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Photographische Kamera mit Spiegelobjektiv Farbenphotographie bürgert
sich mehr und mehr ein und begründet das gesteigerte Bedürfnis nach einer Kamera,
die vollkommen natürliche Farben liefert. Diese Bedingung läßt sich mit den bisher
verwendeten optischen Objektiven nicht erfüllen; bei letzteren wird eine genügende
Farbreproduktion aus folgenden Gründen nicht erreicht: i. Wegen der chromatischen
Abweichung, die hervorgerufen wird durch die verschiedenen Brechungsindizes in bezug
auf die verschiedenen Wellenlängen der die Objektive bildenden Linsen, woraus sich
ergibt, daß der Fokus der verschiedenen Farben nicht koinzidiert; a. Wegen der Änderung
des Lichtes oder besser der Schatten auf Grund der Tatsache, daß den gleichen optischen
Weg nehmende Strahlen durch Linsen verschiedener Dicke gehen, woraus resultiert,
ciaß in den Strahlen, welche durch die verschiedenen Punkte der Linse gegangen sind,
die Verhältnisse zwischen den verschiedenen Lichtintensitäten beim Auftreffen auf
die photographische Platte unterschiedlich sind.
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Der ersterwähnte Übelstand wird behoben durch eine Korrektion mit
Hilfe von achromatischen und apochromatischen Linsen; indessen lehrt die Theorie,
daß diese Korrektion lediglich bis auf zwei oder drei Wellenlängen ausreicht. Das
Resultat ist das sog. zweite Spektrum.
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Die Beseitigung des an zweiter Stelle erwähnten Übelstandes ist noch
schwieriger wegen des Umstandes, daß die verschiedenen, für die Objektivlinse verwendeten
Gläser einen variablen Absorptionskoeffizienten aufweisen, entsprechend den verschiedenen
Wellenlängen.
Eine genügende Beseitigung von chromatischen Abweichungen
kann erreicht werden, wenn man die Linsen durch Spiegel ersetzt, in welchen keine
Farbdeformation mehr stattfindet, da der Reflexionskoeffizient bezüglich der verschiedenen
Wellenlängen als gleich angenommen werden kann.
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Diese Methode scheiterte bisher an der Tatsache der Schwierigkeit,
die Bilddeformationen, welche durch ein Spiegelsystem hervorgerufen werden, korrigieren
zu können.
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Zweck der Erfindung ist, diese Schwierigkeiten zu beseitigen.
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Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen a) Wenn man auf einen
konvergierenden sphärischen Spiegel einen Schnitt einer geraden Linie mit Hilfe
eines Strahles projiziert, der in einer Ebene gelegen ist, welche sich nicht durch
die Hauptachse des Spiegels erstreckt, dann wird der genannte Linienschnitt längs
einer Kurve deformiert; b) wenn man auf einen divergierenden sphärischen Spiegel
denselben Schnitt einer geraden Linie ebenfalls mit Hilfe eines Strahles projiziert,
der in einer Ebene liegt, die sich nicht durch die Hauptachsen erstreckt, so wird,
vorausgesetzt, daß der Krümmungsradius des Spiegels in bezug auf den Radius des
ersterwähnten Spiegels geeignet gewählt ist, der Linienschnitt längs einer Kurve
deformiert, welche zur ersterwähnten Kurve in bezug auf den Ausgangslinienschnitt
symmetrisch ist.
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Die Erfindung bedient sich einer geeigneten Kombination von Spiegeln,
die von der obigen Überlegung abgeleitet ist. Durch Reflexion eines Strahles mittels
eines konvergierenden sphärischen Spiegels und eines inReihe mit diesem angeordneten
divergierenden sphärischen Spiegels, deren Hauptachsen nicht parallel sind, und
die ein bestimmtes Verhältnis zwischen ihren Fokuslängen (fokalen Abständen) haben,
ist es möglich, einen bestimmten gegenseitigen Abstand der beiden Spiegel festzulegen,
derart, daß auf einer geeignet angeordneten Ebene ein reales, dem Aufnahmeobjekt
ähnliches Bild entworfen werden kann.
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Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar
Fig. i und 2 einen. Längsschnitt und eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen photographischen
Kamera, Fig.3 den Strahlenverlauf bei der Abbildung eines gegebenen Objekts auf
einer photographischen Platte nach dem Erfindungsvorschlag, Fig. 4 den Strahlengang
der verschiedenen Strahlen von der Eintrittsöffnung bis zur photo-. graphischen
Platte.
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Die Kamera arbeitet grundsätzlich nach dem Prinzip, bei welchem ein
reelles Bild kleineren Maßstabes an der einer Lichteintrittsöffnung gegenüberliegenden
Wandung ohne Verwendung von Linsen oder Spiegeln entworfen wird, wobei also die
Bilderzeugung lediglich durch das erwähnte Lichteintrittsloch erfolgt.
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Die Erfahrung lehrt, daß eine solche Kamera bei gleichbleibendem Querschnitt
der Lichteintrittsöffnung mit zunehmender Kameralänge eine Verbesserung der Bildschärfe
ergibt. Das erfindungsgemäße Spiegelsystem schafft die Möglichkeit der Erzeugung
der Bilder mit einer Schärfe, die sonst, bei Kameras ohne Spiegel, nur durch größere
Kameralänge erzielt werden kann.
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Gemäß den Zeichnungen verläuft der Strahl von dem Objekt durch eine
Lichteintrittsöffnung i (Fig.3) und trifft einen konvergierenden (konkaven) Spiegel
2, dessen Hauptachse mit der Achse der Eintrittsöffnung i nicht koinzidiert.
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Der sphärische konvergierende Spiegel 2 reflektiert das Licht gegen
einen divergierenden (konvexen) ' Spiegel 3 der ebenfalls sphärische Form hat.
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Die Hauptachse des Spiegels 3 ist geneigt sowohl gegenüber der Achse
des Spiegels 2 als auch gegen-' über der Achse der Eintrittsöffnung. Die von dem
Spiegel 3 reflektierten Strahlen werden auf die photographische Platte 4 geworfen,
die in einer in bezug auf die Achse des Lichteintrittsschlitzes und auf die Achsen
der beiden sphärischen Spiegel geneigten Ebene angeordnet ist. Die Neigung der Spiegel
zueinander und bezüglich der Ebene der photographischen Platte ist so gewählt, daß,
soweit als möglich, die folgenden Bedingungen erfüllt werden.
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i. Die Symmetrieachse des nach der Reflexion durch die zwei Spiegel
auf die photographische Platte fallenden Lichtbündels koinzidiert mit der Symmetrieachse
der photographischen Platte; 2. der Strahlengang der verschiedenen von der Lichteintrittsöffnung
zur photographischen Platte gehenden Strahlen ist der gleiche (Fig. 4).
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Diese Bedingungen werden mit hinreichender Genauigkeit erfüllt durch
die Wahl eines entsprechenden Krümmungsverhältnisses der beiden Spiegel und durch
Wahl entsprechender Neigungswinkel der Hauptachsen der beiden Spiegel und der Senkrechten
zur photographischen Platte in bezug auf die Achse der Eintrittsöffnung.
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Die Wahl geeigneter Proportionen der Spiegel und der Neigungswinkel
gewährleistet die Ausschaltung einer Bildverzerrung. Bekanntlich wird das von einem
sphärischen Spiegel entworfene Bild dem Objekt nicht ähnlich, es sei denn, daß es
unendlich klein ist.
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Um ein wahrheitsgetreues Bild des Objekts zu erhalten, werden erfindungsgemäß
ein konvergierender (konkaver) und ein divergierender (konvexer) . Spiegel verwendet,
wobei diese Spiegel zueinander geneigt sind und ein geeignetes Verhältnis zwischen
ihren Fokuslängen (fokalen Distanzen) aufweisen. Überdies werden die Spiegel derart
angeordnet, daß die Achse eines ankommenden Strahles mit den Achsen der Spiegel
nicht koindiziert.
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Das Verhältnis der Fokuslängen (fokalen Distanzen) der beiden Spiegel
und ihre gegenseitige Neigung sind so, daß sie sich in bezug auf die Deformationen,
die ein konvergierender, bzw. ein divergierender Spiegel gemäß den Bemerkungen unter
a und b hervorrufen, ergänzen, d. h. ausgleichen.
Die
Kamera gemäß der Erfindung bietet gegenüber den bekannten Kameras den Vorteil, daß
sie genau fokusierte Bilder sowohl von Aufnahmeobjekten in geringer Entfernung (sogar
von wenigen Zentimetern), wie von unendlich entfernten Objekten liefert, ohne daß
zusätzliche Maßnahmen getroffen werden müssen. Folgerichtig zeigen mit der erfindungsgemäßen
Kamera gemachte Aufnahmen eine Tiefenwirkung, die naturgetreuer ist als die mit
Stereokameras erreichbare.
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Mit der erfindungsgemäßen Kamera können irgendwelche Objekte mit einer
Aufnahmeentfernung von sogar weniger als io cm bis zur Aufnahmeentfernung unendlich
ohne besondere Vorkehrungen einwandfrei fokusiert durchgeführt werden. Außerdem
ist es möglich, mit einer erheblichen Vergrößerung Aufnahmen von Objekten zu machen,
die ganz nahe aufgestellt sind, beispielsweise von Briefmarken u. dgl.; es ist dabei
lediglich erforderlich, eine geeignete konvergierende Linse zu verwenden, die eine
Fokuslänge (fokale Entfernung) in der Größenordnung von 4 bis 5 cm aufweist und
die vor die Lichteintrittsöffnung der Kamera gesetzt wird, wobei sich das Objekt
ungefähr im Fokus dieser zusätzlichen Linse befindet.
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Unter diesen Bedingungen wird weiterhin eine fokale Tiefe von ungefähr
i cm erreicht, so daß es möglich ist, bei dieser Entfernung reliefartige Objekte
zu photographieren, was mit den bekannten Kameras unmöglich war.
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Die für diesen Zweck verwendeten Linsen sind äußerst billig; denn
sie müssen vom optischen Standpunkt aus in Anbetracht der geringen Größe der Eintrittsöffnung,
vor der sie stehen, nicht genau gepaßt sein. Die erzielten Aufnahmen sind, wenn
die Objekte in einer Entfernung der Größenordnung von beispielsweise 4 cm angeordnet
sind, erheblich vergrößert und sehr genau.
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Auf diese Weise und durch Verwendung von Spiegeln der im Beispiel
angegebenen Größe läßt sich noch eine Fokustiefe von ungefähr i cm erreichen. Es
leuchtet ein, daß auch eine stärkere Vergrößerung erzielbar ist, wenn man an Stelle
einer Linse ein System von in einem geeigneten Rahmen montierten Linsen verwendet.
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Ferner ist es verständlich, daß, um verschiedene Vergrößerungen zu
erzielen, das Gerät statt nur mit einer einzigen zusätzlichen Linse, mit einer Mehrzahl
von zusätzlichen Linsen verschiedener Fokuslänge (fokalen Abstandes) oder Brennweite
ausgerüstet sein kann.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß sowohl im Fall der Durchführung gewöhnlicher
photographischer Aufnahmen, wie auch im Fall der Durchführung von Aufnahmen bei
sehr kleinem Abstand, unter Zuhilfenahme einer zusätzlichen konvergierenden Linse
eine vollkommene Parallelität zwischen der Stirnfläche der Kamera und dem Aufnahmeobjekt
nicht erforderlich ist. Dieses befriedigende Resultat findet seine Erklärung in
der beträchtlichen fokalen Tiefe der Kamera.
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Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Kamera ist die Ausschaltung
aller störenden Reflexionen an den Innenwandungen des Tubus, der den Strahlenweg
von der Eintrittsöffnung zu dem konvergierenden Spiegel bestimmt. Zu diesem Zweck
ist, wie aus Fig. i ersichtlich, hinter der rechteckigen Lichteintrittsöffnung i
koaxial eine ebenfalls rechteckige Öffnung 5 vorgesehen; zwischen diesen beiden
Lichteintrittsöffnungen i und 5 befindet sich eine Kammer 6, deren Querschnitt wesentlich
größer ist als jener der beiden Öffnungen i und 5. Diese Kammer ist innenwandig
vollkommen geschwärzt, um zu verhindern, daß irgendwelche schädliche Strahlen reflektiert
und auf den Spiegel e geworfen werden. Um eine völlige Ausnutzung des Lichteinfalles
zu gewährleisten, ist der Spiegel 3 in seinem Umfang beträchtlich größer als der
Spiegel 2.
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Nach dem gezeichneten Beispiel ist der konvergierende Spiegel 2 in
einem Rahmen montiert, dessen Größe 17 X 28 mm beträgt. Der Rahmen des divergierenden
Spiegels hingegen hat 22 X 28 mm. Das Verhältnis der Brennweiten (Fokuslängen) der
zwei Spiegel ist 2 :3.
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Fig. i zeigt den Querschnitt einer erfindungsgemäßen, mit Spiegel
ausgerüsteten Kamera von der Größe einer Kleinbildkamera üblicher Bauart. Es ist
ersichtlich, daß der optische Teil der Kamera erheblich verkleinert ist bei, Vereinfachung
der Konstruktion und Verringerung der Herstellungskosten. Wie schon erwähnt, beträgt
das Verhältnis der Fokuslängen (Brennweiten) des konvergierenden Spiegels und des
divergierenden Spiegels 2 : 3.
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Die erfindungsgemäße Kamera ist, wie in der Einleitung erwähnt, in
erster Linie zur Herstellung von Farbphotographien bestimmt. Sie eignet sich aber
ebenso vorteilhaft für Aufnahmen auf gewöhnlichen Filmen, wobei sie die Grauwerte
naturgetreuer liefert, als die üblichen Kameras.
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Selbstverständlich kann das an Hand einer photographischen Kamera
erläuterte Prinzip auch bei Kinematographen Verwendung finden.