DE632592C - Schaerfentiefe-Recheninstrument fuer optische Instrumente, insbesondere photographische Objektive - Google Patents

Description

Es gibt bereits eine Anzahl von Vorrichtungen, die dazu dienen, für optische Instrumente, insbesondere photographische Objektive, aus der vom Objektiv aus gemessenen größten und kleinsten Grenzentfernung (Fernpunkt Tp und Nahpunkt T_n) eines genügend scharf abzubildenden Raumbereiches die richtige Einstellentfernung £ und die größte zulässige Öffnung ö_re|. T_P und T_n zu bestimmen. Das Ergebnis ist dabei von der Objektivbrennweite / abhängig. Die bisher bekannten Hilfsmittel in Form von Zahlentafeln, graphischen Darstellungen und rechenschieberartigen Vorrichtungen zum Drehen oder Schieben sind teilweise nicht sehr übersichtlich und anschaulich; so gestatten die rechenschieberartigen Vorrichtungen entweder nicht unmittelbar die Einstellung der beiden jeweils gegebenen Werte auf eine gegebene Marke o. dgl., oder sie gestatten nicht die gleichzeitige Ablesung der beiden jeweils gesuchten Werte, sondern das Instrument muß nach der ersten Ablesung neu eingestellt werden; oder es sind zu viele oder ziemlich unübersichtlich liegende Skalen vorhanden. Weiter sind oft zu viele unbenutzte Teile der Skalen sichtbar. Auch tritt die Größe der jeweiligen Schärfentiefe und Blende nicht immer auch durch ein anschauliches Merkmal in Erscheinung.

Es ist nun zwar bereits eine Vorrichtung (Patentschrift 487 685 des Reichspatentamts) bekannt, bei welcher jede der Größen T_P, T_n, E und ö_rei. durch besondere Zeiger gleichzeitig und deutlich ablesbar ist, die ferner mit einer einzigen Entfernungsskala auskommt und die sogar durch den jeweiligen Winkel zwischen den beiden Zeigern für Tp und T_n die Größe der Schärfentiefe veranschaulicht. Man kann jedoch bei diesem Instrument nicht die beiden Zeiger für T_F und T_n unmittelbar auf zwei beliebige Werte einstellen, da bei Bewegung des einen Zeigers gegen die Entfernungsskala sich zwangsläufig auch der andere Zeiger gegen die Entfernungsskala bewegt; man muß vielmehr der beweglichen Entfernungsskala zuvor eine solche_ Stellung geben, daß sich bei Einstellung des ersten Zeigers auch der zweite richtig einstellt. Ferner bleiben bei diesem Instrument auch unbenutzte Teile der Skalen sichtbar, und es enthält schließlich innen einen verhältnismäßig -komplizierten Mechanismus.

Die vorliegende Erfindung besteht nun in einer Vorrichtung, welche es gestattet, von den vier Größen Tp, T_n, E und ö_rei. zwei beliebige durch je einen einzigen Handgriff unmittelbar auf die gegebenen Werte einzustellen und die Werte der beiden gesuchten Größen gleichzeitig abzulesen; sie enthält für die drei Größen Tp, T_n und E nur eine einzige gemeinsame Entfernungsskala, verdeckt bei entsprechender Ausführung selbsttätig

den jeweils unbenutzten Teil der Entfernungsskala, zeigt anschaulich den Grad der jeweiligen Schärfentiefe und enthält schließlich nur einen äußerst einfachen Mechanist mus. " - ,;

Über die mathematischen Grundlagen^v§|.i Erfindung ist folgendes zu sagen: ":,'_

ζ sei die höchstzulässige Breite des Un-" schärfekreises, durch den ein Gegenstandspunkt im Bilde dargestellt werden darf, und T₀₀ sei die kleinste Entfernung, in der sich Gegenstände befinden dürfen, damit sie, wenn auf die Entfernung Unendlich mit höchster Schärfe eingestellt wird, noch mit genügender Schärfe abgebildet werden. Dann ist ^;

Fordert man, daß ζ proportional der Bildweite b zu wählen ist, so erhält man die Formeln

T . F

und

T_x-E

(3)

Der Proportionalitätsfaktor ist im folgenden zu

1500

angenommen.

Die Beziehungen zwischen Tp, T_n, E und ö"rei. werden durch Fig. 1 dargestellt. Zur Berechnung von E aus Tp und T_n folgt aus (2) und (3)

T_F

E "

(4)

Tn der Tat ist in Fig. x:0A+0B = zOC. Zur Berechnung von ö_rei. folgt aus (2), (3) und (1)

T_x T_F ~ r ö,._el.' ^{5)

wobei für ζ der für E = 00 geltende Wert ζ«, einzusetzen ist. Auch diese Gleichung wird durch Fig. 1 dargestellt. Es ist nämlich die Gleichung der Geraden ^₁

ι ι

TZ ~ E ~
und die der Geraden g₂
ι ι

T_f

T_a

ι ⁷E''

(6)

(7)

' Setzt man in (6) und (7) den Wert

' «el.

ein, so sieht man, daß ^₁ durch (6) und durch (7) dargestellt wird. Denn auf der senkrechten Achse sind die" Werte von ^? · -

β OrA.

glllfgetragen. Da nun CD — ηξ- · ^- , ferner

W = Z-CD und schließlich AB= ψ-, — -^ ' ist, so folgt in der Tat unmittelbar die Gleichung (5). Überträgt man noch die Blendenskala von der Ordinatenach.se durch Parallelprojektion auf die beiden Geraden ^₁ und g», so erhält man die gleichen Verhältnisse wie bei der zweiten im folgenden beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Von den Zeichnungen stellt Fig. 1 die mathematischen Grundlagen der Erfindung dar. Die beiden schrägen Geraden ^₁ und g, gehen in den Ausführungsformen der Erfindung in die, beweglichen Blendenskalen über, der Strich C D geht in den Zeiger über, und die waagerechte Skala ist die Entfernungsskala. Fig. 2 ist die Gesamtansicht der ersten Ausführungsform; das Instrument ist gerade auf die Einstellentfernung 5 m und Blende 6,3 eingestellt, und man liest für die Schärfengrenzen ungefähr 8,50 m und 3,50 m ab. Fig. 3 zeigt die feste Grundplatte der gleichen Ausführungsform mit der Entfernungsskala in Metern. Fig. 4 zeigt die Zeigerscheibe der gleichen Ausführungsform mit dem Zeigerstrich 8 und dem Gelenkmechanismus. Fig. 5 zeigt die Nahpunktscheibe, Fig. 6 die Fernpunktscheibe der gleichen Ausführungsform. Fig. 7 zeigt den Scherenspreizenmechanismus der zweiten Ausführungsform, und Fig. 8 und 9 stellen die beweglichen Scheiben dieser Ausführungsform dar und zeigen schematisch die Anbringung des Scherenspreizen- too mechanismus, und zwar zeigt Fig. 8 die Fernpunkt- und Nahpunktscheibe und Fig. 9 die Zeigerscheibe.

Die erste Ausführungsform erhält man aus der zweiten, indem man zu einer Darstellung in ebenen Polarkoordinaten übergeht, wobei man in Fig. 1 ein genügend langes Stück der

ρ -Achse und ein gleich langes Stück, der

durch D gehenden, zur -p-Achse parallelen Geraden, dessen Enden senkrecht über den Enden des zuerst genannten Stückes liegen, zu zwei konzentrischen Kreisen zusammenbiegt, von denen der zweite der kleinere ist. Aus den Streckend!) und BD werden dann Stücke archimedischer Spiralen. Um die in Fig. 2 dargestellte erste Ausführungsform zu erhalten, muß man jedoch die den Blendenzahlen zugeordneten Abstände vom Kreismittelpunkt bei linear abnehmenden Blendenzahlen wie die Glieder einer geometrischeu

Reihe wachsen lassen. Durch geeignete Wahl des Quotienten der entsprechenden geometrischen Reihe kann man den Radius der Entfernungsskala, die genau wie bei der rechtwinkligen zweiten Ausführungsform durch den Nullpunkt der Blendenskala geht, zweckentsprechend festlegen. Aus den archimedischen Spiralen werden jetzt logarithmische Spiralen, was neben dem Vorteil, daß sie sich

ίο stets unter dem gleichen Winkel überschneiden, den weiteren wesentlichen Vorteil hat, daß die Markierungsstriche der gebräuchlichen Blendenzahlen bei kleinen Werten nicht übermäßig nahe aneinander und bei großen Werten nicht übermäßig weit auseinander rücken, so daß die Blendenskala in ihrer Gestaltung den an den üblichen photographischen Kameras vorhandenen besser angepaßt ist als die bei den bisher bekannten Vorrichtungen in der Regel verwendeten Blendenskalen.

Die Vorrichtung besteht in ihrer ersten Ausführungsform (Fig. 2 bis 6) aus einer l?reisförmigen Grundplatte ι (Fig. 3), die an ihrem Umfange eine Entfernungsskala 2 trägt, die entsprechend den reziproken Entfernungswerten geteilt und mit den Entfernungswerten beziffert ist. Auf einer gemeinsamen Achse mit der Grundplatte sind über dieser konzentrisch mit ihr zwei bewegliche, in ihrer Grundform kreisförmige Scheiben angebracht, die Fernpunktscheibe 3 (Fig. 6) und die Nahpunktscheibe 4 (Fig. 5), deren eine ihrer Gestalt nach in allen wesentlichen Teilen das Spiegelbild der anderen ist. Von dieäen beiden Grenzpunktscheiben zeigt die eine den Fernpunkt, die andere den Nahpunkt an; beide zusammen zeigen den Blenden wert an. Die beiden Scheiben sind mit symmetrischen Ausschnitten oder Transparentteilen versehen, deren Begrenzung 5 an ihrem den großen Entfernungswerten zugewandten Teil bei der 7V"Scheibe als Einstellmarke 6 für T_F ausgebildet ist und die entsprechende Bezifferung gerade freigibt. Entsprechend ist die T_n-Scheibe an dem den kleinen Entfernungswerten zugewandten Teil ihrer Ausschnittbegrenzung gestaltet. Die von den beiden Einstellmarken nach dem Scheibeninnern laufenden Begrenzungskurven der Scheibenaus-

50' schnitte sind als Blendenskalen ausgebildet, von denen nur die eine, etwa die obere, beziffert zu sein braucht. Der Schnittpunkt der beiden Blendenskalen gibt die gesuchte bzw. einzustellende Blende an. Zur Einstellung bzw. Ermittlung von E dient eine vierte konzentrisch zu den beschriebenen angeordnete Scheibe 7 (Fig. 4), die, unmittelbar über der Grundplatte 1 angeordnet, gegen jede der drei übrigen Scheiben drehbar ist und als gemeinsamen Zeiger für die E-Werte und die Blendenwerte einen vom Kreismittelpunkt zum Kreisumfang laufenden geraden Strich 8 trägt, der an seinem äußeren sichtbaren Ende E, an seinem inneren sichtbaren Ende ö_rei. anzeigt bzw. auf die betreffenden Werte einstellbar ist. Der unbenutzte Teil dieses Zeigers verdeckt sich von selbst. Um zu bewirken, daß dieser Zeiger stets durch den Überkreuzungspunkt der Blendenskalen und damit auch durch den richtigen £-Punkt geht, ist die Zeigerscheibe in Richtung der Verlängerung des Zeigers über den Kreismittelpunkt hinaus mit einem Schlitz 9 versehen, in welchem ein Führungsstift 10 gleitet, der durch die Enden zweier gleicher Gelenkteile 11 und 12 geht, deren andere Enden ebenfalls leicht drehbar an zwei symmetrisch zueinander liegenden Punkten L und R der T^-Scheibe und der Tjy-Scheibe befestigt sind. Die beispielsweise als Nieten ausgeführten Drehachsen der Gelenkteile sind versenkt angeordnet oder laufen in entsprechenden Ausschnitten der Scheiben für Tp, T_n und E (14, 15, 16, 17 in Fig. 4, 5, 6).

Um die Beweglichkeit der T_f-Scheibe gegen die T^-Scheibe auf das Intervall zwischen der Stellung für die Blendenzahl Null und der Stellung für die größte berücksichtigte Blendenzahl zu beschränken, ist eine der beiden Scheiben an ihrem Umfange mit einem kreisbogenförmigen Schlitz 13 entsprechender Länge versehen, in welchem ein in der anderen Scheibe befestigter Anschlagstift 18 läuft. Schließlich sind die Grenzpunktscheiben und die Zeigerscheibe mit überstehenden Zungen 19, 20, 21 versehen, die als Einstellgriffe dienen, während die Grundplatte 1 einen etwas größeren Durchmesser als die übrigen Scheiben hat, um bequem gehalten werden zu können und den Zungen der übrigen Scheiben Schutz gegen Beschädigung zu gewähren.

Zur bequemen Einstellbarkeit der Blendenwerte wird für die in der Blendenskala markierten Werte die Lage der Grenzkurve der obersten Scheibe, etwa der T^-Scheibe, auf der darunterliegenden Scheibe, hier der T_w-Scheibe, und dem jeweils sichtbaren Teil der Zeigerscheibe durch Kurven 22 markiert. Eine andere Markierungsart zeigt die Gesamtansicht (Fig. 2). no

Bei der zweiten Ausführungsform tritt gegenüber der ersten an die Stelle der kreisförmigen Grundplatte eine rechteckige, die an ihrer unteren Längsseite die Entfeinungsskala trägt. An die Stelle der drehbaren Scheiben für Fernpunkt und Nahpunkt (Fig. 6 und S) treten zwei in Richtung der Entfernungsskala verschiebbare Scheiben, deren Form schematisch in Fig. 8 gezeigt ist; die schrägen Kanten 26 und 27 entsprechen den Geraden If₁ und g_z in Fig. 1. Als Zeigerscheibe für E und ö_rei. dient eine vierte, in

^J 4

Fig. 9 schematisch gezeigte Scheibe, die als Zeiger einen senkrecht zur Ε-Skala laufenden Strich 29 trägt. Auch die übrigen Einzelheiten der ersten Ausführungsform sind bei der zweiten in entsprechender Gestalt vorhanden ; nur der Mechanismus, der die Zeigerscheibe mit den Grenzpunktscheiben verbindet, ist ein anderer; er ist in Fig. 7 gezeigt. In den Punkten H, J₁ K ist er mit den drei Scheiben drehbar verbunden, während seine • Punkte U, V, W Stifte tragen, die in Schlitzen oder Rinnen 23, 24, 25 laufen. Der Mechanismus ist ein Scherenspreizenmechanismus aus einer ungeraden Anzahl vollständiger und zwei halben Rhomben, der die drei beweglichen Scheiben derart miteinander verbindet, daß seine beiden auf der gleichen Längsseite des geöffneten Mechanismus liegenden Enden mit zwei einander entsprechenden Punkten H und K der Grenzpunktscheiben und die auf der gleichen Seite liegende Ecke des mittel-' sten Rhombus mit einem in Richtung der Zeigerlinie 29" liegenden Punkt / der Zeigerscheibe (Fig. 9) drehbar verbunden sind, während die drei entsprechenden Punkte U, W, V der anderen Längsseite des Mechanismus Führungsstifte tragen, die in drei Schlitzen oder Rinnen 23, 25, 24 laufen, die von den drei eben genannten Befestigungspunkten auf den drei beweglichen Scheiben senkrecht zur Entfernungsskala laufen. Der Mechanismus ist unter der Zeigerscheibe angeordnet, die durchbrochen gehalten ist, so daß seine Verbindung mit den Grenzpunktscheiben möglich ist. Die Zeichnungen zur ersten Ausführungsforrn wurden für eine Brennweite von[5 cm berechnet

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Schärfentiefe-Recheninstrument für optische Instrumente, insbesondere photographische Objektive, zur Bestimmung der beiden jeweils unbekannten der vier Größen: Einstellentfernung, Blendenöffnung, größter und kleinster Grenzabstand

   ♦5 des- scharf abzubildenden Gegenstandsraumes, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bewegliche zueinander spiegelbildlich gestaltete, sich in einander entsprechenden Punkten überschneidende Blendenskalen (5 und 28 bzw. 26 und 27) in ihren Nullpunkten eine feste kreisförmige oder geradlinige, entsprechend den Kehrwerten der Entfernungen abgeteilte Entfernungsskala (2) schneiden und mit einem die Entfernungsskala senkrecht treffenden geradlinigen beweglichen Zeiger (8 bzw. 29) für die Einstellentfernung derart verbunden sind, daß der Zeiger stets den Überkreuzungspunkt der beiden Blendenskalen trifft, und daß jede der Blendenskalen und auch der Zeiger gegenüber der festen Entfernungsskala unmittelbar verstellbar ist, wobei die Schnittpunkte der Blendenskalen mit der Entfernungsskala den Grenzen des Schärfebereichs entsprechen und der Überkreuzungspunkt der Blendenskaleu der Blendenzahl entspricht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenskalen (S und 28 bzw. 26 und 27) Begrenzungsstücke von Ausschnitten je einer beweglichen Scheibe bilden, daß die Entfernungsskala (2) auf einer festen Grundplatte (Fig. 3) aufgetragen ist, und daß der Zeiger als Strich (8 bzw. 29) auf einer beweglichen Platte ausgebildet ist, \vobei die beweglichen Platten stets gerade den nicht scharf abgebildeten Bereich auf der Entfernungsskala verdecken und wobei ferner die Lage der oberen Blendenskala (5) für eine Reihe von Blendenzahlen arff der anderen Blendenscheibe und der Zeigerscheibe der ganzen Länge nach markiert wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Platten in ihrer Grundform kreisförmig sind (Fig. 3 bis 6) und konzentrisch auf einer gemeinsamen Achse befestigt sind (Fig. 2), und daß die drei beweglichen Platten (Fig. 4 bis 6) durch einen Gelenkmechanismus (Fig. 4) miteinander gekuppelt sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenskalen Stücke logarithmischer Spiralen (5 und 28) sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Platten in ihrer Grundform rechteckig sind, wobei die beweglichen Platten (Fig. 8 und 9) gegen die Grundplatte in Richtung der Längskante verschiebbar sind, daß die feste Grundplatte an ihrer einen Längskante die Entfernungsskala trägt, und daß die drei beweglichen Platten durch einen Scherenspreizenmechanismus (Fig. 7) miteinander gekuppelt sind. ·
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch, gekennzeichnet, daß die Blendenskalen (26 und 27) gerade Linien sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der oberen Blendenskalenscheibe für verschiedene Brennweiten auswechselbare Blendenskalen vorgesehen sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen