DE2043193C3 - Anamorphotisches Aufnahmeobjektiv mit veränderbarer Brennweite - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein anamorphotisches Aufnahmeobjektiv mit veränderbarer Brennweite, bestehend aus einem afokalen Vorsatzsystem, mit welchem durch Abstandsänderungen der optischen Glieder die Brennweitenveränderung und Schnittweitenkonstanz bewirkt wird und einem nachfolgenden, fest eingebauten, auf unendlich eingestellten Grundobjektiv, sowie einem zur Ausspiegelung für das Sucherbild dienenden Strahlenteilerprisma.

Die Erfindung stellt eine optische Anordnung dar für die Aufnahme von anamorphotischen Filmen im Breitwandformat unter Verwendung von üblichen Aufnahmesysteme.n mit veränderbarer Brennweite (Vario-, Zoom-Objektive oder Gummilinsen). Insbesondere ist an die Anwendung für den Amateur-Sektor mit dem 8-mm-Film (S8-Format) gedacht.

Während die Normalfilmprojektionen in den Kinotheatern schon lange von dem früher üblichen Projektionsfornii»· 1 : 1,33 (Bildhöhe : Bildbreite) abgegangen sind und aus Gründen der besseren Bildwirkung die Projektionsformate 1:1,85, 1:2 und 1:2,25 bevorzugen, hat für den 8-mm-Film bisher eine ähnliche Entwicklung nicht stattgefunden.

Vor etwa zehn Jahren waren schon einmal anamorphotische Aufnahme-Systeme, die nach der DE-PS 10 28 802 für das 8-mm-Filmformat gebaut waren, auf dem Markt.

Durch die stürmische Entwicklung, die die Einführung der Aufnahmeobjeklive mit veränderbarer Brennweite bedeutete, und die dazu geführt hat, daß nunmehr kaum noch neue 8-nim-Kameras mit Objektiven fester Brennweite gebaut werden, kam die Verbreitung anamorphotischer Breitwandfilme im 8-mm-Forinat völlig zum Stillstand.

Die Vorzüge des anamorphotischen Breitwandbildes mit den Vorteilen, die die Verwendung von Aufnahmeobjektiven mit veränderbarer Brennweite bietet, zu vereinen, ist bisher nicht gelungen.

Die Anordnung eines anamorphotischen Vorsatzes mit einer I-Mtfernungseinstell-Einrichtung, wie sie für Aufnahme/wecke notwendig ist, nach der DE-PS 9 71 992 oder der DE-PS 10 28 802 auf Objektive mit veränderbarer Brennweite angewendet, führt zu Größendimensionen des anamorphotischen Vorsatzes, die für eine 8-mm-Kamera nicht vertretbar sind. Versuche, die in dieser Richtung unter Verwendung anamorphotischer Vorsätze gemacht wurden, konnten wegen der großen Durchmesser, Baulängen und Gewichte dieser Vorsätze nicht in die Praxis umgesetzt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gut korrigiertes anamorphotisches Aufnahmeobjektiv mit veränderbarer Ikennweite zu schaffen, dessen Abmessungen kaum größer sind als die Abmessungen nicht anamorphotischer (orthomorphotischer) Aufnahmeobjektive mit veränderbarer Brennweite.

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des anamorphotischen Objektivs der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs I genannten Mittel gelöst.

Die Erfindung geht von solchen bekannten Aufnahmeobjektiven mit veränderbarer Brennweite aus, die aus einem Vario-Teil und einem festen Grundobjektiv bestehen, und bei denen ein Frontglied zur Entfcrnungseinstellung benutzt wird. Diese Objektive haben oft wenigstens im Gauß'schen Gebiet der Abbildung einen telezentrischen Strahlengang zwischen dem Vario-Teil und dem Grundobjektiv.

Zwischen dem Vario-Teil und dem Grundobjektiv sind solche Objektive mit einem Ausspicgclungsprisma versehen, das über eine geneigte tcilverspiegelte Fläche einen Teil des Strahlenbündels meistens senkrecht zur optischen Achse ausspiegelt.

Dieser ausgespiegelte Teil des Strahlenbündel wird von einer Sucheroptik aufgenommen und kann zusätzlieh zur BelichtungsmessLing verwendet werden.

Vor dem Grundobjektiv ist in den meisten Fällen die Blende des Aufnahmesystems ungeordnet, welche — von Hand bedient b/w. von einer Photo/eile gesteuert — die Bestrahlungsstärke auf dem Film regelt.

Die Erfindung sieht nun vor, für die Aufnahme anamorphotischer Bilder mittels Vario-Objekliven statt der üblichen Z>linderlinsen an sich bekannte anumorpholische Prismensysteme zu verwenden, die im Raum

des telezentrischen Strahlenganges zwischen Vario-System und Grundobjektiv im Aufnahmeobjektiv angeordnet werden.

Diese Prismensysteme können, wenn sie fest und nicht schwenkbar eingebaut werden, aus nur je zwei Prismen streng achromatisch ausgeführt werden.

Die Prismensysteme bringen im Gegensatz zum Zylindersystem im genügend telezentrisch korrigierten Strahlengang keine eigenen durch Flächenkrümmungen bedingten Fehler in die Abbildung. Sie sind praktisch nur auf den Farbquerfehler und symmetrischen Verlauf der Verzeichnung zu korrigieren.

Sie können auch sehr viel kürzer gebaut werden als zylindrische Galilei-Systeme, deren Einzelglieder im Verhältnis zur Brechkraft des Grundobjektivs weit geringere Brechkräfte aufweisen müssen, um genügend znnenfrei abzubilden.

Auch entfallen die Schwierigkeiten df Einhaltung der optischen Achse zwischen den zylindrischen Einzelgliedern, die insbesondere bei kleinen Zylindersystemen mit relativ hohe· Brechkraft schwer zu beherrschen ist.

Die erfindungsgemäßen Aufnahmeobjektive können so ausgebildet sein, daß zwischen dem Grundobjektiv und dem Vario-Teil nicht nur im Gauß'schen Gebiet des Strahlenganges ein telezentrischer Strahlengang herrscht, sondern daß in diesem Raum auch die weit geöffneten Abbildungsstrahlen für sämtliche Bildpunkte möglichst zonenfrei telezentrisch verlaufen.

Daß der Raum mit dem telezentrischen Strahlengang zur Aufnahme des anamorphotischen Systems gewählt wird, hat den großen Vorteil, daß in diesem Raum des Vario-Objektivs trotz Brennweitenänderung und Änderung der Aufnahme-Entfernung der Strahlengang immer konstant verläuft und daher das anamorpholische System sehr leicht zu korrigieren ist; im Gegensatz hierzu ändern sich bei den üblichen anamorphotischen Vorsätzen durch die Verstellung des nachfolgenden Vario-Systems die Bildwinkel und Öffnungen der Strahlenbündel mit der Brennweite.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das anamorpholische System in diesem Raum in unmittelbarer Nähe der Blende — am Ort der engsten Einschnürung des Strahlenganges — liegt und somit in bezug auf Durchmesser und Baulänge den kleinstmöglichen Raum beansprucht.

Ferner wird bei dieser Anordnung keine zusätzliche sphärische Optik zur Enlfernungseinstellung des anamorphotischen Systems benötigt, wie sie bei den genannten deutschen Patentschriften 9 71992 und 10 28 802 vorgesehen sind.

Die im Vario-System vorhandene Entfernungseinstellung durch Verstellen des Frontgliedes bedient gleichzeitig das Vario-System, den anamorphotischen Teil und das Grundobjektiv.

Ganz besondere Vorteile bringt die Erfindung wegen der Verwendung von Prismen-Ananiorphotcn, da sie in solchen Vario-Systemen nach Fig. I zur anamorphotischen Abbildung Verwendung finden, die bereits ein Ausspiegelungsprisma zum 7.\■ :rke der Bildbetrachtungaufweisen.

Das vorhandene Ausspiegcluiigsprisma wird (siehe Fig. 1) von einem tier beiden achromatischen Prismen ersetzt und dieses so ausgebildet, daß es die notwendige Sucherbildausspiegelung mit übernehmen kann.

Zur anamorphotischen Abbildung mit einem Vario-System ist praktisch nur noch der Mehraufwand eines einzigen achromatischen Prismas notwendig.

Es ist sofort einzusehen, daß diese Anordnung den geringsten Mehraufwand an Platz und Optik verursacht und auch wirtschaftlich die günstigste Lösung für die Aufnahme von anamorphotischen Filmen mit Vario-Objektiv darstellt.

Das hier vorgesehene anamorphotische Prisma, das gleichzeitig die Ausspiegelung des Sucherbildes übernimmt, kann eine senkrecht zur optischen Achse stehende Eintrittsfläche haben, während die teilverspiegelte Fläche unter 45° zur optischen Achse steht.

Die Eintrittsfläche und die zur Ausspiegelung benutzte Prismenfläche können aber auch andere Winkel zur optischen Achse aufweisen.

Die anamorphotische Wirkungsebene kann sowohl in der Vertikalen als auch in der Horizontalen liegen.

Die Sucherausspiegelung erfolgt in jedem Falle in der Richtung der anamorphotischen Wirkungsebene.

Für den Fall, daß die Wirkungsebene in der Horizontalen liegt, wird die Eintrittsfläche des ersten Prismas zur Ausspiegelung des Sucherstrahlenganges benutzt werden.

Auch eine geeignete Fläche des zweiten - dem Grundobjektiv benachbarten — Prismas kann zur Ausspiegelung benutzt werden.

Man hat dann nur im Sucherstrahlengang, der ja möglichst crthomorphotisch sein soll, durch Einfügen eines Kompensationsprismas innerhalb eines telezentrischen Strahlenganges dafür zu sorgen, daß die anamorphotische Verzerrung des Sucherbildes wieder aufgehoben wird.

Der Erfindungsgegenstand wird nun anhand der Abbildungen erläutert, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 ein Vario-System bekannter Bauart, bei dem ein Teil des Lichtes einem Sucher- und Einstell-Fernrohr zugeführt wird,

F i g. 2 den Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 3 die Draufsicht von oben auf die Ausführungsform nach F i g. 2,

Fig. 4 den Vertikalschnitt durch ein zur Ausführung der Erfindung geeignetes anamorphotisch^ Prismensystem mit gleichzeitiger Ausspiegelung, wobei dieses Prismensystem zusammen mit dem dazugehörigen Varioteil und dem dazugehörigen Grundobjektiv als zweite Ausführungsform der Erfindung bezeichnet ist,

F i g. 5 die Draufsicht von oben auf die Ausführungsform des Prismensystems der F i g. 4,

F i g. 6 den Vertikalschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 7 die Draufsicht von oben auf die Ausführungsform nach F i g. 6,

Fig. 8 einen Schnitt ähnlich demjenigen der F i g. 2 durch eine vierte Ausführungsform der Erfindung, wobei jedoch diese F i g. 8 vor allem der Erläuterung der Bezeichnungen für ein durchgerechnetes Zahlenbeispiel dient,

Fig. 9 eine maßstäbliche Gegenüberstellung des normalen Formats und des anamorphotischen, gemäß der Erfindung hergestellten Breitwandbildes, das mit gleicher Brennweite im gleichen Abstand aufgenommen und projiziert worden ist.

I?"s in F i g. 1 dargestellte Vario-System üblicher bekannter Bauart ist mit einer Ausspiegelungseinrichtung versehen, bei der durch physikalische Teilung ein Teil des .Strahlenbündels einem Sucher- und Einstell· Fernrohr zugeführt wird.

Es besteht aus einem Varioteil 1, einem Grundobiek-

tiv 2, der Blende 3, einem Teilungsprisma 4, einem Fernrohrobjektiv 5 und einer Feldlinse mit Umkehrsystem 6. Das Okular des Sucher-Fernrohres ist hier nicht dargestellt. Das zerstreuende Glied 7 und die Zerstreuungslinse 8 werden zum Zwecke der Brennweiten-Änderung unters, hiedlich verschoben, um gleichzeitig mit der Brennweitenänderung die Schnittweilenkonstanz im Bildort 9 zu erreichen. In der Wcitwinkclstellung sind die Linsen 7 und 8 ausgezogen, in der Tcle-Stellung gestrichelt gezeichnet.

Zur Fokussierung wird das sammelnde Glied 10 axial verschoben.

Die Fig. 2 und 3 zeigen als erste Ausführungsform der Erfindung ein Vario-System, bei dem zwischen dem Varioteii ί Ί und dem Grundobjekliv i2 ein anamorphotisches Prismensystem 14 angeordnet ist.

Das anamorphotische Prismensystem 14 ist im Verlikalschnitt — Fig. 2 — wirksam, im Horizontalschnitt — F i g. 3 — nicht wirksam.

Es besteht aus einem achromatischen Prisma 15 und einem achromatischen Prisma 16, die so zueinander angeordnet sind, daß im Vertikalschnitt brennweitenverlängernde Wirkung auftritt.

Zwischen diesen Prismen 15 und 16 ist die Blende 13 des Systems angeordnet.

Das achromatische Prisma 15 weist hier eine senkrecht zur optischen Achse stehende Eintrittsfläche und eine unter 45° zur optischen Achse stehende Kittfläche 21 auf, die teilverspiegelt ist und die durch physikalische Teilung einen Teil des Strahlenbündels in vertikaler Richtung einem Sucher- und Einstell-Fernrohr zuführt, von dem hier das Fernrohrobjektiv 23, der Spiegel 22 und die Feldlinse mit Umkehrsysiem 24 gezeigt sind.

Das Okular des Sucher-Fernrohres is; hier nicht dargestellt. Der sich durch das Prismensystem 14 ergebende anamorphotische Faktor liegt wie bei üblichen anamorphotischen Vorsätzen zwischen 1,5* und 2 x.

Das zerstreuende Glied 17 und das sammelnde Glied 18 werden zum Zweck der Brennweiten-Änderung unterschiedlich verschoben, um gleichzeitig mit der Brennweiten-Änderung die Schnittweitenkonstanz zu erreichen.

In der Weitwinkelstellung sind die Linsen 17 und 18 ausgezogen, in der Telestellung gestrichelt gezeichnet. Zur Fokussierung wird das sammelnde Glied 20 axial verschoben. Es ist natürlich auch möglich, die wirksame Ebene des anamorphotischen Systems 14 in die horizontale Ebene zu legen. In diesem Falle werden die ofh rnm Qt ι cr>h ο η Pricmnn 15 11 r»/-l IC f*-i ηηττη*>*·Λψ>η* J₁-D

Μίι>ι \ylliuil^v.livil t I IJIIlV(I 1^> U I 1 \^ Λ XJ O \*J UIIgC V J t*J 1 11, L _a Ud IJ sich in der Horizontalen eine brennweitenverkürzende Wirkung ergibt, wie es zum Beispiel in Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Die Ausspiegelung für das Sucher- und Einstell-Fernrohr erfolgt dann in horizontaler Richtung.

Ein Vergleich der Darstellung der Fig. 1 mit der Darstellung der F i g. 2 zeigt deutlich, daß erfindungsgemäß lediglich durch den Mehraufwand eines zusätzlichen verkitteten Prismas aus dem konventionellen Vario-System ein anamorphotisches Vario-System entstanden ist.

Die in den F i g. 4 und 5 gezeigte zweite Ausführungsform der Erfindung sieht ein anamorphotisches Prismensystem mit gleichzeitiger Ausspiegelung vor. bestehend aus je einem achromatischen Prisma 25 und 26 mit dazwischenliegender Blende 27 und dem Spiegel 28, der den von der teilverspiegelten, unter 45° zur optischen Achse liegenden Fläche 29 des Prismas 25 ausgespiegeltcn Anteil des Lichtes dem Sucher- un< Einstell-Fernrohr zuführt, dessen Teile hier nich dargestellt sind.

Die Eintrittsflächc 30 des Prismas 25 steht hier nich senkrecht auf der optischen Achse des davorstehender nicht gezeichneten Varioteiles.

Die Austrittsflächc 31 für den Sucherstrahlengang de Prismas 25 erhält die entsprechende Neigung, so dal das durch die Flächen 29, 30 und 31 begrenzt! Teilprisma des achromatischen Prismas 25 für dei Sucherstrahlengang trotz der schräggcstclltcn Flächei keine Abbildungsfehler einführt, da die Prismen ii einem möglichst zonenfrei telezentrischen Strahlen gang stehen.

Die in der F i g. b und 7 gezeigte dritte Ausführungs form der Erfindung ist ein Vario-System, bei den zwischen dem Varioteii 32 und dem Grundobjektiv 3.: ein anamorphotisches Prismensystem 35 angeordnet ist.

Das anamorphotische Prismensystem 35 ist in Horizontalschnitl — F i g. 7 — wirksam, im Vertikal schnitt — F i g. b — unwirksam.

Es besteht aus einem achromatischen Prisma 36 unc einem achromatischen Prisma 37, die so zueinandei angeordnet sind, daß im Horizontalschnitt brennweiten verkürzende Wirkung auftritt.

Zwischen diesen Prismen 36 und 37 ist die Blende 3^ des Systems angeordnet.

Das achromatische Prisma 36 weist eine hier um 45' zur optischen Achse stehende Eintrittsfläche 38 auf, die teilverspiegelt ist und die durch physikalische Teilung einen Teil des Strahlenbündels in horizontaler Richtung über einen Spiegel 39 einem Sucher- und Einstell-Fern rohr zuführt, das hier nicht dargestellt ist. Der sich durch das Prismensystem 35 ergebende anamorphotische Faktor liegt wie bei üblichen Vorsätzen zwischen !,5.i und 2 a·.

Nachstehend ist das Zahlcnbeispiel eines erfindungsgemäßen anamorphotischen Aufnahmeobjektivs mii veränderbarer Brennweite gegeben.

Fig. 8 zeigt den Vertikalschnitt, in den die für da; Zahlenbeispiel benutzten Benennungen eingetrager sind. Die Ausspiegelung für das Sucher- und Einstell Fernrohr wird hier in vertikaler Richtung unter den' Winkel 90^D zur Achse vorgenommen. Die Wirkung de> Prismenanamorphoten liegt ebenfalls in vertikaler Ebene und hat den brennweitenverlängernden Faktor 1.5 a.

Das Zahlenbeispiel zeichnet sich durch sehr geringe Zonenfehler für alle Bildwinkel aus.

Mit η bis n, und r?: bis r_Si sind die Krümmungsradien bezeichnet. Die Winkel 16' bis 21' sind die Flächcnncigungen der Prismen Pm bis Pu, gemessen als Winkel zwischen den Flächennormalen und der optischen Achse im Vertikalschnitt.

Mit d\ bis dm sind die Glasdicken und Luftabstände auf einem Strahl gekennzeichnet, der beim Eintritt in das System mit der optischen Achse zusammenfällt.

Mit L\ bis L» und L\a bis L\<* sollen die einzelnen Linsen bezeichnet sein, die Prismen mit Pm bis Pu.

Die relative Öffnung, für die das vorliegende Beispiel korrigiert ist, beträgt 1 :1,8 im Horizontalschnitt und 1 :2.7 im Vertikalschnitt.

Die nachfolgende Tabelle enthält die einzelnen Werte des Zahlenbeispieles.

Die F i g. 9 zeigt die durch die Erfindung ermöglichte Bildwirkung im Vergleich zu derjenigen eines normalen Formats.

Tabelle

I I.u-ln-	k.ulicn
Si.	Winkel
I	I 13.12X9 7.7022
3	49.9274
4	< 6.2469
S	t 135.1229
(l	t 109.4952
7	4.69X1
X	4 I.X9XX
9	3.21 7X
K) I I	i 2.X434
I I 12	6.6X9I,
13	ι I5.I54X
14	t 2.1 I I I
15	9.1723
16	(1.0000°
17	f 45.0000°
IS	t 23.4700"
19	16.1350"
20	-I 3.4X37"
21	-41.5330"
->2	4 I.477X
23	- 6.012X
24	- l.X4'6
25	0.9250
26	ι 1.3000
27	+ 3.94X6
2X	-- 3,9706
29	-t 2,964X
3(1	-I 1.5556
31	- 2.937X
" I \'iiriiibel

Dukcn

O.(.(.l I (I.227S 0.0233

0.04X9- 3.X32(-*)

0.3111

O.I I Il

().555(i

0,1209

0.0X70 -O.I(.09¹)

0.4533

4.1 HK. 0.2530')

O.I I I I

0.2222

().O55(i

0.7222

0.43X9

O.X667

0.2500

0.5000

0.3944

0.39X9

0.2572

0.3043

0.0XX9

0.3730

0.2233

0.0! I!

0.1292

0.4592

Sclinillweile \ ,«. 1.475 I.5()XX3
I.⁷2X25

1.72373

1.64X31

1.62(14 I

1.639X0
1.64250
1

56.13 2X.4 I

(.4.17

53.63

3X.1 I 33.X4

60.33

34.61 57.96

	<i	Wcituinkd-	I	cle-Slellunc
	Stcllun£
Brennweiten:	lh.,,..- 1-046	/(
	/wri --' 1.5fi2	.A	,„ = 5.X42
Brennweite des	rundobjeklixs		/ - 2.269

Linsen I'rismen

/■ι /

1,74077 1.62041 1	2 7.(.0 (.0.33	!:
I 1.64050 j	60.1(1	L1.
1 1.65 113 1	5 5.X 9	ι
I I.I.I4X4 1.62041 I	51.16 60.33	;■;
I 1.6405(1 1.63 (.3 6 I	60.1(1 35,34	/'„
I 1.69X95 1.64050	30.07 60.1(1	l\,

L₁,

Der ;iusnul/b;ire Hililuinkel des (irundobjeklivs belriiul ±10".

lllL-l/ll ■) lihlll /ei

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anamorphotisches Aufnahmeobjektiv mit veränderbarer Brennweite, bestehend aus einem afokalen Vorsatzsystem, mit welchem durch Abstandsänderungen der optischen Glieder die Brennweitenveränderung und Schnittweitenkonstanz bewirkt wird, und einem nachfolgenden, fest eingebauten, auf unendlich eingestellten Grundobjektiv, sowie einem zur Ausspiegelung für das Sucherbild dienenden Strahlenteilerprisma, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlenteilerprisma (21, 25, 36) Teil eines afokalen anamorphotischen Prismensystems (21,16;25,26;36,37; Ρίο, Pu.flz.PuJisL

2. Anamorphotisches Aufnahmeobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das afokale anamorphotisch^ Prismensystem (16, 21; 25, 26; Pio, Pn, Pi2, P\i) im vertikalen Schnitt eine brennweitenverlängernde Wirkung besitzt.

3. Anamorphotisches Aufnahmeobjektiv nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem afokalen, brennweitenverändernden Vorsatz und dem Grundobjektiv vorgesehenen anamorphotischen Systeme in einem Strahlengang stehen, der auch für hoch geöffnete Strahlenbündel weitgehend zonenfrei telezentrisch ist.

4. Anamorphotisches Aufnahmeobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das anamorphotische System (14,25,26,35) ^;n der Nähe der Systemblende (13, 27, 34) angeordnet ist.