DE350194C - Vorrichtung zum optischen Ausgleich der Filmbewegung fuer einen Kinematographen - Google Patents

Description

Firma Carl Zeiss in Jena.

Vorrichtung zum optischen Ausgleich der Filmbewegung für einen Kinematographen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. März 1919 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum optischen Ausgleich der Filmbewegung für einen zur Aufnahme oder ,zur "Projektion bestimmten Kinematographen mit gleichförmig laufendem Film, welche Vorrichtung einen in Abhängigkeit von dem Filmantrieb drehbaren Kranz von Objektiven enthält, deren Achsen der Drehachse des Kranzes parallel sind. Die Verwendung eines solchen ίο Objektivkranzes ist vorgeschlagen worden, um die mechanischen Schwierigkeiten zu vermeiden, die sich bei der Verwendung eines sich parallel dem Film bewegenden Objektivbandes ergeben. Während jedoch die Verwendung eines solchen Objektivbandes bei gleichzeitiger Projektion mehrerer Filmbilder eine nur sehr geringe — nämlich eine der Objektivteilung gleiche — Versetzung der auf dem Projektionsschirm entworfenen Bilder zur Folge hat, ist diese Ver-Setzung bei der Verwendung eines Objektivkranzes erheblich, und zwar um so größer, je mehr die kreisförmige Bahn der Objektivmitten von der geradlinigen Bahn der Filmbildmitten abweicht. Sie läßt sich jedoch nach der Erfindung auf einen ungefähr ebenso geringen Betrag wie bei der Verwendung eines Objektivbandes dadurch zurückführen, daß die geradlinige Bahn der Filmbildmitten während des Durchgangs durch das Strahlenfeld optisch in eine praktisch genügend genau kreisförmige, mit der Bahn der Objektivmitten zusammenfallende Bahn umgewandelt wird, und zwar indem zwischen dem Objektivkranz und dem Film ebenfalls in Abhängigkeit von dem FiImantrieb drehbar ein Kranz von rhombischen Prismen oder von Zentralspiegeln angeordnet wird, deren Ein- und Austrittsflächen auf der Drehachse des Kranzes senkrecht, stehen, wobei diese Drehachse der des Objektivkranzes parallel ist.

Abb. ι und 2 stellen in einer Aufrißansicht und in einem Grundrißschnitt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, bei dem zwischen dem Objektivkranz und dem Film ein Kranz rhorübischer Prismen angeordnet ist. Der Objektivkranz a, dessen Achse δ drehbar ange

ordnet ist, enthält 20 auf seinen Umfang gleichmäßig verteilte Objektive a°, deren Achsen der Achse b parallel sind. Der Prismenkranz c, .dessen Achse d drehbar so angeordnet ist, daß sie der Achse δ des Objektivkranzes α parallel ist, enthält 12 aneinanderstoßende rhombische Prismen c°, deren Ein- und Austrittsflächen auf der Achse ä, senkrecht stehen. Der Film ist mit e und das Filmfenster mit f bezeichnet. Die Bewegungsrichtungen der beiden Kränze und des Films sind durch Pfeile angedeutet. Die Kränze sind so mit dem Antriebsmechanismus des Films gekuppelt zu denken, daß sich eine gleiche Anzahl von Prismen, von Objektiven und von Filmbildern in gleichen Zeiten durch das Strahlenfeld bewegt. Weiter sind folgende Bezeichnungen getroffen: r₀ ist der Abstand der Objektivachsen von der Achse δ und η ist die Versetzung, die ein senkrecht zur Strahleneintrittsfläche eines rhombischen Prismas in dieses Prisma eintretender Strahl erfährt.

Die Werte von r₀ und η sind durch die Bedingung bestimmt, daß während des Durchgangs durch das Strahlenfeld die geradlinige Bahn der Filmmitte durch die rhombischen Prismen in eine praktisch genügend genau kreisförmige, mit der Bahn der Objektivmitten zusammenfallende Bahn umgewandelt wird. In Abb. 3 ist — in einer Projektion auf die Filmebene — der Umwandlungsvorgang schematisch dargestellt. Darin bezeichnet M₀ die Achse

des Objektivkranzes und M_p die Achse des Prismenkranzes. P¹ ist die in der Mitte des Strahlenfeldes liegende.— also mit der Mitte des Filmfensters zusammenfallende — Mitte eines Filmbildes, die durch ein rhombisches Prisma in der Richtung eines Durchmessers des Prismenkranzes um η versetzt und in die Mitte O₁ eines Objektivs abgebildet wird. Beim Wandern aus der Mitte nach dem Rande des Strahlenfeldes legt die Filmmitte P₁ den Weg

— (die halbe Film teilung) zurück und gelangt

nach P₂. In» derselben Zeit gelangt die Objektivmitte nach O₂. Damit auch am Rande

des Strahlenfeldes die Abbildung der Filmmitte P₂ in die Objektivmitte O₂ erfolgt, muß P₂ O₂ — ebenso wie P₁ O₁ — gleich η sein. Aus dieser Forderung ergeben sich zur Berechnung der Werte r₀ und η die Näherungsgleichungen:

t Zl

η =

2π

Z₀

worin Z₀ die Zahl der Objektive und Z_p die Zahl der Prismen bedeutet. Befindet sich die Objektivmitte an einer beliebigen Stelle 0 des Strahlenfeldes, hat also der Objektivkr-anz aus derjenigen Stellung, in der die Objektivmitte in der Mitte des Strahlenfeldes (in O₁) lag, eine Verdrehung um einen Winkel φ erfahren, zu welcher Verdrehung eine Verdrehung des Prismenkranzes um den Winkel tn φ gehört, wobei

m = -£-, so liegt derjenige Filmpunkt, der nach 0

abgebildet wird, an der Stelle P, wobei 0 P den Wert η hat und gegen M₀ M_p um den Winkel m φ geneigt ist. Soll, wie verlangt, die sich entlang der Geraden P₁P₂ bewegende Filmmitte während des Durchwanderns des ganzen Strahlenfeldes in die Objektivmitte abgebildet werden, so muß P auf der Geraden P₁P₂ liegen. Denkt man sich durch M₀ ein rechtwinkliges Koordinatensystem gelegt, dessen Z-Achse (M₀ O₁) senkrecht zu P₁P₂ gerichtet ist, so ist die Gleichung der Geraden P₁P₂ bezogen auf dieses Koordinatensystem, wie aus der Abbildung zu entnehmen ist, X₀ = r₀ —n= const. Tatsächlich bilden aber die Punkte P- eine Kurve, für die nach der Abbildung die Gleichung gut

x = r₀ cos φ — η cos m φ.

Mit den angegebenen Werten für r₀ und η und

mit m ■= -sr- ergibt sich daraus die Gleichung

X =

2 π

Z\ COS φ —- Zp COS

Setzt man" in diese Gleichung die Werte des zugehörenden, ersten Ausführungsbeispiels Z₀- 20 und Zp = 12 ein, so ergeben sich für. χ zwischen den Grenzen φ = 0 und φ max

= -^- = ο⁰ Werte, die zwischen den Grenzen

95,993 mm und 96,001 nim liegen, während sich für % der Wert 96 mm ergibt. Der größte Abstand der vorkommenden' Punkte P von der Geraden P₁ P₂, ebenso der größte gegenseitige Abstand der am weitesten nach links und nach rechts von der Geraden entfernten Punkte P, ist also weniger als ¹Z₁₀₀ mm, was als zulässig angesehen werden kann. ·

In Abb. 4 und 5 ist in einer Aufrißansicht und in einem Grundrißschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem zwischen dem Objektivkranz. und dem. Film ein Kranz von Zentralspiegeln in den Strahlengang geschaltet ist. Die Bezeichnungen stimmen, soweit angängig, mit denen des ersten Beispiels überein. Der Objektivkranz a enthält 24 Objektive a°, deren Achsen der Drehachse b des Kranzes parallel sind. Der Zentralspiegelkranz g, dessen Achse h drehbar so angeordnet ist, daß sie der Achse b des Objektivkranzes α parallel ist, enthält 40 aneinanderstoßende Zentralspiegel g°, deren Ein- und Austrittsflächen auf der Achse h senkrecht stehen. Zwischen dem Film e und dem Zentralspiegelkranz, g sind zwei einfache feststehende Spiegelprismen i¹ und i² in den Strahlengang geschaltet, deren Spiegelflächen einander parallel und unter 45° gegen die Ein- und Austrittsflächen der Zentralspiegel g° geneigt sind. Mit &' ist das Bild des Films e und mit f ist das Bild des Filmfensters f in bezug auf die Spiegelfläche des Prismas i² bezeichnet. Die Bewegungsrichtungen der beiden Kränze und des Films sind durch Pfeile angedeutet. Die Kränze sind so mit dem Antriebsmechanismus des Films gekuppelt zu denken, daß sich eine gleiche Anzahl von Zentralspiegeln, von Objektiven und von Filmbildchen in gleichen Zeiten durch das Strahlenfeld bewegt. Weiter sind folgende Bezeichnungen getroffen: r₀ ist der Abstand der Objektivachsen von der Achse b und r_s ist der Abstand der Zentralspiegelecken von der Achse h..

Die Werte von r₀ und r_s sind durch die Bedingung bestimmt, daß während des Durchgangs durch das Strahlenfeld die geradlinige Bahn der Filmmitte durch die Zentralspiegel in eine praktisch genügend genau kreisförmige, mit der Bahn der Objektivmitten zusammenfallende Bahn umgewandelt wird. Dieser Um-

wandlungsvorgang ist in Abb. 6 in einer

Projektion auf die Ebene des Spiegelbildes e' des Films e — schematisch dargestellt. Darin bezeichnet M₀ die Achse des Objektivkranzes und M_s die Achse des Zentralspiegelkranzes. P', ist die in der Mitte des Strahlenfeldes liegende Mitte eines Einzelbildchens des Spiegelbildes e', die durch einen Zentralspiegel in die Mitte O₁ eines Objektivs abgebildet wird. Mit S₁ ist die Ecke dieses Zentralspiegels bezeichnet, die, wie bekannt, in der Mitte VOnPiO₁ liegt. Beim Wandern aus der Mitte nach dem Rande des Strahlenfeldes legt die Filmbildmitte P'i den Weg — (die halbe Filmteilung)

zurück und gelangt nach P'% In derselben Zeit gelangt die Objektivmitte O₁ nach O₂ und die Zentralspiegelecke S₁ nach S₂. Damit auch am Rande des Strahlenfeldes die Abbildung

27Γ	zä	— z„
t.
2π	Z,

der Filmbildmitte Pi in die Objektivmitte O₂ erfolgt, muß P'% S₂ = S₂ O₂ sein und müssen ferner P'%, S₂ und O₂ auf einer Geraden liegen. Aus dieser Forderung ergeben sich zur Errechnung der Werte r₀ und r_s die Näherungsgleichungen : *

t zi

worin Z₀ die Zahl der Objektive und Z_s die Zahl der Zentralspiegel bedeutet. Befindet sich die Objektivmitte an einer beliebigen Stelle 0 des Strahlenfeldes, hat also der Objektivkranz aus derjenigen Stellung, in der die Objektivmitte in der Mitte des Strahlenfeldes (in O₁) lag, eine Verdrehung um einen Winkel φ er-,

«ο fahren, zu welcher Verdrehung eine Verdrehung des Zentralspiegelkranzes um den Winkel m φ

gehört, wobei m = -γ-, so liegt derjenige Filmpunkt, der nach 0 abgebildet wird, an der Stelle P', während die Zentralspiegelecke sich am Orte S befindet. Dabei liegen P', S und 0 auf einer Geraden, die gegen M_s M₀ um den Winkel m φ geneigt ist, und es besteht die Gleichung P' S = ~S0. Soll, wie verlangt, die

sich entlang der Geraden Pi P£ bewegende Filmmitte während des Durchwanderns des ganzen Strahlenfeldes in die Objektivmitte abgebildet werden, so muß P' auf der Geraden Pi P2 liegen. Man denke sich durch M₀ ein rechtwinkliges Koordinatensystem gelegt, dessen X-Achse (M₀ O₁) senkrecht zu Pi Pg gerichtet ist, man denke sich ferner durch P', S und 0 Parallelen zur Y-Achse dieses Koordinatensystems gezogen, die die X-Achse in Pb, S₀ und O₀ schneiden, wobei Po S₀ = S₀ O₀, und es seien noch die Bezeichnungen gewählt: Po S₀ = Is₀IT₀ = φ und M₀ M_s= a. Aus der Abbildung folgt dann die Gleichung der Geraden Pi Pjs in bezug auf dieses Koordinatensystem.

= r_o — Pi O₁

Darin ist

P₁O₁

wobei

2 7Γ Zs '

Setzt man in diese Gleichung die Werte des zugehörenden zweiten Ausführungsbeispiels Z₀ = 24 und Zs = 40 ein, so ergeben sich für χ zwischen den Grenzen φ = 0 und φ max

= -J- = 7,50 Werte, die zwischen den Grenzen

⁰
47,997 mm und 48,008 mm liegen, während sich für x₀ der Wert 48,000 mm ergibt. Der größte Abstand der vorkommenden Punkte P von der Geraden Pi P2 ist also weniger als ¹Z₁₀₀ mm. Auch der gegenseitige Abstand der am weitesten nach links und nach rechts von der Geraden entferntenPunkteP ist kaum größer als V100 ^mm· Diese Abweichungen
gesehen werden.

0 können als zulässig an= S₁ O₁ = r₀ + a — r_s,

a = —Z₀.

2π

Diese Werte sowie die angegebenen Werte für r₀ und r_s, in die Gleichung für X₀ eingesetzt, ergibt die Gleichung

X₀ — — \L_S Z₀).

Tatsächlich bilden aber die Punkte P eine Kurve, für die nach der Abbildung die Gleichung gilt

X = Y₀ COS φ 2p.

Darin ist

p == r₀ cos φ -j- λ — fs cos m φ.

Dieser Wert sowie die angegebenen Werte für r₀, r_s, λ und m, in die Gleichung für χ eingesetzt, ergibt die Gleichung

: COS -— φ Zq COS φ 2 Z₀ (

Z₀)

I.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch: Vorrichtung zum optischen Ausgleich der Filmbewegung für einen Kinematographen mit gleichförmig laufendem Film, die einen in Abhängigkeit von dem Filmantrieb drehbaren Kranz von Objektiven enthält, deren Achsen der Drehachse des Kranzes parallel sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diesem Objektivkranz und dem Film ein ebenfalls in Abhängigkeit von dem Filmantrieb drehbarer Kranz von rhombischen Prismen oder von Zentralspiegeln angeordnet ist, deren Ein- und Austrittsflächen auf der Drehachse des Kranzes senkrecht stehen, wobei diese Drehachse der des Objektivkranzes parallel ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

   BEBUN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI.