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Einrichtung zur Strahlenteilung für die Herstellung von Teilbildern für die Photographie und
Kinematographie in natürlichen Farben.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur optischen Strahlenteilung für die Herstellung von Teilbildern für die Photographie und Kinematographie in natürlichen Farben mit Hilfe von teilweise lichtdurchlässigen Spiegeln oder Prismen und besteht darin, dass mindestens drei Spiegel hinter dem Objektiv zickzackförmig angeordnet sind, so dass sie ihre Teilbilder abwechselnd auf gegenüberliegende Seiten der optischen Achse werfen und auf den Filmen gleiche Bilder erzeugen.
Diese Anordnung hat gegenüber den bekannten, zumeist mit parallel liegenden Spiegeln arbeitenden Einrichtungen den Vorteil, dass ohne Behinderung des Strahlenganges Kassetten und Filmführungen bei voller Ausnützung des Formates und des Aufnahmebildwinkels angebracht werden können. Auf einem einzigen fortlaufenden Filmbande oder einem herumgeführten Filmbande können alle Teilbilder in gleicher Lage, d. h. nicht seitenverkehrt zueinander, aufgenommen werden.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung sehematiseh dargestellt. Fig. 1 a und 1 b veranschaulich die Spaltung der Hauptstrahlen an den teilweise lichtdurchlässigen, zickzackförmig angeordneten Spiegeln der erfindungsgemässen Strahlenteilungseinrichtung für den besonderen Fall, dass durch Strahlenteilung nur drei gleiche reelle Bilder erzeugt werden, Fig. 1 c für den Fall von mehr wie drei gleichen Bildern. Fig. 2 stellt eine Ausführung dar, bei der der Lichtweg zwischen dem Objektiv und den reellen Bildern in Glas verläuft, wobei die Spiegelanordnung ähnlich wie bei Fig. 1 b ist. Ein besonders einfaches Beispiel, bei dem der Glaskörper aus nur vier einzelnen Prismen zusammengesetzt ist, zeigt Fig. 3.
In Fig. 1 a stellt G den aufzunehmenden Gegenstand dar. Der von diesem in der Richtung der optischen Achse des Aufnahmeobjektives 0 kommende, durch dreifach gefiederte Pfeile angegebene Lichtstrahl geht durch das Objektiv 0 hindurch und trifft auf den ersten Spiegel 81, der den Lichtstrahl so spaltet, dass der grössere Teil des Lichtes (doppelt gefiederter Pfeil) hindurchgeht und der übrige Teil des Lichtes (einfach gefiederter Pfeil) nahezu vollständig zu F hin reflektiert wird und dort das Bild B, erzeugt. Der durch den Spiegel 81 hindurchgegangene Teil des Lichtes trifft auf den halbdurchlässigen Spiegel 82, der dieses Licht nochmals spaltet.
Der reflektierte Lichtstrahl (einfach gefiedeter Pfeil) erzeugt das Teilbild B2, während der durch den Spiegel 82 hindurchgegangene Lichtstrahl erst nach der Reflexion am Spiegel 8s das Teilbild Bs erzeugt. Lässt der Spiegel 8s einen Teil des auftreffenden Lichtes hindurch, dann entsteht ausserdem noch auf der Mattscheibe M das Teil-
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rot, Laubgrün und Blauviolett (Ultramarin) gefärbten Lichtfilter R, Gr, B. Das Spektrum wird durch diese Aufnahmefilter bekanntlich in drei Teile (Zonen) zerschnitten, weswegen die Aufnahmegrundfarben Rot, Grün, Blauviolett, von denen jede nur eine der drei Zonen hindurchlässt, manchmal auch Einzonenfarben genannt werden.
Daneben gibt es bekanntlich auch die bei den subtraktiven Verfahren benützten Zweizonenfarben Blaugrün (Eisblau), Purpur, Gelb, von denen jede zwei von den drei Zonen hindurchlässt. Diese subtraktiven Wiedergabegrundfarben werden auch als Druckfarben beim Dreifarbendruck verwendet). Die durch die Lichtfilter in den Einzonenfarben gefärbten reellen Teilbilder entstehen auf der lichtempfindlichen Schicht F (z. B. Kinofilm). Die halbdurchlässigen Spiegel S"Sp., S. können entweder aus einer sehr dünnen Metallschicht (Silber-oder Goldspiegel) oder auch aus Farbgelatine od. dgl. von zweckmässig gewählter Färbung bestehen.
Bei der beispielsweise gezeichneten Anordnung der Grundfarbenfilter besteht der Spiegel 81 zweckmässig aus einer in
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der Masse mit der blaugrünen Zweizonenfarbe gefärbten, an ihrer vorderen Oberfläche dünn vergoldeten Glasplatte, während 8z eine an ihrer vorderen Oberfläche versilberte, in der Masse mit der purpurnen Zweizonenfarbe oder der blauvioletten Einzonenfarbe gefärbte Glasplatte ist. Es ist ja bekanntlich aus dem Grunde üblich, die halbdurchlässigen Glasplattenspiegel zu färben oder mit Farbgelatine zu hintergiessen, da man dadurch unerwünschte Doppelkonturen weniger stark störend machen kann. Das Teilbild BM kann auch für den Graudruck eines Vierfarbendruckes verwendet werden.
Die Filmbewegungsrichtung kann, insbesondere bei Anwendung dreier getrennter Filmbänder, auch senkrecht zur Zeichenebene sein.
Bei Fig. 1 a, sowie den andern gezeichneten Ausführungsbeispielen sind die in der optischen Achse gemessenen Spiegelabstände ungleich, ausserdem verlaufen die Randstrahlen konisch (konvergierend, da der Objektivdurchmesser grösser wie der Bilddurchmesser ist). Der Abstand des Spiegels 83 vom Spiegel 8z ist kleiner wie der Abstand des Spiegels 8z vom Spiegel81. Verlaufen die Randstrahlen
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ungleichen Spiegelabständen. Infolge des bei konvergierendem Verlauf der Randstrahlen möglichen Kleinerwerdens des Abstandes8z 83 kann bei ungeändertem Objektivdurchmesser die Objektivbrennweite kleiner und daher die maximale relative Objektivöffnung und damit die Lichtstärke grösser gemacht werden.
Man erzielt also tatsächlich durch die beiden Massnahmen, nämlich ungleiche Spiegelabstände und konvergierender Verlauf der Randstrahlen, eine wesentlich höhere Lichtstärke der Kamera, da man dadurch ein Aufnahmeobjektiv von grösserer relativer Öffnung anwenden kann.
Die Neigungswinkel der Spiegel gegen die Hauptachse brauchen keineswegs (wie bei Fig. 1 a) 45 zu sein. Bei dem Ausführungsbeispiel Fig. 1 b sind die Spiegel, insbesondere der mittlere Spiegel 8" steiler gegen die optische Achse gestellt, d. h. die Einfallswinkel des Hauptstrahles gegen die Spiegel sind kleiner wie 45 . Bei ungeändertem Objektivdurchmesser und ungeänderter Bildgrösse kann infolge des Steilerstellens der Spiegel ein Objektiv von noch kürzerer Brennweite angewendet werden, dessen relative Öffnung eine grössere sein kann, wodurch sich die Lichtstärke der Kamera weiter erhöhen lässt.
Da infolge der möglichen Verkürzung der Brennweite bei ungeändertem Bilddurchmesser der Aufnahmewinkel grösser wird, erhält man durch diese erfindungsgemässen Massnahmen also eine Kamera, die bei grösstmöglicher Lichtstärke den bei dieser Lichtstärke überhaupt möglichen maximalen Bildwinkel hat. Bei diesen Überlegungen wurde vorausgesetzt, dass sich das Aufnahmeobjektiv im Strahlengang vor der Spiegelanordnung, d. h. dem Strahlenteilungssystem, befindet. Es ist aber auch möglich und insbesondere bei Fig. 1 b auch zweckmässig, die Strahlenteilung vor den, in diesem Falle drei Aufnahmeobjektiven durchzuführen. Selbstverständlich kann sich ausserdem auch noch vor der Strahlenteilung eine Linsenoptik (z. B. eine Zerstreuungslinse) befinden. Um auch diese Möglichkeit offen zu lassen, wurde in Fig. 1 b gar keine Linsenoptik eingezeichnet.
Im Falle einer, insbesondere bei Dreifarbenkinokameras beliebten Strahlenteilung vor der eigentlichen Aufnahmelinsenoptik ist ein wie bei Fig. 1 b verhältnismässig grosser Konvergenzwinkel der die Spiegelanordnung durchsetzenden Randstrahlen wegen der Möglichkeit der Erzielung eines grösseren Aufnahmebildwinkels vorteilhaft.
Durch die erfindungsgemässe Massnahme ungleicher Spiegelabstände wird bei ungeänderter Eintritts- öffnung und ebenfalls ungeänderter Austrittsöffnung des Strahlenteilungssystems die axiale Länge desselben kleiner, weswegen der Konvergenzwinkel der Randstrahlen und damit der Aufnahmebildwinkel grösser wird. Damit ist gezeigt, dass auch bei der zweiten bekannten Art der Anwendung eines Strahlenteilers ungleiche Spiegelabstände von Vorteil sind. Werden auch bei der zweiten Anwendungsart (Objektive hinter dem Strahlenteiler) die Einfallswinkel der Hauptsache gegen die Spiegel kleiner wie 450 gemacht, dann ergibt sich bei ungeänderten Objektivdurchmessern und ungeändertem Bildwinkel, wie man unmittelbar einsieht, eine geringere axiale Länge des Strahlenteilers, was ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist.
In Fig. 1 b sind ausserdem noch Blenden B 1 eingezeichnet, die den Strahlengang begrenzen.
Bei der Bildvervielfachung in noch mehr als drei Teilbilder würde sich entsprechend eine mehrfache Dachspiegelanordnung ergeben, die in der Skizze durch eine zickzackförmige, sägezahnförmige Kurve dargestellt werden müsste. Eine solche Zickzackanordnung der Spiegel ist beispielsweise in Fig. 1 c dargestellt, bei welchem Ausführungsbeispiel die sieben gleichsinnigen Teilbilder erfindung-
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so dass man erfindungsgemäss ein weiteres, allerdings zu den andern seitenverkehrtes Teilbild BM erhält, das erfindungsgemäss als Mattscheibenbild zur Einstellkontrolle verwendet werden kann (Sucher und Scharfeinstellung).
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Einfallswinkel derHauptachse gegen die Spiegel kleiner wie 45 , u. zw. hier möglichst klein gemacht, um eine möglichst kleine axiale Länge des Strahlenteilers und eine möglichst grosse relative Objektivöffnung erzielen zu können. Bei diesen minimalen Einfallswinkeln geht aber an Teilbildern der Strahlengang benachbarter Teilbilder unmittelbar ohne Abstand vorbei, so dass der für Kassetten erforderliche Raum beschränkt
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wird, weswegen man auch das theoretisch mögliche Format, d. h. den theoretisch maximal möglichen Bildwinkel, nicht voll ausnützen kann. Bei Einfallswinkeln von 450 wäre jedoch reichlich Platz für die Kassetten vorhanden.
Es ist daher empfehlenswert, Einfallswinkel zu wählen, die man erhält, wenn man einen Mittelwert zwischen dem gezeichneten und 450 wählt. Fig. 1 c wird man daher nur als grob schematische Darstellung für den theoretisch möglichen Grenzfall ansehen. Bei der Anwendung dieses Siebenteilers könnte man entweder das Spektrum durch die Filter in sieben Teile zerschneiden oder beispielsweise auch gleichzeitig subtraktive und additive Aufnahmefilter und ein ton- richtiges Filter anwenden.
Zwecks exakter Herstellung und guten Schutzes aller Spiegel ist es bei Mehrfarbenkameras mit sogenannten halbdurchlässigen Spiegeln, sowie auch wegen der Vermeidung der sonst bei Glasplattenspiegeln auftretenden Doppelkonturen zweckmässig, wenn die Lichtstrahlen zwischen dem Objektiv 0 und den Teilbildern BI, B2'B3 usw. und gegebenenfalls BM grösstenteils nur in Glas od. dgl. verlaufen.
Man verwendet dann zweckmässig in bekannter Weise einen aus verkitteten Prismen zusammengesetzten Glaskörper. Die Verschlussblende (z. B. eine Sektorblende bei Farbenkinokameras) wird dabei zweckmässig unmittelbar bei dem Objektiv 0, insbesondere zwischen dem Objektiv und dem Glaskörper angeordnet. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem solchen Glaskörper, wobei der Strahlengang ähnlich wie bei Fig. 1 b erfolgt. Da Prismen mit einspringendem Winkel schwer herstellbar sind, ist die Anwendung von mehreren Einzelprismen Pi bis P7 erforderlich. Bei diesem Beispiel ist einfachheitshalber nur beim Spiegel 82 der Einfallswinkel des Hauptstrahls kleiner wie 45 . Die Spiegelabstände sind untereinander erfindungsgemäss ungleich gemacht.
Ebenso wie bei Fig. 1 b kann auch bei Fig. 2 in bekannter Weise durch Blenden B 1 verhindert werden, dass ungespiegeltes Licht die Teilbilder trifft. Bei Fig. 2 genügt es, wenn die Körper Pg, Pg und P10 hinzugefügt werden, die auch ganz undurchsichtig sein können. Um eine durch Dispersion im Glaskörper sonst bewirkte ungleiche Teilbildergrösse zu vermeiden, ist es üblich, verschiedene Glassorten für den Glaskörper zu verwenden. Für die Prismen P6 und P7 verwendet man daher zweckmässig zwei andere Glassorten wie die Glassorte der übrigen Prismen. Zwischen den Prismen PI und P2 befindet sich beispielsweise der aus einer dünnen Goldschicht bestehende Spiegel 81 und zwischen P2 und P3 der andere halbdurchlässige Metallspiegel ; Sa.
Auch die Spiegelfläche 83 zwischen P4 und Ps kann teilweise lichtdurchlässig ausgeführt werden. Viel einfacher ist der aus den Prismen PI bis P4 zusammengesetzte Strahlenteiler nach Fig. 3 (Strahlengang wie Fig. 1 a).
Wird die optische Einrichtung mit umgekehrtem Strahlengang als Wiedergabegerät verwendet, dann entfällt die Mattscheibe M. Das Objektiv 0 ist dann entweder eine Betrachtungslupe oder ein Projektionsobjektiv. Statt der Färbung des Lichtes durch Filter R Gr, B kann man auch farbige Wiedergabelichtquellen anwenden, insbesondere elektrische Metalldampflampen mit farbigem Licht, die z. B. mit Lithium, Thallium und Indium beschickt sind. Um dies anzudeuten, sind in Fig. 3 keine Filter eingezeichnet worden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Strahlenteilung für die Herstellung von Teilbildern für die Photographie und Kinematographie in natürlichen Farben mit Hilfe von teilweise lichtdurchlässigen Spiegeln oder Prismen, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Objektiv oder vor den Objektiven mindestens drei Spiegel zickzackförmig angeordnet sind, die ihre Teilbilder abwechselnd auf gegenüberliegende Seiten der optischen Achse werfen und auf dem Film oder den Filmen einander gleiche Bilder erzeugen.