Erfinder: Dr. Ing. Bela Schäfer, Berlin-Pankow. Die bekannten Rotationsprismen für den optischen Ausgleich stetig ablaufender Film bilder liefern bekanntlich ein brauchbares Ergebnis, solange an ,die Bildqualität keine zu hohen Ansprüche gestellt werden bezw. die Bildvergrösserung in mässigen Grenzen bleibt.
Von derartigen Ausgleichsprismen wird daher bei der Schmalfilm-Projektion oder bei Bildbetrachtern der Filmindustrie ausgiebig Gebrauch gemacht, während sie sich für die theatermässige Bildwiedergabe mit Normalfilmen bis jetzt nicht einzuführen vermochten.
Die Erklärung hierfür ist vornehmlich darin zu suchen, da.ss die für eine einwand freie Bildwiedergabe notwendigen optischen Korrekturmassnahmen an den für Normal filme in Betracht kommenden massiven und grossen Glasblöcken nur äusserst schwer anzu bringen sind.
Auch der durch die dicke Glas- schickt verursachte Lichtverlust macht sich unter Umständen störend bemerkbar, und ssühliesslich werden an das Glasmaterial in bezug auf den Brechungsindex sehr hohe An forderungen gestellt, die ebenfalls schwer zu erfüllen sind.
Um einen befriedigenden optischen Aus- gleich zu erzielen, müssen zahlreiche Einzel heiten genau aufeinander abgestimmt sein: 1. Durchmesser und Kantenzahl des Rota- tions-,Prisma:s, z. Brechungsindex des optischen Materials, 3. Höhe des Filmbildes, 4. Einfluss,des veränderlichen Einfal'lwinkels, und schliesslich der 5.
Einfluss der Nichtübereinstimmung zwi schen Drehwinkel des Prismas und der linearen Bildbewegungen.
Zum besseren Verständnis der nachfolgen den Erfindungsmerkmale sind die optischen Vorgänge in einem Rotationsprisma bekann ter Bauart durch Fi.. 1 dargestellt. In dieser bezeichnet 7 bis <B>167</B> die optische Achse des von 7 nach 16 gerichteten Lichtstromes.
Von dem um die Achse 24 rotierend gedachten Vielkantprisma sind zwei planparallele Flä chen 14 und 14' lherausgegriffen, von welchen die Fläche 14 beispielsweise in Punkt 10 von dem -achsparallelen Lichtstrahl 12-10 ge troffen wird. Steht die Gerade 10-18 senk recht auf der Fläche 14 und entspricht das Verhältnis der Strecken 12-10 und 13-10 dem Brechungsindex ra des Glasmaterials, so kann nach bekannten Regeln der Verlauf des Strahlenweges innerhalb des Glaskörpers an Hand es Linienzuges 13-11-10 ermittelt werden.
Nach Verlassen des Glaskörpers bei, 9 geht der Lichtstrahl 9-16 parallel zur ursprünglichen Richtung 10-12 zum<B>Ob-</B> jektiv bezw. Bildschirm weiter. Der Strahl 1\Z-10 hat vor :der Drehung des Glasl@örpers um den Winkel cp die Lage 7-15 eingenom men, er -entsprach somit einem Punkt der Bildmitte und seine Fortsetzung stimmte ebenfalls mit:
9-16 überein, das. heisst bei einem richtig arbeitenden Vielkantprisma. muss bei einer Winkeldrehung des Glas- prismas der gebrochene Lichtstrahl den prismatischen Glaskörper stets genau in der gleichen Richtung und der gleichen Lage ver lassen wie in .der Nullstellung bei q.-- = o.
Im Falle eines massiven Vielliuntprismas berechnet sieh :die durch den :optischen Aiis- gleich bedingte Bildverschiebung B in Ab- hängigkeit vom Drehwinkel 9p nach der Formel
EMI0002.0039
Hierin bedeutet Z) den Abstand zweier plan parallelen Flächen und n die Brechzahl des Glasprismas.
Die auf Grund dieser Formel bei praktisch möglicher Dimensionierung :des Prismas feststellbaren Abweichungen der Bildverschiebung vom Sollwert sind nicht vernachlässigbar.
Die Erfüllung einer tadellosen Bild wiedergabe ist somit bei den bisher beka.nn- ten Vi:elhantprismen keineswegs gewähr leistet. Die "Wiedergabe erfolgt unter be- t.rä.chtlicher Bildausweitung bei zunehmen dem Dr ehzvinkel (p.
Von nicht minder grosser Bedeutung für die richtige Bildwiedergabe ist die Forde rung, dass der Brechungsindex )a und der Durchmesser I) bezw. die Kantenzahl des Primas auf das Genaueste aufeinander ab- gcstimnit sein müssen.
Soll eine merkliche zusätzliche Bildverzerrung vermieden werden, so darf ia höchstens um 0,1 bis<B>0,15%</B> vom Sollwert abweichen. Diese Bedingung ist an #1ch nicht unerfüllbar, sie bereitet jedoch praktische Schwierigkeiten. Ausserdem ist der zum Unterbringen des Rotatiansprisrnas zwischen Objektiv und Bildfenster verfüg bare R.auin derart beschränkt, dass nur relativ kleine Troinnieldurchmesse r in Frage kom men,
die aber nur mit; extrem hohen Brech- zahlen i? = 1,9 bis 2,0 zii erreichen wären, während das übliche optische Glasmaterial nur über ra <I>=</I> 1,5-1,7 verfügt.
Die Erfindung betrifft ein Vielka.nt- prisma zum optischen Ausgleich der Bild- wanderung bei der Filmaufnahme oder Film wiedergabe, welches gestattet. mit geringe rem Aufwand viel günstigere Ergebnisse zu erzielen.
Das Vielkantprisma zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass es einen aus plankonkaven Zylinderlinsen zusammen- ge#etzten, rotierenden Linsenkranz aufweist, und dass im Innern des von diesem Kra-nze ;gebildeten Hohlraumes in Randnähe und symmetrisch zur Drehachse plankonvexe Zy linderlinsen ruhend angeordnet sind, durch welche :
die jeweils im Bereich der optischen Achse ,des Projektionssystems vorbeiziehen- den plankonkaven. Zylinderlinsen zu Keil prismen veränderlichen Keilwinkels ergänzt erden. Die kranzförmig angeordneten Plan- 1Lonl@avzylinderlinsen werden nachstehend kurz Aussenlinsen und die ruhenden Plan- konvexzy linderlinsen nachstehend kurz In nen- oder Einsatzlinsen genannt.
An Hand der Fig. 2-6 werden im fol genden beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Vielkantprismas er läutert.
Gemäss Fig. 2 weist das Vielkantprisma einen Kranz van Plankonkavzylinderlinsen 1 auf. Innerhalb des von diesen eingeschlosse nen Hohlraumes 3 sind zwei feststehende Plankonvexzylinderlinsen 2 angeordnet, die bei der in F'ig. 2 dargestellten Lage der Aussenlinsen 1 dem Lichtstrahl 7-8 einen geradlinigen Durchgang gewähren.
Wird jedoch -der Kranz im Sinne des Pfeils 17a ,;ed@reht, so bilden die in der optischen Achse des Projektorsystems befindlichen Zylinder linsen 1 und 2 Keilprismen veränderlichen Keilwinkels, vergl. F'ig. 3, die dem mach Punkt 10 :
gewanderten Lichtstrahl eine Ab lenkung um den Winkel a erteilen, worauf dieser die gegenüberliegende Aussenlinse 1 bei 9 verlässt. Innerhalb der für den praktischen Gebrauch in Betracht kommenden Grenzen ist der Ablenkungswinkel a .annähernd gleich dem halben Keilwinkel (p und bekanntlich ist mittels Keilprismen das Verhältnis
EMI0003.0031
schon bei einem Brechungsindex von n = 1,4 leicht zu erreichen.
In Fig. 2 bezeichnet 4 das stetig fort bewegte Filmband, 5 das Bildfenster und: 6 das Objektiv.
Abgesehen von dem. geringeren Licht verlust, den der wesentlich gekürzte Licht- weg innerhalb des optischen dichten Glas materials zur Folge hat, bietet diese Ausfüh rung auelh,die Möglichkeit einer genauen An passung des Trommel-Durchmessers D .an den jeweils vorhandenen Brechungsindex n des lichtbrechenden Materials, vergl. Punkt 1-3 der Einleitung. Zu diesem Zweck können beispielsweise sowohl,
die rotierenden Aussen linsen 1, wie auch die ruhenden Einsatzlinsen 2 radial verschiebbar sein, und ihr Achs abstand so eingestellt werden, dass die Bild schärfe ein Maximum erreicht.
Wenn. es sich auch nur um geringe Verschiebungen handelt, so ist eine solche Massnahme im Hinblick auf die 100-200fache Vergrösserung des Film bildes im Interesse einer möglichst reinen Bildwiedergabe von erheblicher Bedeutung. Die radiale Einstellbarkeit namentlich der ruhenden Einsatzlinsen 2, ist noch aus folgendem Grunde vorzusehen:
soll den in der Einleitung unter Punkt 4 und 5 genann ten schädlichen Einflüssen entgegengewirkt werden, so muss das Strahlenbündel zwischen den Einsatzlinsen 2 mit zunehmendem Dreh winkel (p eine entsprechende Kantraktien er fahren, was sich z.
B. erreichen lässt, wenn der Krümmungsradius 17 (Fix. 4) :der Ein satzlinsen 2 grösser gewählt wird als der jenige 18 der Aussenlinsen 1, und zwar. derart, dtass die entsprechenden Kreismittelpunkte 29 und 30 nicht zusammenfallen.
Dieselbe Mass nahme hat auch zur Folige, dass bei der in Fig. 2 ,dargestellten Lage der Aussenlinsen 1 ein achsparalleler Lichtstrahl die Linsen 1 und 2 auch a@chspa:rallel verlässt, was nicht eintreten und eine Bildfälschung ergeben würde, wenn man die erwähnten Kreismittel punkte 29 und, 30 zusammenfallen bezw. die gekrümmten Oberflächen der Linsen 1 und! 2 konzentrisch verlaufen liesse.
Der mittlere Abstand der Einsatzlinsen 2 von den Aussenlinsen 1 wird zweckmässti;g möglichst klein. :gewählt, etwa 0,5-0,6 mm, während. die nach optischen Gesichtspunkten zu bestimmende Abweichung der Krüm- mung:sradien 17,18einige Millimeter erreicht.
Der Strahlengang dässt sich unter Anwen dung :der bekannten Lichtbrechunmsgesetze berechnen. Es lässt sich zeigen, dass beispiels- weise bei einer Kantenzahl des äussern -Lin senkranzes von 18 und, bei einer Brechzahl des Glasmaterials von n = 1,56 die sich er gebende Fehlerkurve erheblich unter die Sichtbarkeitsgrenze sinkt, dass also eine ge genüber dem massiven Glasprisma bedeutend verbesserte Bildwiedergabe erreichbar ist.
Die konstruktive Ausbildung des Prismen- gehäuses erfolgt zweckmässig in: Form zweier runder Flanschen 27, wie in den Fi,g. 5 und, 6 dargestellt, auf deren Innenseite zylindrische Eindrehungen 25 als' Auflaggefläche für die Aussenliüsen 1 ,dienen,
nötigenfalls unter Zwi- scbenlage von Ringen aus nachgiebigem Ma terial; Gummi, Asbest oder dergleichen. Die ruhenden Einsatzlinsen 2 dagegen sind an den Enden eines kastenförmigen Halters 26 angebracht, an weichen heiderseits Wellen stümpfe 28 (Fig. 5 und 6) anschliessen, die zur Lagerung der Flanschen 27 dienen.
Eine solche Ausführung ermöbliclit einen staub- und feuchtigkeitsdzcht.en Abschluss des Pris- menhohlraumes und bewahrt ihn vor Ver schmutzung. Zur genauen Einstellung; der Linsen 1 und 2 sind-,die ans Fi:g. 4 ersichtli chen Justiersehrauben 19, 22 vorgesehen:, zu deren Führung und Fixierung die an den Flanschen 27 resp. am Halter 26 festen Teile 20 und 21 dienen.
Die Zahl :der rotierenden Aussenlinsen 1 wird im Interesse eines guten optischen Aus- gdeichs möglichst hoch gewählt.
Im allge meinen ist mit einem 18seitigen Vielkant prisma der beschriebenen Art bereits ein sehr befriedigendes Ergebnis zu erzielen, wobei jedoch zu beachten ist, dass mit. zunehmender Seitenzahl der erforderliche Abstand zwi schen Objektiv und, Bildfenster ebenfalls zu nimmt, so dass von Fall zu Fall die günstigste Lösung nach den jeweils vorliegenden Ver hältnissen: zu ermitteln ist.
Die beschriebene Einrichtung lässt sich sowohl bei :der kinematographischen Bild aufnahme wie auch bei der Wiedergabe mit Vorteil anwenden.