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Kinematographisches Gerät für Weitwinkelaufnahmen Die Erfindung betrifft
ein kinematographisches Gerät für Weitwinkelaufnahmen mit einem ortsfesten Objektiv
zwischen dem gleichförmig bewegten Filmstreifen und einer Vorrichtung zur fortlaufenden
Änderung der Lichtstrahlenrichtung.
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Die bisher verwendeten Vorrichtungen der Kinematographie beruhen durchwegs
auf dem Prinzip eines sich ruckweise in einem bestimmten Rhythmus vorwärts bewegenden
Filmstreifens, auf dem eine Reihe von Bildern aufgenommen wird. Der Filmstreifen
wird dabei für die Zeitdauer der Aufnahme angehalten, während der Lichteinfall im
darauffolgenden Zeitabschnitt, d. h. während der Bewegung des Filmstreifens, durch
einen Verschluß unterbrochen wird. Wird das aus einem solchen Filmstreifen erhaltene
Positiv durch einen in üblicher Weise aus einer Lichtquelle und einem Objektiv bestehenden
Projektionsapparat hindurchgeführt, wobei die Bilder nacheinander. einzeln und im
gleichen Rhythmus wie bei der Aufnahme projiziert werden und die Lichtquelle beim
Übergang von einem auf das andere Bild abgedeckt wird, dann gewinnt der Beobachter
infolge der bekannten Erscheinung des Nachwirkens der Bilder den Eindruck eines
sich bewegenden Bildes.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Aufnahme-und Projektionssystem
hat hingegen völlig andere Gesichtspunkte als Grundlage. Es werden' bei der Aufnahme
die einzelnen Bilder nicht mehr als Folge einzelner Photographien des Gesamtbildes
auf einen unbelichteten, sich ruckweise fortbewegenden und im Augenblick der Aufnahme
stillstehenden Filmstreifen erhalten, sondern durch Aufnahme der aufeinanderfolgenden
Teilzonen des Bildes, die das Gesamtbild ergeben. Der unbelichtete Film schreitet
während des Belichtens gleichförmig und ununterbrochen in der gleichen Richtung
und mit der deichen Geschwindigkeit fort, so daß das Bild, nachdem zwischen ihm
und dem Film keine Relativbewegung besteht, optisch stillstehend aufgenommen wird.
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Kinematographische Projektions- und Wiedergabeverfahren mit kontinuierlich
bewegtem Film und optischen Elementen sind bereits bekannt. In einem Falle ist ein
ebener, um eine vertikale Achse rotierender Spiegel so angeordnet, daß er das von
einer Lichtquelle ausgehende feststehende Strahlenbündel, nachdem es ein Linsensystem
passiert hat, aufnimmt und als rotierenden. Strahlengang zur Erzeugung von aufeinanderfolgenden
Teilzonen jedes Filmbildes reflektiert. Mit einer derartigen Einrichtung kann jedoch
kein Gesamtwinkel von 360°, sondern höchstens einer von 180° aufgenommen werden.
Diese bekannte Vorrichtung ist überdies nur zur Projektion von Filmen und nicht
auch zur Aufnahme geeignet.
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Nach einer anderen bekannten Lösung für einen Projektionsapparat sind
das Objektiv und das vom Projektor kommende Lichtstrahlenbündel in Drehung versetzt.
Auch hierbei erstreckt sich das Projektionsfeld höchstens auf einen Winkel von 180°.
Die praktische Verwirklichung dieses Systems ist außerdem kompliziert, da man die
Lichtquelle mit ihren sämtlichen Zubehörteilen mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit
drehen müßte.
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Es sind außerdem Panoramafernrohre mit einem Lichteintrittsprisma
und einem Geradsicht-Umkehrprisma nach D o v e bekannt, wobei dieses Prisma mit
der halben Winkelgeschwindigkeit um seine Längsachse wie das Lichteintrittsprisma
rotiert. Die Anwendung dieser bekannten Prismenanordnung beschränkte sich bisher
nur auf Fernrohre und diente somit nur der reinen Beobachtung.
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Bei einer Panoramakamera ist es schließlich noch bekannt, das Obektiv
rotieren zu lassen, und zwar mit einer solchen Geschwindigkeit, daß das auf dem
Film entstehende Bild gegenüber dem Film stillsteht. Der Filmstreifen wird hierzu
gleichförmig mit einer Geschwindigkeit 2 n n - F angetrieben, wobei
F die Brennweite des Objektivs in Zentimetern und n die Drehzahl des Objektivs pro
Sekunde ist. Da bei
dieser bekannten Kamera sich jedoch das gesamte
Kameragehäuse einschließlich Filmkassette und dem notwendigen Zubehör mit dem Objektiv
mitdrehen muß, ist dieses Gerät für die Praxis, insbesondere für die Kinematographie,
nicht brauchbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein einfaches, wie übliche
Filmkameras zu handhabendes kinematographisches Aufnahmegerät für Weitwinkelaufnahmen
ohne jegliche Einschränkung des Panoramafeldes zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Gerät gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß eine bei Rundblickfernrohren bekannte Prismenanordnung, bestehend
aus einem drehbaren Objektivprisma und einem gegenüber diesem mit halber Geschwindigkeit
drehbaren Geradsicht-Umkehrprisma, vorgesehen ist und daß das Objektivprisma sowie
das ihm fest zugeordnete Geradsicht-Umkehrprisma mit gleichförmiger Geschwindigkeit
rotieren und die lineare Vorschubgeschwindigkeit des gleichzeitig angetriebenenen
Films in an sich bekannter Weise 2 ir n - F beträgt, wobei F die Brennweite des
Objektivs in Zentimetern und n die Drehzahl des Objektivprismas pro Sekunde ist.
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Zweckmäßig ist es, zwischen dieser Prismenanordnung und dem Film ein
ortsfestes zweites Prisma anzuordnen.
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Bei der Aufnahme werden also das Gerät samt Objektiv sowie alle Einstellmittel
stillstehend gehalten. Lediglich ein aus Prismen bestehendes optisches System dreht
sich und greift den wiederzugebenden Sektor ab. Die aufeinanderfolgenden Bildelemente
werden, sobald sie in das Feld des genannten optischen Systems gelangen, durch das
Objektiv auf eine Querzone des unbelichteten Filmstreifens projiziert. Der Filmstreifen
läuft in horizontaler gleicher Richtung wie die Bildverschiebungen sowie mit einer
Geschwindigkeit, die fest an die Drehgeschwindigkeit des optischen Systems gebunden
ist, am Objektiv vorbei. Die Bildelemente werden somit in ununterbrochener Aufeinanderfolge
aufgenommen. Wenn die Prismenanordnung den interessierenden Sektor abgegriffen hat,
dann ist diese gesamte Szene in einem Abschnitt des Filmstreifens als geschlossenes
Bild aufgenommen. Während die Prismenanordnung ihre Umdrehung vervollständigt und
solange der aufzunehmende Sektor nicht wieder in das Bildfeld gelangt, hört die
Aufnahme auf dem unbelichteten Filmstreifen auf, worauf sie für ein zweites Bild
wieder einsetzt, usw. Es versteht sich, daß das Gesichtsfeld bei diesem System keinerlei
Begrenzung unterliegt. Man kann bis zum Gesamtwinkel von 360° gelangen, oder man
kann sich mit einer Weitwinkelaufnahme beliebigen Kreisbogens begnügen.
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Im Falle einer Aufnahme während einer vollen Umdrehung folgen die
Bilder ohne Unterbrechung auf dem Filmstreifen aufeinander, andernfalls entstehen
zwischen den einzelnen Bildern Unterbrechungen, die durch Veränderung der Fortbewegungsgeschwindigkeit
des Filmstreifens in den Aufnahmepausen beliebig eingeregelt werden können. Man
kann die Bewegung des Films konstant und gleichförmig gestalten, wobei sich zwischen
den Bildern mehr oder weniger lange unbelichtete Unterbrechungen ergeben. Diese
können gegebenenfalls in einer zweiten Aufnahmereihe, bei welcher die Bilder gerade
in die vorher unbelichtet gebliebenen Intervalle fallen, belichtet werden, oder
aber man kann den Film zeitweise anhalten, so daß das Intervall auf eine schmale
Zone begrenzt wird.
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Für die Bildprojektion wird selbstverständlich das gleiche Prinzip
angewandt. Die einzelnen Bilder des positiven Films werden nicht mehr als aufeinanderfolgende
vollständige Bilder, welche den Projektionsschirm ganz bedecken, projiziert, sondern
vielmehr als aufeinanderfolgende Teilzonen, welche nacheinander und ohne Unterbrechung
das gesamte Format überstreichen. Der aus dem Negativ hervorgegangene Positivfilmstreifen
läuft horizontal vor dem ortsfesten Projektionsobjektiv vorbei und besitzt eine
kontinuierliche gleichförmige Bewegung, wobei er in senkrechten Zonen durch das
senkrecht konzentrierte Lichtbündel der Beleuchtungseinrichtung getroffen wird.
Nun besitzt das Objektiv die Aufgabe, die aufeinanderfolgenden, auf dem Filmstreifen
registrierten Bildelemente, während dieselben bei ihm vorüberlaufen, abzutasten
und sie an das sich um eine senkrechte Achse drehende optische Prismensystem weiterzugeben,
durch welches sie auf den Projektionsschirm geworfen werden. Wenn die Drehzahl dieses
optischen Systems nicht unter 16 U/sec liegt, dann gehen die einander entsprechenden
Elemente aufeinanderfolgender Bilder zufolge der Erscheinung des Nachwirkens der
Bilder ineinander über und erwecken im Beobachter den Eindruck einer kontinuierlichen
Bewegung, genauso wie bei den normalen kinematographischen Projektionsverfahren.
Im Falle der Aufnahme über den gesamten Umdrehungswinkel oder über einen sehr weiten
Sektor ist der Projektionsschirm gemäß einem Kreis bzw. Kreisbogen anzuordnen, in
dessen Mittelpunkt der Projektor angeordnet sein muß. Falls jedoch nur ein begrenzter
Sektor aufgenommen wurde, können die auf dem Negativ erhaltenen Längsbilder auch
mittels einer entsprechenden optischen Abdruckeinrichtung auf ein Positiv für normale
Kinematographie übergeführt werden, wobei sie dann - wie bei gewöhnlichen Filmstreifen
- eines nach dem anderen quer angeordnet sind. Nachdem das Seitenverhältnis des
Bildes jedenfalls nicht gleich dem normalen sein wird, können in diesem Fall zwei
Lösungen in Betracht gezogen werden: Entweder man läßt die schrittweise Vorwärtsbewegung
des Filmstreifens unverändert und läßt zwischen den einzelnen Bildern ein größeres
Intervall (in welchem Fall der Filmstreifen mittels eines gewöhnlichen Projektors
auf eine Weitwinkelprojektionswand projiziert werden kann, ohne daß irgendwelche
besondere Maßnahmen getroffen werden müssen), oder man druckt die Bilder mit verringertem
gegenseitigem Abstand ab, in welchem Fall man das Ausmaß der schrittweisen Fortschaltung
des Films verändern muß. Auf jedem Fall erhält man unter Verwendung eines normalen
Projektors ein erweitertes Bild, ähnlich jenem des unter der Bezeichnung »Cinemascope«
bekannten Verfahrens, ohne anamorphotische Linsen anwenden zu müssen.
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Das vorliegende kinematographische Verfahren eignet sich jedoch auch
für die Aufnahme von anamorphotischen Bildern, wenn dies zwecks Verringerung der
Filmlänge und somit der Kosten als zweckmäßig erachtet wird. Hierfür ist es erforderlich,
in das optische System eine zylindrische Linse (bzw. ein zylindrisches Linsensystem)
einzuschalten und das Verhältnis zwischen der Fortbewegungsgeschwindigkeit
des
Films und der Drehgeschwindigkeit des Prismensystems entsprechend zu verändern.
Man erhält auf diese Weise zusammengeschrumpfte Bilder, die bei der Projektion unter
Beibehaltung des gleichen Geschwindigkeitsverhältnisses wie bei der Aufnahme in
ihre reellen Größenverhältnisse rückverwandelt werden.
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Ein Schema einer Ausführung der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise
dargestellt, wobei F i g. 1 ein Aufnahme- und F i g. 2 ein Projektionsgerät zeigt.
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Nach F i g. 1 besteht das Aufnahmegerät aus einem total reflektierenden
Objektivprisma 1, welches eine gleichförmige Drehung um seine senkrechte Mittelachse
2 ausführt. Ein darunter achsengleich angeordnetes Geradsicht-Umkehrprisma 3 von
Amici, Dove oder Wollaston dreht sich um die gleiche Achse mit halber Winkelgeschwindigkeit
und im gleichen Sinn wie das Prisma 1. Unter der genannten Gruppe ist ein drittes
Prisma 4 ortsfest angeordnet und liegt mit seiner senkrechten Achse auf der gleichen
Achse wie obige Gruppe. An der horizontalen Achse des Prismas 4 ist ein Objektiv
5 derart fest angeordnet, daß es auf dem unbelichteten Film 6, der von der gezahnten
Antriebsrolle 7 in Längsrichtung horizontal mit gleichförmiger Geschwindigkeit kontinuierlich
angetrieben ist, ein scharfes Bild entwirft. Die Fortbewegungsgeschwindigkeit des
Films hängt von der Drehgeschwindigkeit des Prismas 1 ab. Bei Normalaufnahme, d.
h. ohne anamorphotische Deformierung des Bildes, ist diese Geschwindigkeit, ausgedrückt
in Zentimetern pro Sekunde, durch die folgende Formel gegeben. 2irF-n, worin F die
Brennweite des Objektivs 5 in Zentimetern und n die Drehzahl des Prismas 1 pro Sekunde
ist.
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In F i g. 1 ist angedeutet, wie die Bewegung des Filmstreifens 6 mit
der Drehbewegung der beiden Prismen 1 und 3 gekuppelt sein kann. Auf der Welle der
Rolle 7, die mit ihrer Zahnung den Film mitnimmt, ist ein Kegelrad 8 befestigt,
das mit dem Kegelrad 8 a kämmt, welches seinerseits die Bewegung auf das Kegelräderpaar
9-9 a überträgt. Auf der Welle des Kegelrades 9 sind die beiden Zahnräder
10,11 aufgekeilt, von welchen das erste den mit dem Prisma 1 starr verbundenen
Zahnkranz 12 und das zweite den mit dem Prisma 3 fest verbundenen Zahnkranz 13 antreibt.
Die Zähnezahl dieser Räderpaare ist derart berechnet, daß sich das erste mit der
doppelten Winkelgeschwindigkeit des zweiten dreht.
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Es versteht sich, daß sämtliche Teile einschließlich des unbelichteten
Films und die zugehörigen Antriebsmittel in einer dicht schließenden Kassette (die
in dem Schema nicht gezeigt ist) eingeschlossen sind.
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Das vom sich drehenden Objektivprisma 1, welches den Sektor abtastet,
aufgenommene Bild wird auf das Geradsicht-Umkehrprisma 3 übertragen, welches zufolge
seiner bekannten optischen Eigenschaften und zufolge seiner Rotation mit halber
Winkelgeschwindigkeit in bezug auf jene des darüber angeordneten Prismas das Bild
(welches sich sonst in horizontaler Richtung drehen würde) stillstehend hält und
es seinerseits auf das Barunterliegende ortsfeste Prisma überträgt. Von letzterem
wird das Bild über das Objektiv auf den unbelichteten Film geworfen. Da die Fortbewegungsgeschwindigkeit
des Films gleich der Gleitgeschwindigkeit der Einheitselemente des Bildes ist, durch
welche der Film nach und nach ununterbrochen belichtet wird, besteht zwischen Film
und Lichtbündel keine Relativbewegung, so daß auf dem Film ein völlig stillstehendes
Bild des vom ersten Objektivprisma abgetasteten Sektors entworfen wird.
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In F i g. 2 ist beispielsweise die Projektionsapparatur schematisch
veranschaulicht.
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Eine gewöhnliche, aus einem Spiegel, einer Lampe und einem Kondensor
bestehende Beleuchtungseinheit 21 wirft auf den Positivfilm 22, der mit gleichförmiger
Geschwindigkeit kontinuierlich horizontal vor dem Objektiv 23 vorbeigeführt wird,
ihr konzentriertes Lichtbündel. Die auf dem Film vorhandenen Einzelelemente des
Bildes werden vom Projektionsobjektiv, während sie an ihm vorüberziehen, auf das
ortsfeste Prisma 24 geworfen, von dem sie über das Geradsicht-Umkehrprisma 25- auf
das Projektionsprisma 26 gelangen. Die Prismen 24, 25, 26
sind untereinander
achsengleich angeordnet, und die letzten beiden drehen sich in gleicher Richtung
um ihre senkrechte Achse. Die Winkelgeschwindigkeit des Prismas 25 ist halb so groß
wie jene des Prismas 26. Das Lichtbündel, welches waagerecht vom Prisma 26 austritt,
trifft auf einen kreisbogenförmig aufgestellten Projektionsschirm 27, dessen Mittelpunkt
auf der Drehachse des Prismas 26 liegt. Die Drehgeschwindigkeit dieses Prismas hängt
von der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Films nach dem gleichen Gesetz wie bei
der Aufnahmeapparatur ab.
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Auf dem Schirm 27 wird somit das gesamte auf dem Film aufgenommene
Bild in einzelnen ununterbrochen aufeinanderfolgenden und sich gegeneinander nicht
verschiebenden Elementen projiziert. Da die Drehzahl des Prismas 26 mindestens 16
U/sec beträgt, wird jedes Element der einzelnen Bilder mit der gleichen Frequenz
auf den Schirm projiziert, wobei es sich im Gedächtnis dem entsprechenden vorherigen
überlagert. Der Beobachter erhält somit den Eindruck, daß der gesamte Projektionsschirm
gleichzeitig beleuchtet ist, auch wenn er nur in aufeinanderfolgenden Zonen beleuchtet
wird, und die Bewegung erscheint in ihrem ursprünglichen Rhythmus wiedergegeben
(wenn die Aufnahme mit gleicher Frequenz erfolgte) oder aber in einem rascheren
bzw. lang sameren Rhythmus (je nachdem, ob die Aufnahmefrequenz geringer oder größer
war).