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Optisches System zur Abbildung ebener Objekte Die vorliegende Erfindung
betrifft ein optisches System zur Abbildung ebener Objekte. Es ist aus mehreren
Objektiven und ebenen spiegelnden Flächen zusammengesetzt, wodurch sich Bilder in
gleichem Maßstäbe und in derselben Ebene erzeugen lassen. Nach der Erfindung sind
die Spiegel so angeordnet, daß das von jedem einzelnen Objektiv entworfene Bild
seitenrichtig oder aufrecht oder beides ist, und daß diese Bilder sich teilweise
so überdecken, daß sie ein einheitliches Gesamtbild des Objektes liefern.
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Es ist eine Einrichtung bekannt, die zwei Objektive zusammen mit ebenen
Spiegeln aufweist, um ein räumliches Objekt auf ein beiden Objektiven gemeinsames
Bildfeld abzubilden. Die Spiegel bewirken jedoch keine Umkehrung der von den einzelnen
Objektiven entworfenen Bilder, die stereoskopisch verschieden sind.
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In der Zeichnung sind die bereits angegebenen und weitere Merkmale
des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.
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Die Fig. i und :2 zeigen ein System großer relativer Öffnung gemäß
der Erfindung zur Abbildung eines ebenen Gegenstandes` im Maßstabe von i : i. Fig.
i ist ein horizontaler und Fig. z ein vertikaler Schnitt durch das neue optische
System.
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Die drei gleichartigen Objektive i, 2 und 3 sind so zueinander angeordnet,
daß ihre Hauptebenen zusammenfallen und infolgedessen ihre Achsen zueinander parallel
laufen. Außerdem liegen die drei Achsen in einer Ebene, die in Fig.2 mit der Zeichenebene
übereinstimmt. Auf der einen Seite ist vor den Objektiven ein ebener Spiegel q.
angebracht, der die optischen Achsen unter q.5° schneidet und parallel zu der Verbindungslinie
'der Objektivmitten verläuft. Auf der anderen Seite befinden sich im gleichen Abstand
von den Objektiven drei Dachkantspiegel5, 6 und 7. Diese sind so, angeordnet, daß
die Dachkanten, welche die zwei zueinander unter 9o° stehenden spiegelnden Flächen
eines jeden dieser Spiegel bilden, parallel zu dem Spiegel ¢ verlaufen.
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Der abzubildende ebene Gegenstand befindet sich in einem solchen Abstand
vom Spiegel q., daß der Lichtweg vom Gegenstand über diesen Spiegel zum Objektiv
gleich der doppelten Brennweite ist. Das Objektiv i in Verbindung mit Spiegeln q.
und 5 entwirft dann ein Bild 9 des Gegenstandes 8 ebenfalls im Abstand .der doppelten
Brennweite, wobei dieser Abstand über den Spiegel 5 zu messen ist. Auch die- Objektive
2 und 3 entwerfen zusammen mit den Spiegeln q., 6 und 7 Bilder des Gegenstandes
8, die sich bei entsprechender Justierung genau mit dem Bild decken können, das
durch das Objektiv i entworfen wird.
Da nun, wie in Fig. 2 durch
die gestrichelten Kreise angedeutet ist, sowohl vom Gegenstand 8 als auch vom Bild
9 aus die drei Objektivöffnungen übereinanderliegend erscheinen und alle Lichtstrahlen,
die vom Gegenstand 8 aus in Richtung auf eine dieser virtuellen Objektivöffnungen
verlaufen, zur Abbildung beitragen, so wirkt das ganze System wie eins, das in der
einen Richtung eine große Öffnung besitzt. Es ist dabei offenbar, daß man die Zahl
der benutzten Objektive und Spiegel in weiten Grenzen vergrößern kann. Man kann
,also in :der gleichen Weise z. B. mit zwei oder auch mit vier, fünf oder noch mehr
Objektiven arbeiten.
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Es ist besonders zweckmäßig, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt,
den Spiegel 4 so anzuordnen, daß er die optische Achse unter 45° schneidet. Es ist
jedoch auch möglich, diesen Spiegel so anzuordnen, daß er einen anderen Winkel mit
der optischen Achse einschließt. Es ist lediglich erforderlich, daß er parallel
zur Verbindungslinie der Objektivmitten verläuft. Auch können die Spiegel 5, 6,
7, deren Kanten stets zum Spiegel 4 parallel laufen müssen, von den Objektiven einen
anderen Abstand besitzen als der Spiegel 4. Es ist schließlich auch möglich, den
Spiegel 4 aus mehreren einzelnen ebenen Spiegeln zusammenzusetzen, deren Anzahl
mit der Anzahl der Objektive übereinstimmt, um auf dieseWeise leichter die Möglichkeit
zu haben, beim Justieren geringe Abweichungen, die in den Brennweiten der0'bjektive
gegeneinander auftreten, auszugleichen.
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Zwecks weiterer Verdeutlichung, wie die Abbildung durch das neue System
vorgenommen wird, ist in der Ebene des Gegenstandes 8 ein Pfeil gezeichnet, der
vom System so abgebildet wird"daß seine Spitze auf die Stelle der Spitze des in
der Bildebene g gezeichneten Pfeiles fällt. Da außerdem ein auf der Zeichenebene
der Fig. i senkrecht stehender Pfeil so abgebildet wird, daß die Richtung seines
Bildes mit der Richtung des Pfeils selbst, beide von der Seite des Objektivs aus
betrachtet, übereinstimmt, sind das Original und die Kopie miteinander ohne Seitenvertauschung-identisch.
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Das neue optische System wirkt nicht nur wie eins mit großer relativer
Öffnung, sondern kann auch dazu benutzt werden, um langgestreckte Gegenstände abzubilden,
so daß es also wie ein System mit sehr großem Bildü-inkel wirksam ist. Es läBt sich
z. B. ein. Bild von einem sehr langgestreckten Band entwerfen, indem man das Band
in der Ebene des Gegenstandes 8 so anordnet, daß seine Längsrichtung parallel zur
Verbindungslinie der Objektivmitten verläuft. Die Zahl der einzelnen Objektive richtet
sich dann nach der Länge des Bandes. Der Vorteil ist der, daß man auf optischem
Wege eine seitenrichtige Kopie herstellen kann, die etwa denselben Maßstab besitzt
wie das Original, ohne daß man sich mit der photographischen Kamera und der zu belichtenden
Fläche weit von dem Gegenstand entfernen muß.
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Eine andere Anwendungsmöglichkeit des beschriebenen optischen Systems
ist das Kopieren von Linsenrasterfilmen. Es ist bekannt, daß beim Kopieren solcher
Filme ein optisches System benutzt werden muß, dessen Öffnung von den Filmen aus
unter Winkeln gesehen wird, die mit den Winkeln übereinstimmen, unter denen die
Farbfilter bei der Aufnahme und Wiedergabe gesehen werden. Im allgemeinen beträgt
die relative, auf den Brennpunkt bezogene Öffnung der beim Kopieren benutzten optischen
Systeme das Doppelte der relativen Öffnung der Rasterlinsen. Handelt es sich um
Filme mit zylindrischen Rasterlinsen, so muß diese Bedingung wenigstens in der-
Ebene erfüllt sein, die senkrecht zu den Rasterlinsen verläuft.
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Ein Ausführungsbeispiel für den Fall, daß die zylindrischen Rasterlinsen
auf den Filmen senkrecht zu deren Längsrichtung verlaufen, ist in der Fig. 3 im
Schnitt dargestellt. Der Originalfilm io, der auf den Kopierfilm i r abgebildet
wird, wird durch die Lichtquelle 1:2 und die Kondensoroptik 13 beleuchtet.
Zwischen beiden Filmen befindet sich ein optisches System 14 der in den Fig. i und
2 dargestellten Art. Es ist so zwischen die Filme gestellt, daß die optischen Achsen
der Objektive senkrecht auf der Zeichenebene stehen und daß sich hinter jedem Objektiv
:der zugehörige Winkelspiegel befindet. Der vor den Objektiven angeordnete Spiegel
ist nicht gezeichnet. Die Zahl der Objektive richtet sich im allgemeinen nach der
Zahl der verschiedenfarbigen Filterzonen, die von einerRasterlinse auf die dahinter
befindliche Fläche der photographischen Schicht bei der Aufnahme abgebildet werden.
Handelt es sich dagegen z. B. um den Fall, daß hinter jeder Rasterlinse mehrere
stereoskopisch voneinander verschiedene. Bilder aufgezeichnet -sind, so richtet
sich die Zahl der Objektive nach der Anzahl dieser verschiedenen Bilder und kann
daher bei stereoskopischen Aufnahmen z. B. zwei betragen.
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Einige bauliche Abänderungen der Einrichtung gemäß Fig. i und 2 sind
in den Fig. 8 und 9 bzw, io *und i i in den gleichen Ansichten wie Fig. i und :2
dargestellt. Ihre Wirkungsweise ergibt sich aus der bei Fig. i und z beschriebenen.
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Ein anderesAusführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß der Erfindung
ist in den Fig. 4 bis 7 dargestellt. Dieses System besteht
aus
einer größeren Anzahl gleichartiger Elemente. Die gegenseitige Anordnung dieser
Elemente ergibt sich aus Fig. 7, während in Fig. 6 ein einzelnes Element in perspektivischer
Ansicht gezeichnet ist. Zwei zueinander senkrechte Schnitte durch ein derartiges
Einzelelement zeigen die Fig. 4 und 5.
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Das Objektiv 15 entwirft ein Bild-9 des Gegenstandes 8, wobei die
Lichtstrahlen vor dem Objektiv über den Winkelspiegel 16 und hinter dem Objektiv
über den Winkelspiegel 17 gehen. Die beiden Winkelspiegel sind so angeordnet, daß
ihre Kanten aufeinander senkrecht stehen. Die vom Gegenstand 8 ausgehenden Strahlen
verlaufen beispielsweise bis zum Spiegel 16 unter dem Objektiv 15 und werden dann
in das Objektiv so gespiegelt, als kämen sie von .einem Gegenstand, der sich in
Richtung der optischen Achse des Objektivs befindet. Durch die Wirkung ,des Winkelspiegels
17 werden die Lichtstrahlen so abgeknickt, daß sie hinter dem Objektiv 15
vorbeilaufen und sich in der Ebene des Bildes 9 vereinigen.
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Die Pfeile in den Fig. 4, 5 und 6 sind entsprechend der Lage von Objektiv
und Bild gezeichnet. Man erkennt also, daß jeder Bildpfeil der Richtung nach parallel
zu dem entsprechenden Originalpfeil verläuft.
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Der Erfindungsgegenstand gemäßaden Fig. 4, 5 und 6 ist besonders gut
zur Abbildung großer Flächen geeignet, wobei die gleichen Vorteile erzielt werden
können, die oben für die Abbildung eines bandförmigen Gegenstandes durch das System
14 aufgeführt wurden. Sieht man nämlich auf ein Einzelelement in Richtung der optischen
Achse des Objektivs, so bilden die beiden Winkelspiegel, wie in Fig. 7 dargestellt,
einen rechten Winkel miteinander, und das Objektiv befindet sich dort, wo Teile
beider Spiegel übereinanderliegen. Derartige rechtwinkeligeElemente lassen sich
nach Art von Fischgrätenmustern in der Weise aneä nanderfügen, wie es in Fig. 7
dargestellt ist, wobei man die Objektive in einer Ebene anordnet, die in. Fig. 7
mit der Zeichenebene übereinstimmt. Aus der Tatsache, daß ein jeder Bildpfeil parallel
zu dem entsprechenden Originalpfeil verläuft, folgt, @daß die einzelnen Teilflächen
des Objekts, die von den verschiedenen Elementen abgebildet werden, sich ,auf der
Kopie lückenlos und ohne Sprünge ,aneinanderschließen können.
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Ein optisches System, das sich aus Elementen gemäß den Fig. q. bis
6 zusammensetzt, kann auch zum Kopieren von Linsenrasterfilmen Verwendung finden.
Man kann zu diesem Zweck z. B. drei Objektive in Richtung senkrecht zur Richtung
der Rasterlinsen so übereinander anordnen, daß die von den Winkelspiegeln gebildeten
Winkel ineinanderliegen, so wie dies in Figg.7 dargestellt ist. -Im übrigen gelten
für eine derartige Kopieroptik sinngmäß die gleichen Ausführungen, die oben zu dem
optischen System 1,4 gemacht wurden.
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Die ebenen spiegelnden Flächen und die Dächkantspiegel können in bekannter
Weise sowohl durch Oberflächenverspiegelüng als auch dadurch hergestellt werden,
daß man die Totalreflexion an Begrenzungsflächen geeigneter durchsichtiger Körper,
z. B. aus Glas, ausnutzt.