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Verfahren und Vorrichtungen zum Beeinflussen der Bildschärfe beim
optischen Abbilden Bei der -optischen Abbildung mehrerer Gegenstände, z. B. für
photographische Zwecke, wird @es oft nachteilig- empfunden; däß nur ;eine Objektebene
i, der Bildebene scharf abgebildet wird, während Gegenstände in näherer oder weiterer
Entfernung unscharfe Bilder geben. Die bekannte Maßnahme, durch mehr,oder weniger
starkes Abblenden die Tiefenschärfe zu verbessern, ist nu; ein: Notbehelf, da hierdurch
@dieUnsichärfe nur verringert, aber nicht beseitmgt wird.
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Auch. der umgekehrte Fall kann vorkommen, wonach es erwünscht ist,
einzelne Gegenstände oder Teile von solchen unscharf .abzubilden, während die übrigen
Teile scharf erscheinen sollen. Ein solcher Fall liegt z. B. vor, wenn besondere
perspektivische Eindrücke mit dem gewonnenen Bild hervorgerufen werden sollen.
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Es ist zwar bekannt, zwei verschieden weit entfernte Objekte dadurch
in ein und derselben. Ebene scharf abzubilden, daß mittels ,einer zusätzlichen Linse
oder eines, H:ohlspiegels das eine der beiden Objekte in che dein aud-eiien Objekt
entsprechende Einstellebene des gemeinsamen Aufnahmeobjektivs abgebildet wird; dieses
Verfahren setzt jedoch besondere optische Mittel und ein sehr umständliches Justierverfahren
voraus und läßt sich daher in vielen Fällen 'nicht anwenden.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Tiefenschärfe
beim optischen Abbilden unter Vermeidung der envähn:-ten Mängel. Sie ist dadurch
gek Kennzeichnet, daß die Abbildung .der Gegenstände über Mehrfarbenfilter und planparallele
Platten aus Glas o..dgl. von verschiedener Dicke derart erfolgt, daß die Lichtwege
für .die Strahlen der verschiedenen Filterfarben ungleich lang sind.
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Sollen z. B. zwei Gegenstände, die sich in verschiedener Entfernung
befinden, mit gleicher Schärfe abgebildet werden, so, erfolgt
die
Abbildung dieser Gegenstände in zwei verschiedenen sich einander ausschließenden
Farben. Es ist hierbei gleichgültig, ob. die Gegenstände mit verscbie.denfarbigem
Licht angeleuchtet werden oder ob die Farben der Gegenstände selbst verschieden
sind und die Beleuchtung mit weißem Licht erfolgt. Wesentlich ist nur, daß die einzelnen
zum Abbilden der Gegenstände verwendeten Farben keine sich überdeckenden Spektralber.eiche
haben. Im Strahlengang der Abbildungsoptik sind *Farbenfilter angeordnet, denen
Durchlässigkeit den jeweils zur Anwendung kommenden S:pektralbereichen entspricht.
Weiterhin sind im Bildraum optische Mittel angeordnet, durch die die Lichtwege für
die verschiedenen Farben gleichgemacht werden, so daß die Schnittweiten für die
verschiedenen Strahlen ausgeglichen werden. hie optischen Mittel bestehen z. B.
aus ,planparallelen Platten aus Glas o. dgl. von verschiedener Dicke. Nacheiner
zweckmäßigen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die optischen Mittel
mit den Filtern vereinigt sein, so daß die verschieden dicken Filtergläser, die
zwischen Objektiv und Bildebene angebracht sind, den Ausgleich der Lichtwege vornehmen.
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Je nach dem in Betracht kommendern Anwendungsfall können die Filter
und Ausgleichsmittel zeitIkh nacheinander oder auch gleichzeitig angewandt werden;
in letzterem Fall ist das Mehrfarbenfilter als Raster- oder Streifenfilter oder
auch als ein Sektorenfilter ausgebildet, das im Bedarfsfall rotierendoder sonstwie
beweglich angeordnet ist.
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In der Zeichnung sind zwei b.eispielswense Ausführungsformen gemäß
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen die Abb. i und 2 ein Filter, das beispielsweise
aus vier Kreissiektoren zusammengesetzt ist, während in Abb.3 die Filter streif
eiförmig ,ausgebildet sind.
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Es sei an,.genommen, daß das eine Filter b aus blauem, das .andere
Filter r aus rotem Glas bestehen möge, wobei der blaue Teil dicker als der rote
sei. Wenn mm das Filter in den bildseitigen Strahlengang eines Objektivs von beispielsweise
5o-mm Brennweite gebracht wird und die Dicke der blauen Filterteile 4,3 mm, die
der roten 0,4 mm beträgt sowie wenn ferner im Bildfeld des Objektivs sich in i m
Abstand ein rot und in i o m Abstand !ein blau beleuchtetes Objekt befindet, dann
gelangen die von .dem entfernten Objekt kommenden blauen Lichtstrahlen nur durch
die 4,3 mm dicken blauen Filtersektoren, die vom näheren Objekt kommenden roten
Lichtstrahlen nur durch die 0,4m dicken roten Eiltersektoren zur Schicht.
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Beträgt die Brechungszahl beider Filtersektoren i, 5, so errechnet
sich der reduzierte Lichtweg durch die blauen Filtersektoren zu
der durch die roten Filtersektoren zu
Der Weg der blauen Strahlen ist daher um 2,85 - 0,27
= 2,58 mm gegenüber dem
der roten Strahlen verlängert, so. daß die bildseitige. Schnittweite der blauen
Strahlen um rund 2,6 mm größer ist als die der roten.
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Nach den Abbildungsgesetzen würde ohne Zwischensetzung der Filterscheiben
die Bildweite des i m entfernten roten Objekts etwa 52,6o mm und die des i ö m entfernten
blauen Objekts etwa 50,25 mm betragen. Tatsächlich verlängert sich aber wegen
der gemäß der Erfindung vorgeschalteten Filterscheiben die Bildweite für die roten
Strahlen um 0,27 mm auf 52,87 mm und die für die blauen Strahlen um 2,58
mm auf 52,83 mm. Die Bilder des blauen und des roten Objekts weiden somit praktisch
in der gleichen Bildweite von 52,85 mm erzeugt.
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Allgemein muß für eine Scharfeinstellung die Differenz der roduzierten
Dicken der beiden Filtergläser gleich sein derjenigen Bildw.eitendifferenz, die
ausgeglIcben werden soll.
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Die erfindungsgemäße Wirkung läßt sich in gleicher Weise auch dann
noch erreichen, wenn die Filtergläser z. B. aus Gründen einer gewünschten bestimmten
spektralen Durchlässigkeit, die ja durch d*Le Dicke der Filterscheibe gegeben ist,
gleich dick sind; man braucht dann..nur hinter ihnen farblose Gläser entsprechender
Dicke anzubringen.
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Nach dem obigen Beispiel können beispielsweise die roten und blauen
Sektoreneinheitlich 0,4 mm stark sein; die zum Ausgleich hinter den blauen Sektoren
anzuordnenden farblosen Gläser müssen dann -3,9 mm dick sein, um wieder die Gesamt(1icke
von 4,3 mm zu erreichen.
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Man kann natürlich auch einen Ausgleich beim roten Filterglas: vornehmen,
wenn dessen Dicke beispielsweise mit Rücksicht auf die spektraleDurchlä ssigkeit
geändert werden soll.
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Um zu vermeiden, daß durch die Stoßstellen zwischen dien einzelnen,
Filterteilen ungleichmäßige Lichtverteilungen hervorgerufen werden, kann das Mehrfarbenfilter
während der photographischen oder kinematographischen Aufnahme bewegt werden, beispielsweis.e
durch Drehung um seinen Mittelpunkt.
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Um einen stetig veränderbaren Lichtweg zu schaffen, ist es vorteilhaft,
an Stelle einer planparallielen Platte zwei sich zu einer solchen ergänzende Keile
zu benutzen, die gegeneinander senkrecht zur optischen Achse fein verschiebbar sind
(Abb.4).
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht nur auf zwei Objekte, die
sich in verschiedenen
Abständen vom Objektiv befinden, heschränkt;
sie kann vielmehr auch durch entsprechende Mehrfarbenfilter auch auf mehr als zwei
Objekte ausgedehnt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur mät Vorteil anzuwenden,
wenn verschiedene Gegenstände in verschiedenen Entfernungen vom Objektiv gleichzeitig
scharf abgebildet werden sollen,, sondern es ist sinngemäß auch anwendbar, wenn
verschiedene Gegenstände, die sich in gleichen Abständen befinden, oder Teile von
ihnen mit verschiedener Schärfe abgebildet werden sollen. Solche Fälle liegen z.
B. bei Trickbildern vor-; es können hier z. B. Teile von ein und. derselben Zeichnung
scharf und andere Teile unscharf abgebildet werden:, wenn dies zur Erzielung vors
künstlerischen: oder perspektivischen Wirkungen erwünscht ist. Es ist hierzu nur
notwendig, die betreffenden Teile der Zeichnung in verschiedenen Farben auszuführen.