DE2401272C3 - Frontprojektionsvorrichtung mit Transfokator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine ss Frontprojektionsvorrichtung, bei der ein Transfokator als Aufnahmeobjektiv verwendet wird.

Zweck der Frontprojektion ist es, einen natürlichen Vordergrund mit einem aus Richtung der Kamera auf eine im Hintergrund befindliche reflektierende Wand '"> projizierten Bild zu kombinieren. Zu diesem Zwecke werden die unter 90° zueinander ste-henden optischen Achsen einer Kamera und eines Projektors mit Hilfe eines teildurchlässigen Spiegels in bekannter Weise in Übereinstimmung gebracht. Damit der Vordergrund '¹^ den vom Projektor auf die Projektionswand geworfenen Schatten des Vordergrundes aus Sicht der Kamera deckt, müssen die Knotenpunkte des Kameraobjektivs und des Projektionsobjektivs gleich weit von der Spiegelebene entfernt sein. Wird diese Bedingung für Schattenlosigkeit nicht erfüllt, entstehen Schattensäume am Vordergrund, die das Kombinationsbild unbrauchbar machen. Damit diese Bedingung auch bei Schwenkaufnahmen erhalten bleibt, ist ein Spezialschwenkstativ erforderlich, bei dem die horizontale ui.d vertikale Schwenkachse durch den Knotenpunkt des Kameraobjelctivs gehen.

Die bekannten Frontprojektionsvorrichtungen haben bei Verwendung von Transfokatoren als Aufnahmeobjektive folgende Nachteile:

In Transfokatoren verschiebt sich bei Brennweitenänderung der Knotenpunkt so stark in axialer Richtung, daß die genannte Bedingung für Schattenlosigkeit schon bei geringer Brennweitenänderung völlig gestört ist und somit Schattensäume entstehen.

Man hat zwar versucht, die Mechanik der Brennweitenänderung des Transfokators durch direkte Zahnradübersetzung mit einer axialen Verschiebung der Kamera zu koppeln, um das axiale Auswandern des Knotenpunktes λχ kompensieren (CH-PS 4 61 266 LJnteranspruch 10 und DT-OS 20 17 839). Da auf diese Weise jedoch einer gleichmäßigen Drehung der Brennweitenverstellung eine gleichmäßige Vor- oder Rückbewegung der Kamera entspricht, während sich die Vei Schiebung des Knotenpunktes im Transfokator beispielsweise bei gleichmäßiger Drehung der Brennweitenverstellung von kurzer nach langer Brennweite in stark beschleunigter Weise vollzieht, führt diese Methode nicht /um Ziel. Bei Anwendung dieser Methode kann der Knotenpunkt nur für zwei Brennweiten stimmen, beispielsweise für tlio kürzeste und die längste, während er für alle Zwischenbrennweiten axial auswandern würde.

Ein zusätzlicher Nachteil bei der Verwendung von Transfokatoren bei der Frontprojektion ist es, daß sich bei Betätigung der Schärfenverstellung, beispielsweise von Unendlich auf Nah, die jeweilige Brennweite verlängert, wodurch sich ebenfalls der Knotenpunkt axial analog zur Brennweitenänderung verschiebt. Dies geschieht bei kurzen Brennweiten in geringem Maße und bei langen Brennweiten in höherem Maße analog der beschleunigten axialen Verschiebung des Knotenpunktes bei der Brennweitenverstellung von kurzer nach langer Brennweite. Somit wird auch durch diese Eigenart der Transfokatoren die Bedingung für Schattenlosigkeit bei der Frontprojektion gestört.

Eine weitere für die Frontprojektion nachteilige Eigenar' von Transfokatoren ist es, daß sich der Knotenpunkt der kürzesten Brennweite ganz weit vorn in N3he der Vorderlinse befindet. Bringt man diesen Knotenpunkt in den Schwenkpunkt des Stativs, also in die senkrechte Schwenkachse desselben, um die Bedingung für Schattenlosigkeit zu erfüllen, so ergibt sich durch die lange Bauart der Transfokatoren eine weite Verschiebung der Kamera nach rückwärts und damit eine starke Rücklastigkeit. Diese bringt durch ihre Hebelwirkung eine außerordentliche Beanspruchung der für Frontprojektion üblichen Schwenkstalive mit Zwei-Segment-Führung des Vertikalschwenks (s. Patentzeichnungen CH-PS 4 61 266 und DT-OS 20 17 839). Dieser Beanspruchung muß durch überdimensionierte teure Bauweise entgegengewirkt werden.

Die Zwei-Segment-Führung hat den weiteren Nachteil, daß sie technisch auf einer Vierpunktlagerung basiert, die eine erhöhte teure Präzision erfordert, wenn sie ohne Luft arbeiten soll

Aus der französischen PS 7 12 001 ist eine Einrichtung bekannt, die die selbsttätige Übertragung einer Entfernungsmessung auf Kamera und Objektiv ermöglicht. Diese bekannte Einrichtung weist eine Teilvorrichtung zur Verschiebung der Kamera in der Aufnahmeachse und eine Teilvorrichtung zur Verstellung des Objektivs sowie eine diese Te-lvorrichtungen verbindende Kupplung auf, die im wesentlichen aus einem parallel zur Aufnahmeachse drehbar gelagerten Zylinder besteht, auf dessen Mantel eine Führungsrille in Gestalt einer Schraubenlinie mit wachsender Steigung ausgebildet ist, wobei ein starr mit dem verschieblich gelagerten Objektiv verbundener Zapfen in die Führungsrille eiugreif». Die Anordnung ist derart, daß der Verstellvorgang im wesentlichen durch ein planimeterartig am Boden entlangfahrendes Rad angetrieben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Frontprojektionseinrichtung mit Transfokator eine Stativanordnung zu schaffen, die eine einwandfreie Nachstellung von Brennweite und Schärfe ermöglicht. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Frontprojektionseinrichtung gemäß Anspruch 1. Diese Einrichtung ermöglicht, das axiale Auswandern des Knotenpunktes bei Transfokatoren sowohl bei Brennweitenverstellung ais auch bei Schärfenversteliung auszugleichen. Damit ist gewährleistet, daß in jeder Brennweitenstellung und jeder Schärfeneinstellung ein schattenloses Bild entsteht.

Die Anwendung der Erfindung für Schwenkstative set/t ein hohes Maß an Präzision voraus, die bei der bisher üblichen Zwei-Segment-Führung in wirtschaftlicher Weise nicht gewährleistet werden kann. Die Erfindung sieht deshalb in weiterer Ausgestaltung vor, für Vertikalschwenks eine Drei-Segment-Führung zu verwenden, die als Dreipunktlagerung mit wesentlich geringeren Präzisionsanforderungen die ungleiche Massenverteilung von Kamera und Transfokator aufnimmt und im wesentlichen spielfrei arbeitet.

Die Erfindung ist in den A b b. 1 und 2 in Ausführungsbeispielen dargestellt.

Der nicht lineare Ausgleich des Auswanderns des Knotenpunktes bei Brennweitenverstellung und Schärfenverstellung bei Transfokatoren geschieht auf folgende Weise:

Die Kamera A, die mit dem Transfokator B ausgerüste' ist, ist auf dem Schlitten Cfest montiert. Der Schlitten C gleitet mit den Führungsnuten D des Stativoberteils E vermittels des durch die Kurbel F getriebenen Zahnrades G, das in die in den Schlitten C eingelassene Zahnstange H eingreift. An dem Stativoberteil fist ein Teil /befestigt, das einen Zaofen /trägt. Der Zapfen /gleitet in einem Schlitz des Hebels K, der fest mit dem Kegelrad L verbunden ist. Das Kegelrad L ist in dem Lagerblock M um einen Betrag * höher gelagert als der Zapfen /. Der Lagerblock M ist fest mit dem Schlitten Cverbunden. Das Kegelrad L greift in das Kegelrad N ein, das ebenfalls in dem Lagerblock M gelagert ist, so daß die beiden Kegelräder L und N ein Winkelgetriebe ergeben. Auf gleicher Achse mit dem Kegelrad N und mit diesem fest verbunden, sitzt das Stirnrad O, das in den Zahnkranz Pder Brennweiten verstellung des Transfokators ^eingreift.

Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist folgende: Mit Hilfe der Kurbel Fwird der Schlitten Cmit der Kamera A und dem Lagerblock M axial verschoben. Dabei gleitet der mit dem Stativoberteil E fest verbundene ZaDfen / in dem Schlitz des Hebels K und veranlaßt diesen zu einer Schwenkung, die sich als Drehung auf das Winkelgetriebe der Winkelräder L und N und weiter über das Stirnrad O auf die Brennweitenverstellung Pdes Transfokators B überträgt Abb. 2a verdeutlicht in einer schematischen Darstellung die Umwandlung der beschleunigten Vorschubbewegung der Kamera beziehungsweise des Transfokators in eine gleichmäßige Drehung der Brennweitenverstellung des Transfokators zum Ausgleich des Auswan-ο derns des Knotenpunktes im Transfokator.

Die Strecken a, b und c stellen in ihrer Summe die Vorschubbewegung des Kegelrades L von der Stellung L' bis L" dar. Der Punkt )' stellt den feststehenden Zapfen / dar, der in dem Schlitz des Hebels K gleitet.

Bewegt sich das Kegelrad L um die kleine Strecke a, macht es eine Winkeldrehung a. Bewegt es sich weiter um die größere Strecke b, hat es eine Gesamtwinkeldrehung von 2 a gemacht. Bewegt es sich weiter um die noch größere Strecke cbis zum Punkt L", hat es eine Gesamiwinkeldrehung von 3 a gemacht. Somit entspricht eine beschleunigte Bewegung von L' nach L" einer gleichmäßigen Drehung des Kegelrades L Durch die Zahnradübertragung von Kegelrad L zur Brennweitenverstellung P ist eine im festen

-5 Verhältnis stehende Drehung der Brennweitenverstellung gegeben. Somit ist erwiesen, daß einem beschleunigten axialen Vorschub der Kamera beziehungsweise des Transfokators eine gleichmäßige Brennweitenverstellung entspricht oder einem gleichmäßigen axialen

.ίο Vorschub der Kamera beziehungsweise des Transfokators eine sich verlangsamende Brennweitenverstellung. Durch um geeignetes Übersetzungsverhältnis zwischen dem Kegelrad L und der Brennweitenverstellung P und geeignete Wahl des Abstandes .v ist es möglich, den Knotenpunkt jeden Transfokators bei Brennweitenänderung im Schwenkpunkt PZ des Stativs zu halten und somit Schattensäume zu vermeiden.

Um die axiale Verschiebung des Perspektivzentrunis bei Schärfenverstellung des Transfokators auszugleichen, ist der Zapfen / mit dem Teil / mit Hilfe der Klemmschraube Q und des Schlitzes R in dem Stativoberteil fin der Höhe verstellbar. Damit läßt sich der Abstand χ verändern. Abb. 2b zeigt analog zur Abb.2a, wie sich beispielsweise durch Vergrößern des Abstandes χ auf x\ bei gleicher Winkeldrehung des Kegelrades L und damit der Brennweitenverstellung ein verlängerter Vorschub von L' und L" ergibt. Dieser Vorschub entspricht bei geeigneter Wahl des Abstandes χ der Verlängerung der Brennweiten bei Naheinstellung. A b b. 2b zeigt auch deutlich, daß sich der Vorschub bei kurzer Brennweite geringfügig ändert und bei langer Brennweite entsprechend stärker, wie es den erwähnten optischen Gesetzen eines Transfokators entspricht. Somit ist es möglich, durch Verstellen des Abstandes .v

5λ das axiale Auswandern des Knotenpunktes bei Schärfenverstellung des Transfokators auszugleichen und somit Schattensäume zu vermeiden.

Das Abfangen der Rücklastigkeit der Kamera auf dem Stativ geschieht auf folgende Weise:

'"' An dem Stativoberteil f sind zwei Kurvensegmente .9| und S2 mit dem kleineren Radius Rk und ein Kurvensegnient T mit dem größeren Radius Rg befestigt. Die Fußpunkte beider Radien liegen auf einer Achse, die durch den Schnittpunkt PZ der Horizontales schwenkachse des Stativs und der optischen Achse des Transfokators geht. Die beiden Kurvensegmente S] und S2 sind in zwei Rollenpaaren U\ und Ui geführt. Die Rollenpaare U\ und Lh sind an dem Horizontalschwenk-

teil Vdes Stativs gelagert. Das Kurvensegment 7~ist in dem Roilenpaar IV geführt, das ebenfalls in dem Horizontalschwenkteil V des Stativs gelagert ist. Wesentlich ist, daß die Kurvensegmente Si und S^ mit ihrer Lagerung nahe der Horizontalschwenkachse des Stativs angeordnet sind, während das Kurvensegment T mit seiner Lagerung möglichst weit von der Horizontalschwenkachse des Stativs angeordnet ist, vorzugsweise so, daß es das rücklastige Gewicht der Kamera auffängt. Auf diese Weise entsteht geometrisch ein stabiles Dreieck, das sich aus d!em festen Abstand der beiden Lagerpunkte der kleinen und des großen Kurvensegments mit dem Fußpunkt PZder beiden Radien Rk und Rg ergibt. Bewegt man nun das Stativoberteil E in vertikaler Richtung, muß es nach den geometrischen Gesetzen zwangsläufig um eine Achse schwenken, die durch den Punkt PZ geht, der den Knotenpunkt darstellt.

Somit ist es möglich, die starke Rücklastigkeit der Kamera, insbesondere bei Verwendung von Transfokatoren, konstruktiv günstig abzufangen.

Es ist technisch einleuchtend, daß beispielsweise durch Verwendung nur einer Kurvenlagerung mit kleinem Radius und 2 Kurvenlagerungen mit großem Radius der gleiche Effekt erzielt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Frontprojektionseinrichtung mit einer einen Transfokator aufweisenden, auf einem Stativ angeordneten Kamera und mit einer Einstellvorrichtung, die eine Teilvorrichtung zur Verschiebung der Kamera in der Aufnahmeachse und eine Teilvorrichtung zur Brennweitenverstellung des Transfokators und eine die Teilvorrichtungen verbindende, eine Spirale bildende Kupplung enthält, zu der eine auf einem Umdrehungskörper ausgebildete Führung und ein in die Führung eingreifender Zapfen gehört, wobei Zapfen und Kamera relativ zueinander verschiebbar sind, dadurch gekennzeich-η e 1, daß ein Getrieberad (L)der einen Teilvorrichtung mit einer radial sich erstreckenden Führung (K) versehen ist, die den Zapfen ^aufnimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (A) in einer Schlittenführung (D, E) des Stativs verschieblich ist und das Getrieberad (L) in einem fest mit der Kamera verbundenen Block (M) gelagert ist, wobei die Getrieberadachse in einer die Aufnahmeachse rechtwinklig schneidenden Ebene liegt und das als Kegelrad ausgebildete Getrieberad mit einem weiteren Kegelrad (N) der Teilvorrichtung zur Brennweitenverstellung kämmt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (J) fest mit dem Stativ ^verbunden ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung an einem drehfest mit dem Rad (L) verbundenen Hebelarm ^ausgebildet ist und der Zapfen (J) parallel zu sich selbst in einer rechtwinklig zur Aufnahmeachse liegenden Ebene versteilbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 -4, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Schiittonführung (D) enthaltender Teil (E)des Stativs an dem darunterliegenden Teil ftydes Stativs mittels drei Segmenten (Si, S2, 77gegenüber der Waagerechten verschwenk bar gelagert ist, wobei zwei paarweise nebeneinander angeordnete Segmente mit gleichem Krümmungsradius (Rk) mit dem dritten Segment (T) mit abweichendem Krümmungsradius (Rg) ein Dreieck bilden und die Fußpunkte der Krümmungsradien auf einer Achse liegen, die durch einen Schnittpunkt (PZ) der Horizontalschwenkachse des Stativs und der Aufnahmeachse des Transfokators geht.