DE1187922B

DE1187922B - Two-lens, multi-purpose attachment system provided with auxiliary mirrors or deflecting prisms to expand the application possibilities of rotating prism cameras

Info

Publication number: DE1187922B
Application number: DEJ22447A
Authority: DE
Inventors: Horst-Guenter Patzke
Original assignee: IMPULSPHYSIK DR ING FRANZ FRUE
Current assignee: IMPULSPHYSIK DR ING FRANZ FRUE
Priority date: 1962-09-29
Filing date: 1962-09-29
Publication date: 1965-02-25

Description

Zweilinsiges, mit Hilfsspiegeln bzw. Umlenkprismen versehenes Mehrzweck-Vorsatzsystern zur Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von Drehprismenkameras Die Erfindung betrifft ein zweilinsiges, mit Hilfsspiegeln bzw. Umlenkprismen versehenes Mehrzweck-Vorsatzsystem zur Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von Drehprismenkameras.Two-lens, multi-purpose attachment system provided with auxiliary mirrors or deflection prisms for expanding the application possibilities of rotating prism cameras The invention relates to a two-lens, multi-purpose attachment system provided with auxiliary mirrors or deflecting prisms to expand the application possibilities of rotating prism cameras.

Drehprismenkameras werden in der High-Speed-Photographie zur Erzielung hoher Bildfrequenz eingesetzt und gestatten Aufnahmefrequenzen, die von Kameras mit intermittierendem Filmtransport nicht mehr erreicht werden können.Rotating prism cameras are used in high speed photography to achieve high frame rates are used and allow recording rates that can be achieved by cameras can no longer be reached with intermittent film transport.

Das Prinzip derartiger Drehprismenkameras ist, daß der Film kontinuierlich durch die Kamera läuft und der Bildstrahl der Aufnahmeoptik durch ein rotierendes Prisma auf dem kontinuierlich transportierten Film mit gleicher Winkelgeschwindigkeit mitgeführt wird, so daß das Bild während der Belichtungsphase auf dem Film »mitfährt«, also während der Belichtungsphase praktisch auf dem Film stillsteht.The principle of such rotary prism cameras is that the film is continuous runs through the camera and the image beam of the recording optics through a rotating one Prism on the continuously transported film with the same angular velocity is carried along so that the image "moves along" the film during the exposure phase, thus practically standing still on the film during the exposure phase.

Solche Drehprismenkameras sind hochgezüchtete und teure Geräte und werden deshalb vorwiegend nur für Direktaufnahmen hergestellt, weil von allen möglichen photographischen Problemen Direktaufnahmen am weitaus häufigsten vorkommen. Für die Mitaufnahme zusätzlicher Meßdaten, wie z. B. Oszillographenspuren, die recht oft erforderlich ist, hat man ein zweites Aufnahmeobjektiv rechtwinklig zur optischen Achse angeordnet und damit Kameras erhalten, die zwar bereits mehr leisten, die aber immer noch auf Direktaufnahmen beschränkt sind. Andere photographische Aufgaben, wie z. B. Durchführung von Stereoaufnahmen, insbesondere mit Vergrößerung oder Verkleinerung der Basis zur Erreichung einer guten räumlichen Wirkung sowohl bei Fernals auch Nahaufnahmen, Aufnahmen von Bildkombinationen unter verschiedenen Winkeln versetzter Objekte oder Teilen derselben usw., sind mit einer handelsüblichen Drehprismenkamera nicht möglich, obgleich ein Bedürfnis dazu hauptsächlich bei wissenschaftlich auszuwertenden Aufnahmen immer häufiger in Erscheinung tritt.Such rotating prism cameras are sophisticated and expensive devices and are therefore mainly made for direct recordings only, because of all possible photographic problems direct shooting are by far the most common. For the inclusion of additional measurement data, such as B. Oscilloscope tracks that right is often required, you have a second taking lens at right angles to the optical Axis arranged and thus received cameras that are already doing more that but are still limited to direct recordings. Other photographic tasks, such as B. Carrying out stereo recordings, especially with enlargement or reduction the basis for achieving a good spatial effect both at distance and Close-ups, recordings of combinations of images at different angles, offset Objects or parts of the same, etc., are with a commercially available rotating prism camera not possible, although there is a need to do so mainly with those to be scientifically evaluated Recordings appear more and more frequently.

Darüber hinaus ist auch die bei den Drehprismenkameras erzielbare Maximalfrequenz begrenzt, und zwar einmal durch die Filmdurchlaufgeschwindigkeit (V = 60 m/sec maximal), und zum anderen durch die maximal mögliche Drehzahl des Prismenkörpers.In addition, the maximum frequency that can be achieved with rotary prism cameras is limited, on the one hand by the film speed (V = 60 m / sec maximum) and on the other hand by the maximum possible speed of the prism body.

Aus Festigkeitsgründen und wegen der Leistungsgrenze von Kugellagern darf die Drehzahl des in einem, gleichzeitig als Verschluß wirkenden, Stahl-käfig gehaltenen Prismenglaskörpers 2000 Umdrehungen/sec nicht überschreiten. Das ergibt bei den üblichen mit 16-mm-Film arbeitenden Drehpn*smenkameras eine maximale Bildfrequenz von etwa 8000 Bildern/sec. Höhere Bildfrequenzen sind nur durch Bildfeldverkleinerung auf 1/2 oder 1/4 Bildhöhe von Spezialausführungen dieser Drehprismenkameras zu erzielen, die mit 8- bzw. 16flächigen Prismen ausgestattet sind. Diese, übrigens sehr teuren Spezialkameras können jedoch kein volles 16-mm-Bild mehr auszeichnen. Austauschmöglichkeiten der Prismen gibt es nicht, da wegen der bis an die Belastungsgrenze getriebenen hohen Drehzahl des Prismas die Auswuchtung mit äußerster Präzision erfolgen muß, weil die geringste Unwucht unweigerlich zur Zerstörung des teuren Prismas führen würde.For reasons of strength and because of the performance limit of ball bearings, the speed of the prismatic glass body held in a steel cage that simultaneously acts as a lock must not exceed 2000 revolutions / sec. This results in a maximum frame rate of around 8000 frames / sec with the conventional rotary pneus and camera cameras working with 16 mm film. Higher image frequencies can only be achieved by reducing the image field to 1/2 or 1/4 image height using special versions of these rotating prism cameras that are equipped with 8 or 16-sided prisms. However, these special cameras, which are very expensive by the way, can no longer display a full 16 mm image. There are no options for exchanging the prisms, because the high speed of the prism driven to the load limit means that balancing must be carried out with extreme precision, because the slightest imbalance would inevitably lead to the destruction of the expensive prism.

Sehr häufig jedoch ist eine überschreitung der vorgegebenen Maximalfrequenz erwünscht, und zwar auch dann, wenn nur eine einfache Drehprismenkamera zur Verfügung steht.However, exceeding the specified maximum frequency is very common desirable, even if only a simple rotating prism camera is available stands.

Die Arbeitsweise der Bildkompensation mit einem vierflächigen Prisma 2 ist in vier Phasen A bis D in F i g. 1 dargestellt.The mode of operation of the image compensation with a tetrahedral prism 2 is shown in four phases A to D in FIG. 1 shown.

Ein zweilinsiges, mit Hilfsspiegeln bzw. Umlenkprismen verschenes Mehrzweck-Vorsatzsystern für Drehprismenkameras, welches neben den nachstehend beschriebenen vielfältigen Möglichkeiten zur Erweiterung des Anwendungsbereiches dieser Drehprismenkameras auch die Möglichkeit zur Verdoppelung der Bildfrequenz einfacher Drehprismenkameras mittels Strahlenteilung, unter Ausnutzung der verschiedenen Winkelstellungen des Drehprismas bietet, arbeitet wie in F i g. 2 gezeigt. In einem Gehäuse 4 mit zwei Frontfenstern 5a und 5 b befinden sich zwei unabhängig voneinander klappbare Konvergenzspiegel oder Prismen 6 a und 6 b, zwei unabhängig voneinander fokussierbare Objek- tive la und lb, zwei gemeinsam in Richtung der optischen Achse verschiebbare, jedoch winkelmäßig unabhängig voneinander verstellbare prismatische Spiegel bzw. Prismenhälften7a und 7b. Durch die Verstellschrauben8a und 8b kann die Konvergenz der klappbaren Konvergenzspiegel 6a und 6b und durch die Stellschrauben 9 a und 9 b die Objektive la und lb fokussiert werden. Die Winkelstellung der Prismenhälften7a und 7b wird durch die Stellschrauben 10a und 10b unabhängig voneinander und ihre gemeinsame Verschiebung durch die Stellschraubell eingestellt. Das gesamte Vorsatzsystem sitzt auf einer Schneckengangfassung12, die einen Auszug bis zu 2facher Brennweite, und damit Ab- bildung bis zum Maßstab 1 : 1 gestattet.A two-lens, multi-purpose attachment system for rotating prism cameras, with auxiliary mirrors or deflection prisms, which, in addition to the various options described below for expanding the range of application of these rotating prism cameras, also offers the possibility of doubling the image frequency of simple rotating prism cameras by means of beam splitting, making use of the various angular positions of the rotating prism as in Fig. 2 shown. In a housing 4 with two front windows 5a and 5b are two independently foldable convergence mirror or prism 6 a and 6 b, two independently focusable objectivity tive la and lb, two jointly displaceable in the direction of the optical axis, but angularly independently adjustable prismatic mirrors or prism halves 7a and 7b. The adjustment screws 8a and 8b can be used to focus the convergence of the foldable convergence mirrors 6a and 6b, and the objectives 1 a and 1 b can be focused using the adjusting screws 9 a and 9 b. The angular position of the prism halves 7a and 7b is set independently of one another by the adjusting screws 10a and 10b and their joint displacement is adjusted by the adjusting screw. The entire adapter system is sitting on a Schneckengangfassung12 that education is an excerpt up to 2x focal length, and thus waste to the 1: 1 scale allowed.

Vor beiden Frontfenstern 5 a und 5 b sind aufsetzbare drehbare Umlenkspiegel 13 mit ihrem Drehpunkt in der optischen Achse angebracht, die eine einseitige bzw. doppelseitige unabhängige Strahlumlenkung in jeder beliebigen Richtung gestatten. Die Aufsteckfassungen der Umlenkspiegel 13 sind gleichzeitig als Filterhalter bzw. als Halter für die in F i g. 3 und 4 gezeigten Anordnungen mit Keilprismen 14 und Hilfsspiegeln 15 zur Basisverdoppelung (F i g. 3) bzw. Basishalbierung (F i g. 4) ausgebildet.In front of the two front windows 5 a and 5 b , attachable rotatable deflecting mirrors 13 are attached with their fulcrum in the optical axis, which allow a one-sided or double-sided independent beam deflection in any direction. The clip-on mounts of the deflecting mirrors 13 are also used as filter holders or as holders for the in FIG. Arrangements shown in FIGS. 3 and 4 with wedge prisms 14 and auxiliary mirrors 15 for doubling the base ( FIG. 3) or halving the base (FIG. 4).

Drehprisma 2, Filmtrommel 3 und Bildfenster 16 sind Teile der Drehprismenkamera und gehören nicht zum Erfindungsgegenstand. Sie zeigen die Bildfeldzerlegung und Verdoppelung der Belichtung bei verschiedenen Winkelstellungen des Drehprismas 2. Die beiden Teilstrahlen sind verschieden schraffiert gezeichnet. Hierbei zeigt Abschnitt A die Verhältnisse bei Belichtung der ersten Bildhälfte und Ab- schnitt B die bei Belichtung der zweiten Bildhälfte.Rotating prism 2, film drum 3 and picture window 16 are parts of the rotating prism camera and do not belong to the subject of the invention. They show the decomposition of the image field and the doubling of the exposure at different angular positions of the rotating prism 2. The two partial beams are shown with different hatching. Here, section A shows the conditions with exposure of the first half of the image and portion B upon exposure of the second half of the picture.

Wie in F i g. 1 dargestellt, arbeitet das Drehprisma 2 ähnlich wie ein Schlitzverschluß, d. h., das Filmbild wird streifenweise belichtet. Wird das Vorsatzsystem auf die Kamera so aufgesetzt, daß die beiden Bildfenster 5 a, 5 b in vertikaler Richtung übereinanderstehen, so erfolgt eine horizontale Bildfeldteilung derart, daß die beiden Teilbilder auf dem Film übereinanderstehen.As in Fig. 1 , the rotating prism 2 operates similarly to a focal plane shutter, i.e. That is, the film image is exposed in strips. If the attachment system is placed on the camera in such a way that the two image windows 5 a, 5 b are superimposed in the vertical direction, the image field is divided horizontally in such a way that the two partial images are superimposed on the film.

Durch die Winkelstellungsveränderung bei Rotation des Drehprismas 2 wird der durch das Drehprisma 2 hindurchgehende Lichtstrahl in schlitzverschlußartiger Weise über das Bildfenster 16 gelenkt, so daß die Belichtung der beiden Teilbilder nacheinander erfolgt. Dadurch werden also in der Zeit t., in der sonst ein volles 16-mm-Bild belichtet wird, zwei Teilbilder im horizontal geteilten 1/2-16-mm-Format von 3,75 - 10 mm in den Zeiten to - to" und to"5 - t, nacheinander belichtet, wodurch die erwähnte Bildfrequenzverdoppelung erzielt wird.As a result of the angular position change upon rotation of the rotary prism 2, the light beam passing through the rotary prism 2 is directed over the image window 16 in the manner of a slit shutter, so that the two partial images are exposed one after the other. Thus, in the time t., In which a full 16 mm image is otherwise exposed, two partial images in the horizontally divided 1 / 2-16 mm format of 3.75 - 10 mm in the times to - to " and to "5 - t, exposed one after the other, as a result of which the aforementioned doubling of the image frequency is achieved.

Wird bei diesem Verfahren das Bildfenster 16 in vertikaler Richtung zur Hälfte abgedeckt, so entstehen zwei Teilbilder im 1/4-16-mm-Format von 3,75 - 5 mm, die bei Verwendung von Filmen mit 8-mm-Perforation einen in jedem 8-mm-Projektor vorführfähigen 8-mm-Film ebenfalls mit Frequenzverdoppelung ergeben.If the image window 16 is covered halfway in the vertical direction with this method, two partial images in 1 / 4-16 mm format of 3.75-5 mm are created, one in each when using films with 8 mm perforations 8 mm projector showable 8 mm film also with frequency doubling.

Wird das als Gegenstand der Erfindung beschriebene zweilinsige, mit Hilfsspiegeln bzw. Umlenkprismen versehene Mehrzweck-Vorsatzsystem zur Verdoppelung der Bildfrequenzen bei Drehprismenkameras in horizontaler Richtung auf die Kamera gesetzt, so ergeben sich folgende Anwendungsmöglichkeiten: Unter Verwendung des in F i g. 2 gezeigten Konvergenzspiegels 6a sowie des Umlenkspiegels 13 ergibt sich die Möglichkeit der zeitgleichen Einspiegelung zusätzlicher Meßdaten, wie z. B. eines Kathodenstrahl-Oszillographen, Amperemeters, Voltmeters usw., mit dem Vorgang auf einem Bild. Ferner kann durch eine entsprechende Verstellung der Optiken la und 1 b, der Konvergenzspiegel 6 a und 6b und des Umlenkspiegels 13 sowie der prismatischen Spiegel 7 a und 7 b eine vertikale Bildfeldteilung erfolgen, dergestalt, daß das Bildfeld entweder 50: 50, 2/3: 1/3 oder in jeder beliebigen Aufteilungsanordnung geteilt werden kann, bis zur vollständigen überlappung zweier Vorgänge auf einem Bild.If the two-lens system described as the subject of the invention, provided with auxiliary mirrors or deflecting prisms, is placed on the camera for doubling the image frequencies in rotating prism cameras in the horizontal direction, the following possible applications arise: Using the system shown in FIG . 2 shown convergence mirror 6a and the deflection mirror 13 results in the possibility of simultaneous reflection of additional measurement data such. B. a cathode ray oscilloscope, ammeter, voltmeter, etc., with the process on one picture. Further, by a corresponding adjustment of the optics la and 1 b, the converging mirror 6a and 6b and of the deflecting mirror 13 and the prismatic mirror 7 a and 7 b effected a vertical frame division such that the image field, either 50: 50, 2/3 : Can be divided 1/3 or in any division arrangement, up to a complete overlap of two operations on one picture.

In gleicher Weise können mit der eben beschriebenen Anordnung auch Vorgänge eingespiegelt werden, die bis zu 180' in einer Ebene versetzt sind, bzw. um 901 in zwei Ebenen auseinanderliegen. Zu diesem Zweck werden zwei aufsteckbare und drehbare Umlenkspiegel 13 auf die Fenster 5 a und 5 b gesetzt und in entsprechender Weise horizontal bzw. horizontal und vertikal verdreht.In the same way, with the arrangement just described, processes can also be reflected that are offset by up to 180 ' in one plane or are 901 apart in two planes. For this purpose, two attachable and rotatable deflection mirrors 13 are placed on the windows 5 a and 5 b and rotated horizontally or horizontally and vertically in a corresponding manner.

Werden statt der aufsteckbaren Umlenkspiegel 13 vor die Frontfenster 5a und 5b um 90' versetzte Polarisationsfilter aufgesteckt, so ergibt sich die Mög- lichkeit der Stereophotographie.If, instead of the attachable deflecting mirrors 13 , polarization filters offset by 90 ' are attached in front of the front windows 5a and 5b , then there is the possibility of stereo photography.

Werden zusätzlich zu den Polarisationsfiltern die in F i g. 3 und 4 gezeigten Keilprismen 14, Urrilenkspiegel 13 und Hilfsspiegel 15 aufgesteckt, so ergibt sich die Möglichkeit einer Basisverdoppelung bzw. Basishalbierung bei Stereoaufnahmen, die für extreme Nahaufnahmen bzw. Erhöhung der stereoskopischen Wirkung bei Fernaufnahmen erforderlich ist.If, in addition to the polarization filters, the ones shown in FIG. 3 and 4 shown wedge prisms 14, Urrilenkspiegel 13 and auxiliary mirror 15 is attached, there is the possibility of doubling or halving the base for stereo recordings, which is necessary for extreme close-ups or increasing the stereoscopic effect for long-distance recordings.

Gleichzeitig dienen die Aufsteckfassungen der Frontfenster5a und 5b dazu, bei bestimmten Aufnahmen zur Aufnahme von Filtem, um gewisse Spektralanteile des Lichts bei bestimmten Vorgängen wegfiltem zu können, überhelle Vorgänge durch Neutralgraufilter zu dämpfen bzw. die Oszillographenspur in ihrer Intensität zu erhöhen.At the same time, the clip- on sockets of the front windows 5a and 5b serve to attenuate overly bright processes with neutral gray filters or to increase the intensity of the oscilloscope trace for certain recordings to accommodate filters in order to be able to filter away certain spectral components of the light during certain processes.

Weiterhin gestatten die unabhängig voneinander fokussierbaren Optiken la und 1 b eine unabhängige Entfemungseinstellung auf jedem Bildfenster, so daß der Vorgang z. B. aus 1 m Entfernung aufgenommen werden kann, während der Oszillograph aus größerer Entfernung, z. B. 3 bis 5 m, aufgenommen werden kann, oder daß bei versetzten Vorgängen die Strahlenwege zu dem jeweils interessierenden Vorgang nicht gleich lang sein müssen. Ebenfalls gestatten die beiden getrennt arbeitenden Optiken la und 1 b eine unabhängige Abblendung, so daß mit zwei verschiedenen Blenden gefahren werden kann, um die Gleichmäßigkeit des Filmbildes belichtungsmäßig sicherzustellen.Furthermore, the independently focusable optics la and 1 b allow an independent distance setting on each image window, so that the process z. B. can be recorded from 1 m away, while the oscilloscope from a greater distance, z. B. 3 to 5 m, can be recorded, or that in the case of staggered processes, the beam paths to the particular process of interest do not have to be of the same length. Also, the two separately operating optics la and 1b allow independent dimming, so that it can be driven with two different screens, to the uniformity of the film image exposure ensure moderately.

Durch Verwendung der oben beschriebenen Einrichtung wird es also möglich, mit ein und derselben Drehprismenkamera a) ein volles 16-mm-Bild auszuzeichnen, b) durch Ausnutzung der Winkelstellungsveränderung des Drehprismas die Maximalfrequenz einer normalen 16-mm-Drehprismenkamera durch Bildfeldteilung auf das Doppelte zu steigern, 8-mm-Film zu vorführfertigem 8-mm-Film herzustellen und durch Verwendung der dazugehörigen Umlenk- und Hilfsspiegel sowie Prismen den Anwendungsbereich von Drehprismenkameras erheblich zu erweitern.By using the device described above, it is possible to a) record a full 16 mm image with one and the same rotating prism camera, b) double the maximum frequency of a normal 16 mm rotating prism camera by using the angular position change of the rotating prism by dividing the image field increase the production of 8 mm film into ready-to-use 8 mm film and, by using the associated deflection and auxiliary mirrors as well as prisms, considerably expand the application range of rotating prism cameras.

Claims

1. A two-lens, provided with the auxiliary mirrors or deviating prisms, multi-purpose system to expand the application possibilities of rotary prism cameras, d a d u rch in that in a vessel equipped with two light entrance windows (5a, 5b) of the housing (4) in the through these two windows certain level depending on an independently folding convergence mirror or prism (6a and 6b), each a independently focusable lens (la and 1b) and two jointly displaceable in the optical axis direction of the rotating mirror camera, but angularly independently adjustable prismatic mirror or prism halves (7 a and 7 b) are arranged in such a way that the light rays coming from an object are played on two separate paths into the optical axis of the rotating mirror camera and, after passing through the rotating prism (2), onto the image window ( 16) of the camera can be focused.

2. Attachment system according to claim 1, characterized in that the housing (4) is built on a worm thread mount (12) which allows an extract up to twice the focal length, and this worm thread mount (12) is provided with a threaded part or bayonet fitting matching the rotating mirror camera is, this connecting part is designed so that the housing (4) is rotatably mounted about the camera axis. 3. Attachment system according to claims 1 and 2, characterized in that rotatable deflecting mirrors (13) which can be placed in front of both front windows (5a and 5b ) are provided with their pivot point in the optical axis determined by the window (5), which is a one-sided or double-sided Allow independent beam deflection in any CI direction. 4. Attachment system according to claims 1 to 3, characterized in that the deflecting mirror (13) are arranged tiltable from the optical axis. 5. Adapter system according to claims 1 to 4, characterized in that before one or two front windows (5 a and b 5) replaceably mounted and about the optical axis to rotate a wedge prism ever (14) and a rotatable around an edge of secondary mirror (15) , in such a way that the auxiliary mirror (15) together with the deflection mirror (13) represents an adjustable angle mirror system. 6. Attachment system according to Claims 1 to 5, characterized in that the plug-on mount of the deflecting mirror (13) is designed at the same time as a filter holder and as a holder for the wedge prism (14) and auxiliary mirror (15) . Considered publications: Deutsche Auslegesehrift No. 1052 234; Patent Specification No. 7552 of the Office for Invention and Patents in the Soviet Zone of Occupation in Germany; British Patent No. 160 512; Harald Wein "The cinematographic camera", Vienna 1955, Springer-Verlag, p. 270.