DE359294C - Kinematograph mit nur unvollkommenem optischen Ausgleich - Google Patents

Description

(Z

Für Aufnahme- oder Projektionskinematographen mit gleichförmig laufendem Film, die mit einem System von optischen Gliedern zum Ausgleich der Filmbewegung ausgestattet sind, sind mehrfach Ausgleich vorrichtungen vorgeschlagen worden, die insofern unvollkommen wirken, als die Bildpunkte, die in der Filmebene entfernt liegenden, ruhenden Objektpunkten entsprechen, eine Bewegung in der to Filmebene erfahren, die von der Bewegung des zugehörenden Films abweicht. Damit ist der Nachteil verbunden, daß die bei Aufnahmekinematographen auf dem Film und die bei Projektionskinematographen auf dem Schirm erzeugten Bilder unscharf sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gegenseitige Bewegung jener Bildpunkte und des Films in der Filmebene aufzuheben und damit den erwähnten Nachteil zu beseitigen. Eine in der Richtung der Filmbewegung liegende Komponente dieser gegenseitigen Bewegung läßt sich, wie bekannt, dadurch zu Null machen, daß man den Film in seiner Bewegungsrichtung eine ungleichförmige Be-

wegung erteilt. In entsprechender Weise könnte man auch eine senkrecht zur Filmbewegung liegende Komponente jener gegenseitigen Bewegung zu Null machen. Aus verschiedenen Gründen empfiehlt es sich nicht, von der gleichförmigen Bewegung des Films abzusehen. Behält man die gleichförmige Filmbewegung bei, so ergibt sich nach der Erfindung dadurch eine Lösung der gestellten Aufgabe, ίο daß die Ausgleichsvorrichtung mit einem Getriebe ausgestattet wird, um den Gliedern eines zweiten optischen Systems (von beliebiger Gliederzahl) eine periodische Bewegung solcher Art zu erteilen, daß die resultierende Bewegung der Bildpunkte in der Filmebene mit der Bewegung des Films praktisch übereinstimmt. Im folgenden soll stets der einfache Fall vorausgesetzt werden, daß die senkrecht zur Filmbewegung gerichtete Komponente der infolge des nur unvollkommenen optischen Ausgleichs vorhandenen gegenseitigen Bewegung dieser Bildpunkte und des Films den Wert Null hat. Weiter soll vorausgesetzt werden, daß die Bewegung jedes der Bildpunkte in der Richtung der Filmbewegung eine periodische ist.

An Hand von Abb. 1 soll der Grundgedanke der Erfindung genauer auseinandergesetzt werden. Es sei ein Ausgleich der Filmbewegung mittels gleichförmig rotierender optischer Teile vorausgesetzt (vgl. Abb. 2 und 3 der Zeichnung, worin die optischen Teile durch rhombische Prismen a¹ und δ¹ dargestellt sind, die auf zwei umeinander parallele Achsen drehbaren Kränzen α und δ angeordnet sind), wobei das Bild eines entfernt liegenden, ruhenden Objektpunktes am Filmort eine der geradlinigen Filmbewegung parallele Verschiebung erfährt, die proportional dem Sinus des von der Mitte des Strahlenfeldes aus gerechneten Drehwinkels dieser optischen Teile ist. Für die Verschiebung eines Objektpunktbildes aus der Mitte des Strahlenfeldes gilt also die Gleichung

y_x = C₁ sin φ.

Trägt man diese Verschiebungen y_x als Funktion des Drehwinkels φ auf, so wird die periodische Bewegung des Objektpunktbildes durch die Kurve S₁, A₁, O, A₂, S₂ veranschaulicht. Bei A_x steht das Bild an dem einen Rande des Strahlenfeldes, entsprechend einem Drehwinkel φ = — Cp₁, bei O steht es in der Mitte des Strahlenfeldes, entsprechend einem Drehwinkel φ = O, und bei A₂ steht es· an dem anderen Rande des Strahlenfeldes entsprechend einem Drehwinkel φ = φ_χ. In der Zeichnung ist der Drehwinkel φ_χ zum Zwecke der deutlicheren Darstellung übertrieben groß gewählt.

Unter der Voraussetzung, daß das Strahlenfeld in der Richtung der Filmbewegung eine Filmbildhöhe begrenzt, haben die

der Punkte A₁ und A₂ die Werte A\ A₁ = —

Ordinaten

und A¹, A₂ = -. Die Verschiebung eines Film-

punktes ist, gleichförmige Bewegung des Films vorausgesetzt, proportional dem von der Mitte des Strahlenfeldes aus gerechneten Drehwinkel jener rotierenden optischen Teile. Für die Verschiebung eines Filmpunktes aus der Mitte des Strahlenfeldes gilt also die Gleichung

y₂ = C₂ cp.

Die gleichförmige Bewegung des Filmpunktes veranschaulicht daher die Gerade A₁, 0, A_&, deren Lage zu der Sinuskurve S₁, A₁, O, A₂, S₂ so gewählt ist, daß Gerade und Sinuskurve sich an den beiden Rändern und in der Mitte des Strahlenfeldes schneiden, so daß also in den drei Punkten A₁, A₂ und 0 die gegenseitige Verschiebung y₂—y_x des Objektpunktbildes und des ihm entsprechenden Filmpunktes den Wert Null hat. Wird die gegenseitige Verschiebung y_t — y₂ des Objektpunktbildes und 85 · des Filmpunktes während der ganzen Bewegung durch das Strahlenfeld als Funktion des Drehwinkels φ aufgetragen, so entsteht die Kurve A[, B₁, 0, B₂, Al, deren Punkte B₁

und B₂ den Dreh winkeln φ = —— und φ = -i

entsprechen. Der Erfindung liegt nun die-Aufgabe zugrunde, die gegenseitige Bewegung durch einen besonderen optischen Ausgleich einfacher Art nach Möglichkeit zu kompensieren. Man denke sich durch. die Punkte A\, 0 und A!, eine Sinuskurve A[, C₁, 0, C₂, Al₁ gelegt, deren Amplitude so gewählt ist, daß die Sinuskurve sich der Kurve A[, B₁, O, B₂, Al möglichst anschmiegt. Die Gleichung dieser Kurve lautet

y₃ = c₃ sin m φ, . worin m durch die Gleichung bestimmt ist

Μψ_ι = π.

Um die Konstante C₃ auf einfache Weise bestimmen zu können, ist diese Sinuskurve in der Zeichnung so gelegt, daß sie die Kurve A,', B₁, 0, B₂, A₂ ¹ in den Punkten B₁ undB₂ schneidet. Die Lösung der gestellten Aufgaba be- no steht darin, Mittel zur Verfugung zu stellen, durch die dem sich entlang der Sinuskurve S₁, A₁, 0, A₂, S₂ bewegenden Objektpunktbild eine zusätzliche Bewegung erteilt wird, die der Bewegung entlang der Sinuskurve A[, C₁, 0, C₂, Al entspricht. Für die resultierende gegenseitige Verschiebung des Objektpunktbildes und des ihm entsprechenden Filmpunktes besteht dann die Gleichung

— y₂ — y₃
= C₁ sin φ — C₂ φ — c₃ sin m φ.

Das Maximum für Δ y ist durch die Gleichung bestimmt

d Ay

= C₁ cos φ — C₂ — c₃ mcos«9 = 0.

Nachrechnungen haben ergeben, daß dieses Maximum für die praktisch vorkommenden Werte von φ weit unterhalb des zulässigen Wertes liegt.

ίο Zur Herbeiführung periodischer Bewegungen von Bildern sind z. B. Linsen, Planparallelplatten oder Drehkeile geeignet. Dabei müssen stets ebenso viele optische Systeme vorhanden sein als der Kinematograph Objektive besitzt. Ist im Falle der Verwendung mehrerer Obj ektive, ζ. B., wenn ein Objektivkranz vorhanden ist, jedes einzelne Objektiv nur während einer bestimmten Zeit wirksam, nämlich während der Durcheilung des Strahlenfeldes, so braucht auch das entsprechende optische System nur während dieser Zeit angetrieben zu werden. Soll die zusätzliche periodische Bewegung durch eine Bewegung von Linsen erzeugt werden, so ergibt sich eine besonders einfache Ausa5 führungsform, wenn das Objektiv bzw. die Objektive des Kinematographen selbst zur Erzeugung dieser Bewegung benutzt werden. In Abb. 2 und 3 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dieser letzteren Art veranschaulicht, bei dem ein Projektionskinematograph mit einem einzigen Objektiv vorausgesetzt ist. Abb. 2 ist ein Aufriß, Abb. 3 ein Grundriß. Zum Ausgleich der Bildwanderung ist eine Ausgleichvorrichtung verwendet, die aus zwei einander gleichen, mit gleicher Winkelgeschwindigkeit in entgegengesetztem Drehsinne angetriebenen Prismenkränzen α und b besteht, deren Drehachsen M-M und N-N der optischen Achse des Kinematographen parallel sind, und die je acht rhombische Prismen a¹ und b¹ enthalten, deren Ein- und Austrittsflächen auf diesen Drehachsen senkrecht stehen, und die mit radialen Begrenzungsebenen aneinander stoßen. Mit c ist das Objektiv, mit d der Film, dessen Bewegungsrichtung senkrecht zu der durch diese Drehachsen bestimmten Ebene ist, und mit e das Filmfenster bezeichnet.

Ist η der gegenseitige Abstand der Spiegelflächen eines rhombischen Prismas und β der Winkel, den diese Flächen mit der Drehachse des Prismenkranzes einschließen, so erfährt jeder senkrecht zu der Eintrittsfläche des Prismas in das Prisma eintretende Strahl eine τι

Parallelversetzung vom Werte ^, wobei die

cos β

Ebene, in der die Versetzung stattfindet, dem Hauptschnitt des Prismas parallel ist. Betrachtet man die Versetzung eines von einem ßo ruhenden Objektpunkt kommenden, senkrecht zu den Eintrittsflächen der rhpjnbischen Prismen des Kranzes a in diesen Kranz eintretenden Strahles P durch die rhombischen Prismen allein, vgl. die schematische Abb. 4, εο wird, wenn, wie in Abb. 2 und 3 gezeichnet ist, die mittleren Hauptschnitte der zwei gemeinsam an der Versetzung beteiligten Prismen a\ und b\ diejenige Lage (ihre Mittellage) einnehmen, in der sie in der durch die Drehachsen M-M und N-N bestimmten Ebene liegen, dieser Strahl P durch das Prisma a\ nach Q¹ und von dort durch das Prisma bJ nach Q² versetzt. Dabei gilt die Gleichung

PQ¹ = Q¹Q²

' cos β'

es fällt also Q^z mit P zusammen. Ferner ist P Q¹ parallel der die Drehachsen M-M und N-N senkrecht schneidenden Geraden. Ist dagegen jeder der Hauptschnitte der Prismen a'_o und b\ gegen seine Mittellage um den gleichen Winkel φ in der in Abb. 2 angegebenen Pfeilrichtung verdreht, so wird der Strahl P durch das Prisma α\ nach Q³ und von dort durch das Prisma b\ nach Q* versetzt. Dabei ist PQ³=Q³ <?*= -£^-~, und es ist ferner sowohl P Q³ als auch Q³ Q¹ gegen P Q¹ um den Winkel φ geneigt. Es läßt sich leicht nachweisen, daß die Versetzung P <2*, die der Strahl P aus der Mitte des Strahlenfeldes erfährt, senkrecht zu P Q¹, also parallel der Bewegungsrichtung des Films,

2 ti 9*5

gerichtet ist und den Wert ^ · sin φ hat.

Bezeichnet man die Versetzung PQ⁴ mit y₁₍ so gilt also die Gleichung

Vi =

2 η
cos β

• sin φ = C₁ sm φ,

aus welcher Gleichung die weitere Gleichung folgt

2 η
cos β

Unter der Voraussetzung, daß das Strahlenfeld in der Richtung der Filmbewegung eine Filmbildhöhe begrenzt, hat in dieser Gleichung die Konstante C₁ den Wert

C₁=

2 sm

worin t die Filmbildhöhe und φ_χ der Dreh- 11g winkel ist, den die Prismenkränze in derjenigen Zeit zurücklegen, in der das Bild von der Mitte bis zum Rande des Strahlenfeldes gelangt. Dieser Drehwinkel hat bei der gewählten Anzahl 8 der Prismen jedes Kranzes

den Wert -^. Aus diesen beiden Gleichungen

für C₁ folgt, daß η und β so gewählt werden müssen, daß die Gleichung

2» _ t

cos 8 zn sin φ_χ

erfüllt wird. Für die Verschiebung eines Filmpunktes aus der Mitte des Strahlenfeldes gilt die Gleichung

= C₂ φ.

worin c„ den Wert

2 CO₁

haben muß.

Um die gegenseitige Verschiebung y₁ —y₂ des Objektpunktbildes am Filmort und des ihm entsprechenden Filmpunktes nach Möglichkeit zu kompensieren, ist das Objektiv c beweglich derart angeordnet, daß das Objektpunktbild eine zusätzliche Verschiebung vom Werte

y₃ = c₃ sin m φ

erfährt. Darin ist m durch die Gleichung bestimmt

Φι

während für C₃ unter der Voraussetzung, daß Δ y für φ = — den Wert Null annimmt, aus der Gleichung

Δ y = C₁ sin c, — -— c„ sin m — = 0,

22 2

für die auch geschrieben werden kann

t . Cp₁ t CO₁

. sm ■ ■ . 11 ——■— · ,. /»

2 sin Cp₁ 2 2 Cp₁ 2 ⁸

der durch die Gleichung

π _

Γ)

³ 4 Vcos Cp₁

bestimmte Wert gilt. Diese zusätzliche Verschiebung des Objektpunktbildes kommt mit guter Annäherung zustande, wenn dem Objektiv c die gleiche zusätzliche Verschiebung erteilt wird. Zu dem Zweck ist die folgende Anordnung getroffen: Der eine Lagerbock f, in dem die Wellen a? und δ° der Prismenkränze α und b gelagert sind, trägt zwei der Bewegungsrichtung des Films d parallele Führungszapfen f¹ und f ², die durch eine Querschiene f³ miteinander verbunden sind. Längs dieser Führungszapfen ist die Fassung c·¹ des Objektivs c mittels zweier Büchsen c² und c³ verschieblich gelagert. Eine an der Querschiene Z"³ befestigte Feder g drückt die Fassung c¹ jeweils in eine solche Lage, daß ein Stift c* der Fassung c¹ in dauernder Berührung mit einer Kurvenscheibe h bleibt, die in einem Lagerbock i um eine den Achsen M-M und N-N parallele Achse 0-0 drehbar gelagert ist und von der Welle b° aus durch vier Zahnräder k\ ¥■, k^s und k^l (die in Abb. 2 nur durch ihre Teilkreise angedeutet sind) so angetrieben wird, daß sie bei einer Umdrehung der Welle b° acht Umdrehungen macht. Dabei ist die Kurvenscheibe h so ausgebildet, daß bei ihrer Drehung dem Objektiv c die durch die Gleichung

y₃ = C₃ sin »φ

ausgedrückte zusätzliche Verschiebung erteilt wird.

In der Zeichnung nehmen die Prismenkränze α und b, der Film d und das Objektiv c diejenige Stellung — die Mittelstellung — ein, die einem Winkel φ = O entspricht. Dabei liegen die Hauptschnitte der zwei gemeinsam an der Abbildung beteiligten Prismen a\ und h\, die Mitte des zur Abbildung gelangenden Filmbildchens und die Achse des Objektivs c in der durch die Drehachsen M-M und N-N bestimmten Ebene, die die Mitte des Strahlenfeldes enthält. Bei einer Bewegung der Kränze und des Films aus dieser Mittelstellung in den eingezeichneten Pfeilrichtungen erfährt das Objektiv c zunächst eine der Filmbewegung entgegengesetzte Verschiebung. Nach ^x/₄ Umdrehung der Kurvenscheibe, entsprechend ¹Z₃₂ Umdrehung der Prismenkränze, nimmt das go Objektiv seine eine (die untere) Endlage ein; nach ¹I₂ Umdrehung der Kurvenscheibe befindet es sich wiederum in seiner Mittelstellung; nach ³/₄ Umdrehung der Kurvenscheibe nimmt es seine andere (die obere) Endlage ein; nach einer vollen Umdrehung der Kurvenscheibe steht es wiederum in seiner Mittelstellung.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Vorrichtung für Kinematographen mit gleichförmig laufendem Film, die mit einem System von optischen Gliedern zum Ausgleich der Filmbewegung ausgestattet ist, das insofern unvollkommen wirkt, als die Bildpunkte, die in der Filmebene entfernt liegenden, ruhenden Objektpunkten entsprechen, eine Bewegung in der Filmebene erfahren, die von der Bewegung des Films abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung ein Getriebe enthält, um den Gliedern eines zweiten optischen Systems eine periodische Bewegung solcher Art zu erteilen, daß die resultierende Bewegung der Bildpunkte in der Filmebene mit der Bewegung des Films praktisch übereinstimmt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.