DE707614C

DE707614C - Spiegelkoerper

Info

Publication number: DE707614C
Application number: DEO22273D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1936-02-25
Filing date: 1936-02-25
Publication date: 1941-06-27

Description

Spiegelkörper Die Erfindung geht von bekannten Spiegelkörpern aus, bei denen Licht teilweise durchlassende und teilweise reflektierende Flächen, gegebenenfalls zusammen mit vollständig reflektierenden Flächen, so angeordnet sind, daß sie die Eintritts- und Austrittsöffnung jeweils in mehrere Bezirke teilen. Hierbei wird jedes durch einen Eintrittsbezirk fallende Lichtbündel aufgespalten und mindestens einer seiner Teile durch jeden Austrittsbezirk geleitet, ferner werden zwei durch verschiedene Bezirke eintretende Lichtbündel einer teildurchlässigen Fläche von verschiedenen Seiten zugeleitet. Diese bekannten Einrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie nur für zwei Eintrittsbezirke wirksam sind, da bei einfacher Hinzunahme eines dritten Eintrittsbezirks zwar alles Licht auf der Austrittsseite wieder erhalten wird, daß dabei aber keine vollständige Lichtmischung erfolgt.
Diese Nachteile lassen sich vermeiden, wenn nach der Erfindung bei mehr als zwei Eintrittsbezirken ein durch Strahlenteilung entstandenes Lichtbündel, das mit einem anderen, das erste nicht enthaltende Lichtbündel wenigstens einen Eintrittsbezirk nicht gemeinsam hat, einer teildurchlässigen Fläche von einer Seite und das andere Lichtbündel von der anderen Seite zugeleitet wird. Hierbei können die Reflexionswerte der Spiegelflächen so bestimmt sein, daß jedes durch einen Bezirk einfallende Lichtbündel durch alle Austrittsbezirke mit gleichen Anteilen hindurchgeht. Die Spiegelflächen mit verschiedenen Reflexionswerten sind beim Erfindungsgegenstand vorteilhafterweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Es können auch seine sämtlichen, teilweise sp egelnden Flächen, Jeweils auf beiden Seiten den gleichen Reflexions- bzw. Durchlässigkeitswert aufweisen. Auch kann der Spiegelkörper nach der Erfindung so ausgebildet sein, daß die in einem Teil auftretende Parallelverschiebung der Lichtbündel im anderen Teil aufgehoben ist. Außerdem kann er aus zwei zueinander symmetrischen Hälften aufgebaut und vor seiner Eintrittsöffnung kann eine vorzugsweise stetig veränderliche Blende angeordnet sein, welche die Gestalt eines Quadrats hat, dessen Kanten unter ¢5° zu den Grenzen der Bezirke des Spiegelkörpers verlaufen.

Der erfindungsgemäße Spiegelkörper ist besonders für die Aufnahme farbig wiederzugebender Bilder vorteilhaft, da hierdurch Farbsäume vermieden werden. Bringt man hinter den Bezirken der Austrittsöffnung ein oder mehrere mit Farbfiltern versehene Objektive an, so werden die Farbfilter von; Licht durchsetzt, das durch sämtliche Bezirke der Eintrittsöffnung ging. Die den einzelnen Bezirken der Filteröffnung zugeordneten, stereoskopisch verschiedenen Bilder ergänzen sich in jedem Austrittsbezirk zu -einer auch

bei Schw-arz-Weiß-Bildern vorhandenen L-n-

schärfe. Diese Unschärfen sind aber für alle

Farben die gleichen, da jedes Filter aus allen

Bezirken und in der gleichen `eise Licht

empfängt. Es resultieren also vollständig,

d. h. auch in den Unschärfen, identische Bil-

der und somit keinerlei Farbsäume. DieTren-

nung der einzelnen Lichtbünde' kann hierbei

in an sich bekannter Weise z. B. durch teil-

durchlässige, spiegelnde Flächen, durch spie-

gelnde Streifen, die wie die Zähne zweier

Kämme ineinandergi-cifen, erfolgen. Es ist

jedoch zu, beachten, daß die Spiegelung stets

an paarweise parallelen Flächen erfolgen mini,

wenn die einzelner. Teilbündel sich wieder

einwandfrei zusammensetzen sollen. Ebenso

müssen sämtliche teildurchlässigen Flächen

von beiden Seiten spiegelnd ausgebildet sein.

Hierzu ist es vorteilhaft, sich auf Glas auf-

gedampfter Metallschichten, beispielsweise

Aluminium, zu f;edienen, da chemisch herge-

stellte Spiegel leicht von beiden Seiten un-

gleichmäßig spiegeln und auch nicht ein-

wandfrei poliert werden können.

Die Erfindung sei an Hand von Ausfüh-

rungsbeispielen näher erläutert.

Fig. i der Zeichnung stellt einen Spiegel-

körper dar, bei dem eine Ablenkung des

Strahlenverlaufs im rechten Winkel statt-

findet. Die Eintrittsöffnung ist ebenso w5e

die Austrittsöffnung in drei Bezirke Ei, E=

und E3 bzw. A" A= und A;, aufgeteilt. Gegen

diese Bezirke unter .15 geneigt sind die spie-

gelnden Flächen F" F, und F3 angeordnet.

Diese Flächen sind derartig ausgebildet, daß

jedes die Bezirke der Eintrittsöffnung durch-

setzende Lichtbündel S', S, und S,; in drei

Teilbündel von i :; Intensität aufgespalten

wird. So verläßt beispielsweise das Licht-

bündel S, die Austrittsöffnung durch die Be-

zirkeAi, A= und A3 zu gleichen Teiler.. Der

Grad der Verspiegelung der Flächetl F" F=,

F; ist nun so zti wählen, daß jedes der ein-

fallenden Bündel in gleicher Intensität durch

alle Bezirke der Austrittsöffnung hindurch-

tritt. Es kann allerdings zuweilen vorteilhaft

sein, auch eine etwas geänderte Intensitäts-

verteilung zu wählen. Bei der in Fig. i dar-

gestellten Einrichtung ist die zuerst genannte

Bedingung erfüllt, wenn die Fläche F, 1';3 des

auffallenden Lichtes reflektiert und 2',. durch-

läßt, während die Fläche F., das auffallende

Licht zur Hälfte reflektiert und den Rest

durchläßt. Die F läclie F.; ist vollständig ver-

spiegelt oder auch total reflektierend aus-

gebildet.

Um den Strahlengang genauer zu ver-

folgen, wird angenommen, daß jedes ein-

fallende Lichtbündel zwölf Intensitätseinheiten

besitzt. Das einfallende Lichtbündel S, wird

zu lr;; an der FlächeFl reflektiert, und dies

Drittel, d. h. vier Einheiten, verläßt den Spie-

gelkörper durch den Bezirk A1. 2/3 des Lichtes

(acht Einheiten) gehen weiter, werden an

der Fläche F:> in gleiche Teile geteilt, von

denen der eine durch die öffnung A2 mit vier

Einheiten den Spiegelkörper verläßt, wäh-

rend der dritte Teil nach Reflexion an der

Fläche F.; durch den Bezirk A3, gleichfalls mit

vier Einheiten, die Austrittsöffnung durch-

setzt,

Das Lichtbündel So wird an der FlächeF@

zur Hälfte reflektiert (sechs Einheiten) und

zur Hälfte durchgelassen. Der reflektierte

Teil trilit auf die Fläche F" die 2,13 des auf-

fallenden Lichtes, also vier Einheiten, durch

den Bezirk Al treten läßt, während zwei Ein-

heiten auf die Fläche F2 fa#llell. Dieses

Sechstel der Ausgangsintensität wird noch-

mals in zwei "Teile gespalten, so daß durch

die BezirkeA.# und A;; je der durch die

ütfnung E= eintreffenden Lichtmenge, also

eine Einheit, den Spiegelkörper verlassen. Das

die Fläche F2 durchsetzende Licht (sechs Ein-

heiten) wird nach Reflexion an F3 wieder

auf die Fläche. F'2 geworfen und den Be-

zirken A2 und A3 zu gleichen Teilen mit je

drei Einheiten zugeleitet. Die Bezirke A2

und A3 erhalten somit je eine und drei, zu-

sammen vier Einheiten oder 1"3 der Intensi-

tät S.,. Das den Bezirk E., durchsetzende Licht

ist demgemäß zu gleichen "Teilen (mit je

vier Einheiten) auf die AustrittsbezirkeAi,

Az und A3 verteilt.

Für das einfallende Lichtbündel S3 gilt die

gleiche t berlegung, wie sie für S2 durchge-

führt wurde, da die Reflexion an der Fläche F2

zu 50'o erfolgt, so daß die Helligkeit der

beiden Lichtbündel gleich ist. Auch das Bün-

del S; wird demgemäß zu gleichen Teilen

auf die drei Ausgangsbezirke verteilt. Jeder

dieser Bezirke erhält iooo.'o der auf einen

Bezirk der Eintrittsfläche fallenden Licht-

menge, das Licht wird jedoch derart durch-

einander gemischt, daß das durch je einen

Bezirk der Eintrittsfläche fallende Licht durch

sämtliche Austrittsflächen mit gleichen An-

teilen den Spiegelkörper verläßt. Die gleiche

Mischungsregel gilt für den umgekehrten

Strahlengang.

Der beschriebene Spiegelkörper kann ntui

zur Aufnahme von Bildern auf Linsenraster-

filmen in der Weise benutzt werden, daß das

Mehrzonenfilter so hinter der Austrittsöffnung

angeordnet wird, daß die Bezirke A" A2, A3

den einzelnen Teilfarben des Filters ent-

sprechen. Betrachtet man beispielsweise das

Licht, das den Bezirk A, durchsetzt, so sieht

matt, daß es zu gleichen Teilen aus sämt-

lichen Bezirken Ei, E2 und E3 stammt.

Da für die Bezirke A_ und A3 das Licht

gleichfalls aus der gesamten Eintrittsöffnung

stammt, ist das Auftreten von Farbsäumen restlos vermieden.

Der :erfindungsgemäße Spiegelkörper kann jedoch nur dann eine einwandfreie Wirkung ergeben, wenn das ihn passierende Licht telezentrisch ist. Will man daher Gegenstände aufnehmen, die verschieden weit entfernt sind, so muß man sich eines an sich bekannten; Einstellsystems bedienen, mit dem die näherliegenden Gegenstände virtuell ins Unendliche abgebildet werden.
Der in Fig. i dargestellte Spiegelkörper besitzt den Nachteil, daß :er die Richtung der Lichtstrahlen in einem rechten Winkel ablenkt. Dieser Nachteil läßt sich beispielsweise durch ein .auf den Lichtmischkörper gemäß Fig. i gesetztes total reflektierendes Prisma vermeiden, das die Lichtstrahlen um :einen Winkel von 9o° im umgekehrten Sinne ablenkt. Es ist jedoch .auch möglich, die den Spiegelkörper bildenden teilweisse reflektierenden 'Flächen in :einer solchen Weise anzuordnen, daß das Licht in der gleichen Richtung weitergeht, in der @es in den Spiegelkörper eintrat. Ein derartiges System ist in Fig.2 dargestellt.
Das die Bezirke L 1, E@ und £3 durchsetzende Licht wird wiederum an den Flächen F, bis F4 teilweise reflektiert und teilweise durchgelassen. Ein Teil des die Eintrittsöffnung durchsetzenden Lichtes geht hierbei unabgelenkt hindurch, während der Rest durch paarweise Reflexion in die weiteren Bezirke der Austrittsöffnung geleitet wird. Um die gewünschte Wirkung zu hergeben, kann bei dem üi Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel die eine der teilweise spiegelnden Flächen F2 nicht über die ganze Ausdehnung gleichmäßig spiegelnd sein, sondern beispielsweise ,auf der einen Hälfte 11,; des auffallenden Lichtes reflektieren, auf der anderen Hälfte dagegen vollkommen verspiegelt bzw. vollkommen durchlässig sein. In Fig.2 ist der :erste Fall dargestellt, bei dem die Hälfte der Fläche F2 vollständig reflektiert. Der Verlauf des auf die Eintrittsöffnung fallenden Lichtes ist durch die Lichtwege angedeutet, an denen der jeweils vorhandene Teil des :einen Bezirk der Eintrittsöffnung durchsetzenden Lichtes (zwölf Einheiten) vermerkt ist. Die Fläche F, ist ebenso wie F4 vollständig verspiegelt oder total reflektierend, während die Fläche F; die Hälfte des auffallenden Lichtes reflektiert. Man sieht aus der Fig.2, daß auch hier das die Bezirke der Austrittsöffnung durchsetzende Licht gleichmäßig aus sämtlichen Bezirken der Eintrittsöffnung stammt.
Das in Fig.2 dargestellte Ausführungsbeispiel kann in mannigfacher Weise abgeändert werden. Läßt man beispielsweise auf der Fläche F. die vollständige Verspiegelung fort, so wirkt der Spiegelkörper im gleichen Sinne, nur sind die Austrittsbezirke Al und A2 miteinander vertauscht.
Eine weitere Ausführungsform der Verspieg:elung der teilweise reflektierenden Flächen ist in Fig.3 dargestellt. Die Fläche F, reflektiert ,all-es ,auffallende Licht, die Fläche F. zum Teil -/`3 und zum Teil 1j3, die FlächeF-3 reflektiert zum Teil die Hälfte des .auffallenden Lichtes, zum Teil ist sie aher nicht verspiegelt, während die Fläche F4 vollständig spiegelnd ausgebildet ist. Der eingezeichnete Strahlengang läßterkennen, daß auch ein derartiges System die erwünschte Wirkung aufweist. Wichtig ist stets, d.aß das Licht an zwei paarweise parallelen Flächen reflektiert wird. Insbesondere kann auf Lichtverluste in der Verspiegelung Rücksicht genommen werden, um sämtliche den Spiegelkörper verlassende Lichtbündel gleich intensiv zu erhalten.
Das :einen Spiegelkörper gemäß Fig. 2 und Fig.3 durchsetzende Licht ist zwar vor und hinter dem System parallel, jedoch seitlich verschoben. Um :einen streng geradsichtigen Spiegelkörper zu erhalten, kann man beispielsweise das System gemäß Fig.2 durch einen senkrecht zur Zeichenebene, parallel zu den Ein- und Austrittsöffnungen. verlaufenden Schnitt geschnitten und die entstandenen Hälften spiegelbildlich aneinandergefügt denken. Wie Fig. ¢ zeigt, ist der dadurch entstandene Spiegelkörper streng geradsichtig, während an der Verteilung der einzelnen. Anteile der Lichtbündel nichts geändert ist.
Die die beschriebenen Spiegelkörper durchsetzenden Lichtstrahlen haben innerhalb des Systems verschieden lange Wege zurückzulegen. Hierdurch würden durch die entstehende verschiedene Abschattung, beispielsweise bei Aufnahmen auf Linsenrasterfiime, Dominanten .auftreten, die sich in einseitig vorherrschender Färbung des Bildes äußern. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, ist es zweckmäßig, den Spiegelkörper in halber Breite ,auszubilden und zwei symmetrische Hälften dergestalt zusammenzusetzen, daß das die Austrittsöffnung verlassende Licht in jedem Bezirk im Mittel die gleiche Wegstrecke zurückgelegt hat. Vor die eine Hälfte der Austrittsöffnung wird demgemäß ein Körper gemäß Fig.5a, vor die andere Hälfte ein Körper gemäß Fig:5b angeordnet. Da beide Systeme geradsichtig aufgebaut sind, stellen sie wiederum eine einheitliche, aus den zwei benachbarten Eintrittsflächen aufgebaute Gesamteintrittsöffnung zur Verfügung (Fig.5c). Für die beiden Systemhälften sind die Lichtwegdominanten entgegengesetzt und werden dadurch in sich kompensiert, wenn die AustrittsöfnungenAt, A. und Al mit den Zonen eines Mehrfarbenfllters zur Deckung gebracht werden.
Der so entstandene Spiegelkörper gestattet, zufolge der besonderen Wirkungsweise, bei der jeder Teil der Eintrittsfläche allen drei Filterstreifen in genau der gleichen Weise intensitätstnäßig zugeordnet ist, eine beliebige Abblendung des Aufnahmesystems, wobei sich die Blende vor dem Spiegelkörper befinden muß, ohne daß. wie es ohne einen derartigen Spiegelkörper der Fall wäre, die außenliegenden Farbzonen stärker verkleinert werden als die innenliegenden. Man kann so außer der Üffnung auch die Tiefenschärfe des gesamten Aufnahmesystems in jedem gewünschten Maße beeinflussen.
Es ist möglich, sich zur Abblendung einer einfachen Irisbl.ende zu bedienen. Vorteilhaft ist es jedoch, eine quadratische Blende anzuwenden, deren Lage gegenüber dem Spiegelkörper in Fig.6 dargestellt ist. Die Blende, die naturgemäß auf der Eintrittsseite des Spiegelkörpers angeordnet ist, nimmt aus allen drei Zonen der Austrittsseite gleichviel Licht fort. Die Schwächung der die einzelnen Farbzonen durchsetzenden Lichtmenge ist jedoch bei quadratischen Blenden im Gegensatz zu anderen Formen derart, daß die Intensitätsverteilung hinter den Rasterlinsen am Ort der Trennstriche niemals größer ist als itt der Zonenmitte.
Der Aufbau der beschriebenen Spiegelkörper gestaltet sich besonders einfach, wenn die reflektierenden Flächen durch identische, rhombische Prismen mit paarweise planparallelen Gegenflächen gebildet werden. Die geschliffenen Flächen werden entsprechend der gewünschten Durchlässigkeit mit einer spiegelnden Metallschicht versehen und können dann ohne wesentliche justierschwierigkeiten zum Gesamtsystem vereinigt werden. Es ist hierbei vorteilhaft, die verspiegelten Flächen miteinander zu verkitten und das Gesamtsystem in einer gemeinsamen FLüvette innerhalb einer Immer sionsflüssigkeit zu verwenden. Zweckmäßig «-erden die Filter mit in die Iiüv ette eingebracht und zwischen Abschlußplatte und Spiegelkörper entsprechend Fig. ; angeordnet. In dieser Figur ist der vor einem für Linsenrasterfilmaufnahmen besrimmten Objektiv zu verwendende Vorsatz angedeutet: V, und V" sind Positiv- und N'egativteile eines Einstellvorsatzes, I eine verstellbare Blende, S eine feste Blende, P die Abschlußplatten der Küvette, G, R, B die einzelnen Farbfilterzonen, L das eigentliche Objektiv und F der Linsenrasterfilm.
Ein Spiegelkörper gemäß der Erfindung ist nicht auf die Verwendung von genau drei Eintritts- bzw. Austrittsbezirken beschränkt. Es ist auch möglich, mehr Bezirke je nach dem gewünschten Zweck vorzusehen. So zeigt Fig.8 einen Spiegelkörper, der für ein Aufnahmesystem bestimmt ist, das vier verschiedene Zonen besitzt. Es können beispielsweise vier verschiedenfarbige Filter für ein Linsenrasterverfahren oder auch paarweise komplementäre Filter für ein Farbverfahren mit getrennten Teilbildern vorgesehen sein. Die Wirkungsweise der in Fig. 8 dargestellten Einrichtung ist aus den eingezeichneten Strahlengängen zu ersehen. Die inneren Flächen sind zum Teil halbdurchlässig verspiegelt, während der Rest der Flächen entweder vollkommen verspiegelt oder ganz durchlässig ist. Auch ein derartiger Spiegelkörper kann geradsichtig ausgebildet werden und durch Verwendung symmetrischer Hälften die Vermeidung von Lichtwegdominanten bewirken.

Claims

PATENTANSPRÜCHE. i. Spiegelkörper, bei dem Licht teil- weise durchlassende und teilweise reflek- tierende Flächen, gegebenenfalls zusam- men mit vollständig reflektierenden Flächen, so angeordnet sind, daß sie die Eintritts- und Austrittsöffnung jeweils in mehrere Bezirke teilen, daß jedes durch einen Eintrittsbezirk fallende Lichtbündel aufgespalten und mindestens einer seiner Teile durch jeden Austrittsbezirk geleitet wird und daß zwei durch verschiedene Bezirke eintretende Lichtbündel einer teil- durchlässigen Fläche von verschiedenen Seiten zugeleitet werden, dadurch gekenn- zeichnet, daß bei mehr als zwei Eintritts- bezirken ein durch Strahlenteilung ent- standenes Lichtbündel, das mit einem anderen, das erste nicht enthaltende Licht- bündel wenigstens einen Eintrittsbezirk nicht gemeinsam hat, einer teildurchlässi- gen Fläche von einer Seite und das andere Lichtbündel von der anderen Seite zuge- leitet wird. 2. Spiegelkörper nach Anspruch i, da- durch gekennzeichnet, daß die Reflexions- werte der Spiegelflächen so bestimmt sind, daß jedes durch einen Bezirk einfallende Lichtbündel durch alle Austrittsbezirke mit gleichen Anteilen hindurchgeht. 3. Spiegelkörper nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Spie- gelflächen mit verschiedenen Reflexions- werten in einer gemeinsamen Ebene an- geordnet sind. ,l. Spiegelkörper nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämt- liche teilweise spiegelnden Flächen jeweils auf beiden Seiten den gleichen Reflexions- bzw. Durchlässigkeitswert aufweisen. 5. Spiegelkörper nach Anspruch i, ge-

kennzeichnet durch eine derartige Ausbildung, daß die in einem Teil auftretende, Parallelverschiebung der Lichtbündel im anderen Teilaufgehoben ist. 6. Spiegelkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei zueinander symmetrischen Hälften aufgebaut ist. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Eintrittsöffnung des Spiegelkörpers eine vorzugsweise stetig veränderliche Blende .angeordnet ist, die die Gestalt eines Quadrates besitzt, dessen Kanten unter ¢5' zu den Grenzen der Bezirke verlaufen. B. Verwendung eines Lichtteilungsk,5rpers nach einem der Ansprüche i bis y für Zwecke der Farbenphotographie, insbesondere auf Linsenrasterfilin.