Strahlengang aller in den Linsenrasterschirm LS eintretenden und wieder austretenden Strahlen befinden.As can be seen in FIG. 6, an image projected into a flat lenticular screen LS will provide its most uniform and brightest impression to a viewer in the immediate vicinity of the projection optics, since there the eyes are located in the beam path of all rays entering and leaving the lenticular screen LS .

Der Bereich für die Betrachterpositionen ist jedoch nicht extrem begrenzt. Tritt der Betrachter auf den Projektionsschirm PS zu, so ist schließlich in den äußeren Bereichen des Schirms kein räumlicher Bildeindruck mehr möglich (vgl. Fig. 7).However, the range for the observer positions is not extremely limited. If the viewer approaches the projection screen PS , a spatial image impression is no longer possible in the outer areas of the screen (cf. FIG. 7).

Der Abstand der Betrachter K vom Projektions- bzw. Linsenrasterschirm LS soll in der Praxis in etwa der Bilddiagonalen entsprechen. Wird nun, wie in Fig. 8 dargestellt, der Projektions- bzw. Linsenrasterschirm LS eindimensional gekrümmt, ergibt sich eine verbesserte Helligkeitsverteilung auf dem Projektorschirm PS, besonders in den seitlichen Randzonen. Um auf der gesamten Breite des Schirmes räumliche Bilder sichtbar zu machen, ist die Projektionsfläche so zu krümmen, daß die jeweils durch die Augen verlaufenden Hauptstrahlen der Projektoren in die gleiche Richtung reflektiert werden.In practice, the distance of the viewer K from the projection or lenticular screen LS should correspond approximately to the image diagonal. If, as shown in FIG. 8, the projection or lenticular screen LS is curved one-dimensionally, there is an improved brightness distribution on the projector screen PS , particularly in the lateral edge zones. In order to make spatial images visible over the entire width of the screen, the projection surface must be curved in such a way that the main rays of the projectors running through the eyes are reflected in the same direction.

In Fig. 9 ist der Schirm PS/LS - der Einfachheit der Darstellung halber - als ebener Schirm dargestellt. Wie nach den vorstehenden Erläuterungen ersichtlich, werden dabei mehrere Panoramafelder PF erzeugt.In Fig. 9, the screen PS / LS - for the sake of simplicity of illustration - is shown as a flat screen. As can be seen from the above explanations, several panorama fields PF are generated.

Das heißt: Nimmt ein Betrachter K, von einem zum anderen Panoramafeld PF fortschreitend, wechselnde Positionen ein, so wird er in den einzelnen Panoramafeldern sich ständig verändernde Panoramabilder wahrnehmen und in den Grenzbereichen zwischen den Panoramafeldern, soweit sich auch dort ein Projektor befindet, jeweils einen pseudoskopischen Bildeindruck erhalten, bei dem der Wechsel von rechtem und linkem Teilbild die Vertauschung von vorderem und hinterem Raumbildinhalt bewirkt.This means that if a viewer K moves from one to the other panorama field PF , changing positions, he will perceive constantly changing panorama images in the individual panorama fields and one in the border areas between the panorama fields, insofar as there is also a projector receive a pseudoscopic image impression, in which the alternation of the right and left partial image causes the swapping of the front and rear spatial image content.

Die für die Bildqualität wichtigsten Strahlen der Seitenbilder mit den Bezeichnungen M = 0 bis M = 5 - vgl. auch Fig. 10 - sind mit Hilfe eines Rechnerprogramms für Projektorentfernungen EP = 3000 mm und 6000 mm und für eine repräsentative Plattendicke von T = 4 mm ermittelt worden und nachfolgend angegeben:
ZGES = Projektorzahl
EP(mm) = Betrachtungs-/Projektionsabstand
AP(mm) = Abstand Projektor/Projektor Augenabstand
ZP(mm) = Abstand reflektierter Linsenstrahl/ Screenachse
P(mm) = Pitchbreite
T(mm) = Dicke
R(mm) = Linsenradius
Y(mm) = Strahlenablenkung
N = Brechungsindex
M = Pitchfaktor The most important rays for the image quality of the side images with the designations M = 0 to M = 5 - cf. ., see also Figure 10 - are connected by means of a computer program for projector distances EP = 3000 and 6000 mm mm mm and has been determined for a representative plate thickness of T = 4 and given below:
ZGES = number of projectors
EP (mm) = viewing / projection distance
AP (mm) = distance projector / projector eye relief
ZP (mm) = distance of reflected lens beam / screen axis
P (mm) = pitch width
T (mm) = thickness
R (mm) = lens radius
Y (mm) = radiation deflection
N = refractive index
M = pitch factor

Für die Projektion im Linsenraster muß auf die Rückseite des Projektionsschirms PS eine möglichst lichtundurchlässige Reflexionsschicht aufgetragen werden. Weiterhin sollte die reflektierende Schicht nicht ideal matt sein, sondern durch Glanzanteil das Licht hauptsächlich durch benachbarte Pitches reflektieren. Als Charakteristik hierfür ergibt sich eine in Fig. 11 dargestellte Keulenform.For the projection in the lenticular grid, the most opaque reflection layer must be applied to the back of the projection screen PS . Furthermore, the reflective layer should not be ideally matt, but should reflect the light mainly through neighboring pitches due to the amount of gloss. The characteristic for this is a club shape shown in FIG. 11.

Aus Versuchen mit aufgetragenen Farben ergab hochreflektierende Alumiumfarbe die besten Ergebnisse. Diese wurden dann bei weitem übertroffen durch auf der Klebeseite mattglänzende Alumiumfolie, mit der die zu einem Schirm zusammengesetzten Linsenrasterplatten beschichtet wurde.Experiments with applied colors resulted in highly reflective Alumium color the best results. These were then surpassed by far on the adhesive side matt glossy aluminum foil, with which the one Screen coated composite lenticular panels has been.

Bezüglich der Projektion von Parallax-Panoramagrammen sind zunächst noch die folgenden allgemeinen Erläuterungen als Hintergrundinformation für die Beschreibung der weiteren Ausführungsformen der Erfindung gedacht.Regarding the projection of parallax panoramas are the following general explanations as background information for the description of further embodiments of the invention.

In der Fotografie wird ein Kameraobjektiv, dessen Brennweite FK gleich der Formatdiagonalen D des Filmbildes ist, als ein Normalobjektiv bezeichnet (im Gegensatz zu kurzbrennweitigen Weitwinkelobjektiven und langbrennweitigen Teleobjektiven).In photography, a camera lens whose focal length FK is equal to the format diagonal D of the film picture is referred to as a normal lens (in contrast to short focal length wide angle lenses and long focal length telephoto lenses).

Für H = 24 mm und B = 36 mm ergibt sich beim sogenannten Kleinbildformat FK = D = 43,3 mm. Die Praxis hat gezeigt, daß eine fotografische Vergrößerung oder ein projiziertes Bild, das ursprünglich mit einem Normalobjektiv aufgenommen wurde, seine plastischste Wirkung erzielt, wenn es aus der Entfernung der Formatdiagonalen betrachtet wird. Dann werden die Bildhöhe und -breite, unabhängig von der Formatgröße, bei Aufnahme und Wiedergabe unter den gleichen Blickwinkeln gesehen. Für Ausführungsformen der Erfindung soll das Seitenverhältnis des Kleinbildformats von 24:36 = 2:3 berücksichtigt werden. Der horizontale Blickwinkel β _H ist dabei 45°, entsprechend der vertikale Blickwinkel β _V = 30°. Das Höhen-Breiten-Verhältnis ist übrigens bei üblichen Fernsehschirmen 3 : 4, also ähnlich.For H = 24 mm and W = 36 mm, the so-called 35 mm format results in FK = D = 43.3 mm. Practice has shown that a photographic enlargement or a projected image that was originally taken with a normal lens achieves its most vivid effect when viewed from a distance of the format diagonals. Then the image height and width, regardless of the format size, are seen from the same perspective during recording and playback. The aspect ratio of the 35 mm format of 24:36 = 2: 3 should be taken into account for embodiments of the invention. The horizontal viewing angle β _H is 45 °, corresponding to the vertical viewing angle β _V = 30 °. Incidentally, the height-to-width ratio is 3: 4 in conventional television screens, so similar.

Aus praktischen Erwägungen - Abmessungen der Projektionsräume, Anzahl der Projektoren und deren Optiken und Beleuchtungssysteme und unter Berücksichtigung des später auch erfolgenden Einsatzes von Videoprojektoren - soll die Diagonale der Projektionsfläche mit D = 2500 mm festgelegt werden. Damit ergeben sich bei beibehaltenem Seitenverhältnis von 2:3 die Höhe H = 1387 und die Breite von B = 2080 mm.From practical considerations - dimensions of the projection rooms, number of projectors and their optics and lighting systems and taking into account the later use of video projectors - the diagonal of the projection surface should be determined with D = 2500 mm. With an aspect ratio of 2: 3 the height H = 1387 and the width B = 2080 mm result.

Ist weiterhin der Betrachterabstand e = 3000 mm, also etwa der Diagonalen entsprechend, so ergibt sich aus dem weiter oben bereits erwähnten minimalen Sehwinkel von 1′ eine minimal auflösbare Bildstruktur von 0,87 mm. Das bedeutet, bei vertikal verlaufenden Zylinderlinsen des Linsenrasters sollte der Pitchwert p = 0,87 mm nicht überschritten werden, um unsichtbar zu bleiben.If the observer distance is e = 3000 mm, corresponding approximately to the diagonal, the minimum viewing angle of 1 'already mentioned above results in a minimally resolvable image structure of 0.87 mm. This means that the pitch value p = 0.87 mm should not be exceeded for vertical cylindrical lenses of the lenticular grid in order to remain invisible.

Für die Projektion auf einen solchen Linsenrasterschirm sollen z. B. mit Projektoren, die seitlich nebeneinander aufgebaut sind, Stereodiapositive im Format (24 × 36) mm² übereinanderprojiziert werden.For the projection onto such a lenticular screen z. B. with projectors that are built side by side, stereo slide positives in the format (24 × 36) mm ² are projected on top of each other.

Geht man von einer ebenen Projektionsfläche aus, so ergibt sich bei einer Anordnung, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, zwangsläufig eine trapezoide Verzeichnung der projizierten Bilder. Je weiter ein Projektor von der Mittelachse, die senkrecht auf der Schirmmitte steht, entfernt ist, umsomehr werden sich die Verzerrungen bemerkbar machen.If one starts from a flat projection surface, an arrangement as shown in FIG. 5 inevitably results in a trapezoidal distortion of the projected images. The further a projector is from the central axis, which is perpendicular to the center of the screen, the more the distortions will be noticeable.

Diese Verzerrungen sind horizontal und vertikal festzustellen. Wirkt sich die vertikale Verzerrung bei der Verschmelzung von Stereobildern innerhalb gewisser Grenzen nur als Unschärfe aus, so bedingt ein horizontaler Versatz eine Veränderung der Tiefenwahrnehmung. Die einander zugeordneten Bildpunkte haben sich seitlich gegeneinander verschoben.These distortions can be seen horizontally and vertically. The vertical distortion affects the Fusion of stereo images within certain Limit only as blur, so a horizontal one Offset a change in depth perception. The pixels assigned to each other are on the side shifted against each other.

Ein aus der fotografischen Aufnehmetechnik bekanntes Verfahren, perspektivische Verzerrungen zu eliminieren, besteht in einem nach den Gesetzen des Strahlensatzes parallelen Verschieben der Kameraoptik zur Filmebene bzw. der Filmebene zur Kameraoptik. Das bedeutet für Ausführungsformen der Erfindung: Werden Projektoren parallel zur Projektionsebene angeordnet, so können Diapositive deckungsgleich projiziert werden, wenn diese gegenüber der optischen Achse um einen vom seitlichen Versatz der Projektoren und der Projektionsentfernung abhängigen Betrag verschoben werden.A well-known from the photographic recording technology Procedures to eliminate perspective distortions consists of one according to the laws of the ray set parallel movement of the camera optics to the film level or the film level for camera optics. That means for Embodiments of the invention: become projectors arranged parallel to the projection plane, so can Slides are projected congruently if they are opposite the optical axis by one from the side Projector offset and projection distance dependent amount will be postponed.

Bei großen Flächen ist es, wie bereits erwähnt, vorteilhaft, den Projektionsschirm zur Steigerung der Selektivität der Einzelbilder zu krümmen. Wenn Betrachter und Projektionslinse im gleichen Bereich sind, kann die Krümmung z. B. kreisförmig in der Horizontalen sein. Projektoren sind häufig wegen ihrer Abmessungen an sich neben- und übereinander anzuordnen, um die Bedingung zu erfüllen, daß der Abstand von Objektiv zu Objektiv den Grenzwert des Augenabstands von 65 mm nicht überschreitet. Dadurch entsteht ein weiterer Fehler, der als Bildhöhendifferenz bezeichnet wird. Diese Abweichung ist nur zu reduzieren, wenn der Höhenunterschied zwischen Projektoren möglichst gering ist und der Fehler in der wichtigeren Bildmitte kleiner als am Rande gehalten wird.For large areas, as already mentioned, it is advantageous the projection screen to increase selectivity to bend the single pictures. If viewers and projection lens are in the same area, can the curvature z. B. circular in the horizontal be. Projectors are often because of their dimensions to arrange themselves next to and on top of each other to meet the condition to meet that distance from lens too Objective the limit of the eye relief of 65 mm does not exceed. This creates another Error called the image height difference. This deviation can only be reduced if the height difference between projectors is as small as possible and the error in the more important image center is smaller than is kept on the sidelines.

Die Tiefe des Raumes in Relation zu seiner Breite ist eine konkrete Aussage über den räumlichen Eindruck. Bei der Wiedergabe von Stereobildern ist von größter Bedeutung, um wieviel dieser Eindruck in Bezug auf die aufgenommene Realität vermindert oder verstärkt wird. Das Maß hierfür wird als Stereofaktor bezeichnet.The depth of the room is relative to its width a concrete statement about the spatial impression. At playback of stereo images is paramount how much this impression in relation to the recorded Reality is diminished or strengthened. The The measure for this is called the stereo factor.

Es gibt Erfahrungswerte aus der Literatur, wonach ein Stereofaktor von 0,5 als normal wahrgenommen wurde, während ein kleiner Wert als vermindert und ein größerer Wert als verstärkt empfunden werden.There are empirical values from the literature, according to which Stereo factor of 0.5 was perceived as normal, while a smaller value than diminished and a larger one Value perceived as intensified.

Versuche, die im Zusammenhang mit den Arbeiten an der Erfindung durchgeführt wurden, haben gezeigt, daß - sehr in Abhängigkeit der Bildinhalte - auch weitaus niedrigere Werte als natürlich akzeptiert werden. Das ist von außerordentlicher Wichtigkeit, da die Fusionierung der nächsten und fernsten Bildinhalte bei Ausnutzung der 70′-Bedingung größte Sehanstrengungen verursacht. Speziell bei Außenaufnahmen mit weit entferntem Horizont dürfte schon ein Stereofaktor von etwa 20% als völlig ausreichend gelten.Attempts related to the work on the Invention have shown that - very much depending on the image content - also far lower values than are naturally accepted. The is extremely important since the merger the next and most distant image content when used the 70′-condition causes greatest visual effort. Especially when taking pictures from far away Horizon is likely to be a stereo factor of around 20% are considered completely sufficient.

Materialien für gebräuchliche Linsenraster haben einen Brechungsindex von n = 1,5 ÷ 1,6, hohe Lichtdurchlässigkeit und geringen Trübheitsfaktor. Materials for common lenticular lenses have a refractive index of n = 1.5 ÷ 1.6, high light transmission and low turbidity factor.

Erhält eine solche Zylinderlinsenrasterfläche auf der Rückseite eine diffus reflektierende Schicht, so läßt sich auch damit mit Hilfe mehrerer Projektoren und einer Reihe von verschiedenen Stereo-Einzelbildern in ihr ein Parallax-Stereogramm sichtbar machen, das allerdings hohe Qualitätsansprüche nicht voll erfüllt. Eine teilweise gerichtete Reflexion liefert weitaus bessere Ergebnisse. Es entstehen die besten Parallax- Stereogramme, wenn eine genügend große Projektorzahl in möglichst kleinem Abstand voneinander angeordnet ist. Der optimale Fall wäre, wenn Projektionsobjektiv neben Projektionsobjektiv läge.Receives such a cylindrical lens grid on the Back a diffusely reflective layer, so leaves with the help of several projectors and one Set of different stereo single images in make a parallax stereogram visible to her, however high quality standards not fully met. A partially directed reflection provides a lot better results. The best parallax Stereograms if a large enough projector number in the smallest possible distance from each other. The optimal case would be if projection lens next to Projection lens.

Herkömmliche Zylinderlinsen haben Kreisbogenkrümmung. Die Linsenbreite ist zugleich die Rasterperiode p ("Pitch"). Die Dicke des Linsenrasters ist zusammen mit dem Rastermaß p mitbestimmend für die Projektorzahl und -entfernung. Für Zylinderlinsen gilt, daß nur achsnahe Strahlen mit geringer Zerstreuungsbreite abgebildet werden. Die Abbildungsqualität ist also abhängig vom Verhältnis Pitch p zu Dicke T bzw. vom Aperturwinkel 2 Φ (vgl. Fig. 12). Je größer die Aperturwinkel 2 Φ, umso größer ist der Beobachtungsbereich der einzelnen Stereopaare. Andererseits ist die Anzahl der Stereopaare begrenzt durch ihre endliche Zerstreuungsbreite. Je größer diese wird, umso unschärfer ist die Abbildung der gerasterten Bildstreifen. Damit verliert das Gesamtbild an Schärfe und wegen der Auffächerung der beim Austreten aus dem Linsenraster ausgetretenen Strahlen an räumliche Tiefe.Conventional cylindrical lenses have circular arches. The lens width is also the raster period p ("pitch"). The thickness of the lenticular grid, together with the grid dimension p, also determines the number and distance of the projector. For cylindrical lenses, only rays close to the axis with a small scattering width are imaged. The imaging quality is therefore dependent on the ratio of pitch p to thickness T or on the aperture angle 2 Φ (cf. FIG. 12). The larger the aperture angle 2 Φ , the larger the observation area of the individual stereo pairs. On the other hand, the number of stereo pairs is limited by their finite range of dispersion. The larger this becomes, the more blurred the image of the screened image strips. As a result, the overall image loses its sharpness and, due to the fanning out of the rays emerging from the lenticular grid, its spatial depth.

Weiterhin läßt sich nachweisen, daß ein schrägfallendes Strahlenbündel in kürzerem Abstand zur Linsenoberfläche fokussiert als ein achsnahes. Furthermore, it can be demonstrated that an inclined Beams closer to the lens surface focused as a near-axis.

Daraus folgt, daß für die Projektionseinrichtung zwischen den unterschiedlichsten Vorgaben ein Kompromiß zu schließen ist, wobei den Strahlen im Zentrum des Rasters eine größere Bedeutung zukommt.It follows that for the projection device between a compromise in the most varied of specifications is close, with the rays in the center of the grid is of greater importance.

Von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung ist insbesondere die Ausbildung der Zylinderlinsen. Der Öffnungsfehler kann, besonders bei großen Panoramagrammen mit extremer Defokussierung der Randstrahlen, vermieden werden, wenn die Krümmung der Linse asphärisch ist. In Fig. 13 ist ein leicht herstellbares und überprüfbares Profil mit hervorragenden Abbildungseigenschaften dargestellt, nämlich eine Ellipse, deren Achsverhältnisse sich nach der Pitchbreite und Dicke des Rasters richten, und deren große Achse parallel zur Projektionsfläche verläuft.The design of the cylindrical lenses is of particular importance for the invention. The opening error, especially in the case of large panorama diagrams with extreme defocusing of the marginal rays, can be avoided if the curvature of the lens is aspherical. FIG. 13 shows an easily producible and checkable profile with excellent imaging properties, namely an ellipse, the axis relationships of which depend on the pitch width and thickness of the grid, and whose large axis runs parallel to the projection surface.

So kann bei einem gebräuchlichen Rastermaß von 0,4 mm bei einer Plattendicke von 1,5 mm mit der Ellipse des Achsenverhältnisses von 1,12 zu 1,00 im Vergleich zur Kreiszylinderlinse der Defokussierungsfehler von -4,6% auf ± 0,1% verringert werden.So with a common grid dimension of 0.4 mm with a plate thickness of 1.5 mm with the ellipse of the Axis ratio of 1.12 to 1.00 compared to Circular cylindrical lens the defocusing error of -4.6% be reduced to ± 0.1%.

Die Fig. 14 zeigt die Anordnung der Projektoren in einer Projektionseinrichtung gemäß der Erfindung. Infolge großer Abmessungen der Objektive bzw. Gehäuse der Projektoren Pn, ohne die die erforderliche Lichtstärke für großflächige Projektionen nicht zur Verfügung gestellt werden könnte, ist deren Anordnung wie z. B. in Fig. 5, 6, 7, 8 und 9 dargestellt, d. h. direkt und eng nebeneinander im selben Panoramafeld PF, nicht möglich. Wie bereits im Zusammenhang mit den Erläuterungen zu den genannten Figuren erwähnt, gelangen die Lichtstrahlen auf dem Weg von den Projektoren Pn zum Linsenraster- Projektionsschirm LS durch die Linsen des Rasters und werden sowohl durch die auf dem Hinweg durchstrahlte Linse als auch durch deren benachbarte Zylinderlinsen reflektiert. Dieser Effekt, daß die sich jeweils im Rastermaß p hinter einer Zylinderlinse erzeugten Bildstreifen auch durch benachbarte Zylinderlinsen wahrnehmen lassen, wird nach der erfindungsgemäßen Lösung insoweit umgekehrt, als bereits für die Erzeugung der Bildstreifen hinter einer Zylinderlinse auch deren benachbarte Linsen herangezogen werden. Das bedeutet, die Projektoren Pn können sich in verschiedenen Panoramafeldern PF befinden, deren Abstand voneinander ein Vielfaches eines einzelnen Stereogrammes ist. Die Abmessungen der Projektoren sind damit bezüglich ihrer Anordnung in der Projektionseinrichtung unkritisch. Sie können - nach Möglichkeit - in derselben Höhenlage H _j montiert sein, so daß als Bildhöhendifferenz in Erscheinung tretende Projektionsfehler von vornherein vermeidbar sind. Fig. 14 shows the arrangement of projectors in a projection device according to the invention. Due to the large dimensions of the lenses or housings of the projectors Pn , without which the required luminous intensity for large-area projections could not be provided, their arrangement such as B. in Fig. 5, 6, 7, 8 and 9, ie directly and closely next to each other in the same panorama field PF , not possible. As already mentioned in connection with the explanations for the figures mentioned, the light beams on the way from the projectors Pn to the lenticular projection screen LS pass through the lenses of the raster and are reflected both by the lens irradiated on the way there and by its adjacent cylindrical lenses . This effect, that the image strips generated in a grid dimension p behind a cylindrical lens can also be perceived by adjacent cylindrical lenses, is reversed according to the solution according to the invention insofar as the neighboring lenses are already used for the generation of the image strips behind a cylindrical lens. This means that the projectors Pn can be located in different panorama fields PF , the distance between which is a multiple of a single stereogram. The dimensions of the projectors are therefore not critical with regard to their arrangement in the projection device. If possible, they can be mounted at the same altitude H _j , so that projection errors that appear as a difference in image height can be avoided from the outset.

Bei Panoramafeldern PF mit z. B je 6 Einzelbildern, die jeweils im Augenabstand von 65 mm wahrnehmbar sein sollen, ist die Breite des Panoramafeldes PF fast 400 mm. Drei Panoramafelder PF stehen auf jeden Fall zur Verfügung, also fast 1200 mm für 6 Projektoren, im genannten Beispiel also pro Projektor etwa 200 mm.For panoramic fields PF with z. B 6 individual images, each of which should be perceptible at eye relief of 65 mm, the width of the panorama field PF is almost 400 mm. Three panorama fields PF are available in any case, that is almost 1200 mm for 6 projectors, in the example mentioned about 200 mm per projector.

Da in jedem Panoramafeld PF ein ausgesendeter Lichtstrahl auch in dieselbe Richtung reflektiert wird, müssen die Einzelbilder für die betreffenden Projektoren Pn so umgeordnet werden, daß diese Bedingung erfüllt wird. Die Projektoren in Fig. 14 sind dementsprechend numeriert. Since a transmitted light beam is also reflected in the same direction in each panorama field PF , the individual images for the projectors Pn in question must be rearranged so that this condition is met. The projectors in Fig. 14 are numbered accordingly.

Fig. 15 zeigt die Anwendung des Prinzips gemäß Fig. 14 auf eine Projektionseinrichtung, bei der Videoprojektoren mit getrennten Projektionsröhren für die drei Primärfarben - rot, grün, blau - eingesetzt werden. Die Breite der einzelnen Röhren mit Optik darf an sich den Augenabstand nicht überschreiten. Die Anordnung derartiger Projektionsröhren kann nur so vorgenommen werden, daß die drei Primärfarben für ein- und dasselbe Stereo- Teilbild auf drei Panoramafelder PF verteilt werden. Das bedeutet zum Beispiel, in einem ersten Panoramafeld PF befinden sich alle Projektionsröhren für die Primärfarbe rot für alle Stereo-Teilbilder, in einem zweiten Panoramafeld PF die für die Primärfarbe grün, die einem dritten die für die Primärfarbe blau. Bei herkömmlichen Drei-Röhren-Projektionseinrichtungen wäre die Projektion in Linsenrasterschirme nur mit übereinander angeordneten Projektionsröhren für die drei Primärfarben möglich. Dies hätte die bereits weiter oben schon genannten nachteiligen Verzerrungen zur Folge. Die Anordnung gemäß Fig. 15 gestattet insbesondere, mit Hilfe von Spiegelvorrichtungen einer einzigen Projektionsröhre die Funktion auch benachbarter Projektionsröhren zu übertragen, d. h. Projektionseinrichtungen einzusparen. FIG. 15 shows the application of the principle according to FIG. 14 to a projection device in which video projectors with separate projection tubes for the three primary colors - red, green, blue - are used. The width of the individual tubes with optics must not in itself exceed the eye relief. The projection tubes of this type can only be arranged in such a way that the three primary colors for one and the same stereo sub-image are distributed over three panorama fields PF . This means, for example, that in a first panorama field PF there are all projection tubes for the primary color red for all stereo fields, in a second panorama field PF those for the primary color green and a third one for the primary color blue. In conventional three-tube projection devices, projection into lenticular screens would only be possible with projection tubes for the three primary colors arranged one above the other. This would result in the disadvantageous distortions already mentioned above. The arrangement according to FIG. 15 in particular allows the function of neighboring projection tubes to be transmitted with the aid of mirror devices of a single projection tube, ie to save projection equipment.

Wie weiter oben zu Fig. 9 erwähnt, ist auch in den Fig. 14 und 15 der Schirm PS/LS nur der Einfachheit der Darstellung halber ohne Krümmung gemäß Fig. 8 gezeigt. Die besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weisen außer den in Fig. 14 und 15 angegebenen Details auch die Krümmung des Schirmes PS/LS gemäß Fig. 8 auf.As mentioned above with respect to FIG. 9, the screen PS / LS is also shown in FIGS. 14 and 15 only for the sake of simplicity of illustration without a curvature according to FIG. 8. In addition to the details given in FIGS. 14 and 15, the particularly preferred embodiments of the invention also have the curvature of the screen PS / LS according to FIG. 8.

Die Fig. 16 und 17 zeigen Objektive von Projektoren, wobei zur Erzielung einer hohen Lichtstärke große Objektive Verwendung finden sollen. Um ein Übersprechen zwischen benachbarten Einzelbildern zu vermeiden, sind die Objektive mit seitlich abschattenden Blenden B versehen. Es werden nur Lichtaustrittsöffnungen von ca. 65 mm Breite freigelassen. Diese sind jedoch ersichtlich lichtstärker als Objekte mit lediglich 65 mm Durchmesser und haben vor allem den Vorteil, daß durch die Geometrie der Blende die für das stereoskopische Sehen verantwortlichen senkrechten Kanten und Linien mit besserer Schärfe und höherem Kontrast abgebildet werden. FIGS. 16 and 17 show lenses of projectors, wherein for obtaining a high light intensity are to be used large lenses. In order to avoid crosstalk between adjacent individual images, the lenses are provided with diaphragms B that shade laterally. Only light exit openings approx. 65 mm wide are left free. However, these are evidently brighter than objects with a diameter of only 65 mm and have the particular advantage that the geometry of the diaphragm shows the vertical edges and lines responsible for stereoscopic vision with better sharpness and higher contrast.

In Fig. 18 sind zur Veranschaulichung der Berechnungsgrundlagen für die Bestimmung der maximalen Projektorzahl Z _max die zugehörigen Parameter a, e, f und p angegeben.The associated parameters a, e, f and p are given in FIG. 18 to illustrate the calculation bases for determining the maximum number of projectors Z _max .

Über die im Zusammenhang mit der hier vorgestellten Erfindung durchgeführten Arbeiten wird auch in einer Veröffentlichung berichtet, die - zumindest teilweise - im August-Heft 1985 der Zeitschrift "Fernseh- und Kino- Technik" erscheinen soll.About those presented in connection with the here Work performed in invention is also in a Publication reports that - at least in part - in the August 1985 issue of the magazine "Fernseh- und Kino- Technology "should appear.

Claims

1. Projection device for parallax panoramagrams with a unidirectionally directionally selective projection screen and several projectors, the generated panorama diagrams being repeated in several panorama fields in which the observers can be located, characterized in that the projectors ( P 1 , ... , Pn ) are arranged in different panorama fields ( PFi ).

2. Projection device according to claim 1, characterized in that some of the projectors ( P 1 , ... , Pn ) each have their locations in one of the panoramic fields ( PFi ), but are arranged there at different heights ( Hj ).

3. Projection device according to claim 2, characterized in that the same elevations ( Hj ) for locations of projectors ( P 1 , ... , Pn ) are provided in the relevant panorama fields ( PFi ).

4. Projection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the projectors ( P 1 , ... , Pn ) are equipped with lenses whose effective openings are approximately 100 mm or larger and have side diaphragms ( B ), each define a light passage opening with the width corresponding to the eye relief - approx. 65 mm.

5. Projection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the projectors ( P 1 , ... , Pn ) are each equipped with three projection tubes for the primary colors - red, green, blue.

6. Projection device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the projection screen ( S ) on its front with a grid of elliptically curved cylindrical lenses ( L ) in pitch ( p ) and on its back with a reflective layer ( R ), the has a club as a characteristic for partially directed reflection, is equipped.

7. Projection device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the projection screen ( S ) is designed as a cylinder jacket piece.

8. Projection device according to claim 7, characterized in that the convergence point of the projectors ( P 1 , ... , Pn ) lies at a short distance from the center of the projection screen ( S ).

9. Projection device according to one of claims 1 to 8, characterized in that for the optical equalization, the lenses of the projectors arranged further outside ( P 1 , ... , Pn ) are offset from the own optical axis in accordance with the rules of the ray set towards the center .

10. Projection device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the maximum number ( Zmax ) of projectors ( P 1 , ... , Pn ) according to the formula is determined, where mean:
p = pitch or pitch
e = shortest distance between lens and projection screen
a = functional horizontal distance between two lenses for the generation of a stereo image pair
f = focal length of the cylindrical lenses.