DE3611380A1 - Rotating mirror shutter for a moving picture camera - Google Patents

Abstract

The rotating mirror shutter of a moving picture camera consists of silicon, preferably of single crystal highest grade silicon, as a result of which the device is economical to manufacture but provides the best optical quality and dimension stability with the smallest possible statically and dynamically completely balanced masses. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Umlauf-Spiegelblende für Laufbild-Filmaufnahme­ kameras gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. Aus der Forderung, dass bei jedem Umlauf der Spiegelblende der Aufnahmestrahlengang genau einmal unter­ brochen und zum Sucherstrahlengang ausgespiegelt wird, ergibt sich zwangsläufig ein zur Drehachse unsymmetrischer Umriss der Spiegelblende. Die hiervon herrührende Unwucht führt beim Betrieb der Kamera zu Vibrationen, die nachteilig sowohl für die erzielbare Bildschärfe als auch für die akustische Laufruhe der Kamera sind. Eine Auswuchtung ist deshalb üblich, die jedoch nur statisch ganz dagegen dynamisch nur dann möglich war, wenn zusätzliche Masse angebracht wurde, weil der für ein einziges Gegengewicht zum statischen und dynamischen Auswuchten geeignete Platz nicht vorhanden ist.The invention relates to a rotating mirror diaphragm for motion picture film recording cameras according to the preamble of claim 1. From the requirement that at each turn of the mirror diaphragm the exposure beam path exactly once broken and reflected to the viewfinder beam path, inevitably results an outline of the mirror diaphragm asymmetrical with respect to the axis of rotation. The one of them resulting imbalance leads to vibrations when operating the camera, which is disadvantageous both for the achievable image sharpness and for the acoustic smoothness of the camera. Balancing is therefore common, but only static on the other hand, dynamic was only possible if additional mass was attached was because of a single counterweight to the static and dynamic Balancing suitable space is not available.

Eine sich anbietende Verringerung der Materialstärke des Spiegels findet dort ihre Grenze, wo eine Spiegelverformung Lage und Güte des im Sucherstrahlengang zu entwerfenden Bildes beeinträchtigt.An obvious reduction in the material thickness of the mirror takes place there their limit where a mirror deformation location and quality of that in the finder beam impaired image to be designed.

Die deutsche Patentschrift 28 29 999 weist deshalb bereits einen anderen Weg zur Verringerung der Unwucht der Spiegelblende durch Wahl eines bezogen auf Festigkeit und Steifigkeit leichteren Materials, nämlich Glaskohle, womit bereits eine beträchtliche Verringerung des Spiegelgewichts, eine verbesserte Wuchtbarkeit und damit eine Verringerung der insgesamt umlaufenden Massen erzielt werden konnte.The German patent 28 29 999 therefore already shows another way to reduce the imbalance of the mirror diaphragm by choosing one related to Strength and stiffness of lighter material, namely glass carbon, with what already a considerable reduction in the mirror weight, an improved one Balance and thus a reduction in the total circulating mass could be achieved.

Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, bei weiterer Ver­ ringerung der Unwucht des Spiegelkörpers und zusätzlich verbesserter Wuchtbar­ keit ausserdem eine Verbesserung der Formstabilitat und der sonstigen optischen Qualität der Spiegelblende bei wirtschaftlicher Herstellmöglichkeit zu erreichen.In contrast, the invention has set itself the task in further Ver reduction of the imbalance of the mirror body and additionally improved balancing also an improvement in the form stability and the other optical Quality of the mirror panel with economical manufacturing possibility too to reach.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe in erster Linie durch die in Anspruch 1 angegebenen Massnahmen. Weitere, zur Lösung der gestellten Aufgabe beitragende Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. The invention solves the stated problem primarily by the one in claim 1 specified measures. Further contributors to the solution of the task Features of the invention are the subject of the dependent claims.  

Die Verwendung von Silizium bietet den Vorteil, dass der aussergewöhnlich hohe Elastizitätsmodul dieses Materials geringere Dickenabmessungen und damit gerin­ gere Massen für die gleiche Steifigkeit erforderlich macht. Monokristallines Reinstsilizium ist darüber hinaus zu einer ausgezeichnet glatten Fläche polier­ bar, was höchste optische Qualität bei kostengünstiger Fertigung erlaubt. Diese wird zudem durch den Umstand sehr begünstigt, dass monokristallines Reinstsili­ zium als häufig gebrauchtes Ausgangsmaterial zur Herstellung mikroelektronischer Schaltungen relativ billig und in bester Oberflächenqualität zur Verfügung steht. Das Material ist zudem von sich aus weitestgehend spannungsfrei.The use of silicon has the advantage of being exceptionally high The elastic modulus of this material is smaller and therefore less thick requires more masses for the same rigidity. Monocrystalline Ultrapure silicon is also polished to an excellent smooth surface bar, which allows the highest optical quality with cost-effective production. These is also very favored by the fact that monocrystalline ultra-pure Zium as a widely used starting material for the production of microelectronic Circuits available relatively cheaply and in the best surface quality stands. The material is also largely tension-free on its own.

Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 4 tragen zur Spannungsfreiheit und damit auch zur Formstabilität der Spiegelblende bei. Der den Spiegel unmittelbar tragende Flansch besteht aus dem gleichen Material, dadurch wird ein nachträgliches Verspannen durch unterschiedliche Wärmeausdehnung vermieden. Dazu trägt weiter bei, dass das eigentliche Spiegelsubstrat mit keinem anderen Körper in Be­ rührung kommt und mit dem Flansch aus gleichem Material auch nur über eine speziell ausgebildete Klebeverbindung, bei der die Berührungsfläche zwischen Spiegelsubstrat und Flansch klebstofffrei bleibt.The features of claims 2 to 4 contribute to the absence of voltage and thus also to the shape stability of the mirror panel. The one directly supporting the mirror Flange is made of the same material, which makes it a subsequent one Tensioning due to different thermal expansion avoided. This contributes further at that the actual mirror substrate with no other body in Be comes and with the flange of the same material only one specially designed adhesive connection, in which the contact surface between The mirror substrate and flange remain adhesive-free.

Durch die Möglichkeit der Fertigung dünner Blenden können diese nunmehr auch für Strahlengangsquerschnitte gefertigt werden, die bisher mit einer Spiegel- Umlaufblende praktisch nicht erzielbar waren. Die Grenze wird hier eher von den Abmessungen des erhältlichen Ausgangsmaterials gesetzt. Zur Lösung auch dieses Problems lässt sich nach Anspruch 5 überraschender Weise ein brauch­ barer Querschnitt erreichen.Due to the possibility of manufacturing thin panels, these can now also for beam cross sections that were previously manufactured with a mirror Circulating aperture were practically unattainable. The limit here is rather from the dimensions of the available raw material. To the solution too this problem can be surprisingly useful according to claim 5 reachable cross section.

Das erfindungsgemäss gewählte Silizium für die Spiegelblende kann vorteilhafter­ weise gleich als Grundbestandteil elektronischer und/oder optoelektronischer Bauelemente dienen. So kann auf dem Substratkörper der Spiegelblende aus Sili­ zium direkt ein Fotosensor und/oder ein ganzer Schaltkreis in integrierter Bauweise aufgebracht sein, d.h unter Verwendung des Siliziums als funktionellen Bestandteils des Fotosensors bzw. des betreffenden Schaltkreises. Diese Ausbil­ dung ist vorteilhaft nicht nur bei einer Spiegel-Umlaufblende, sondern bei einem beweglichen Spiegel für eine Aufnahmekamera schlechthin. The silicon chosen according to the invention for the mirror diaphragm can be more advantageous as the basic component of electronic and / or optoelectronic Components serve. So can on the substrate body of the mirror diaphragm made of Sili zium directly a photo sensor and / or an entire integrated circuit Be applied construction, i.e. using the silicon as a functional Part of the photo sensor or the circuit concerned. This training dung is advantageous not only with a mirror cover, but also with a movable mirror for a recording camera par excellence.  

Weitere Merkmale der Erfindung sowie die dadurch erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen erläutert ist. Es zeigenFurther features of the invention and the advantages achieved thereby result itself from the following description, in which an embodiment of the Invention is explained with reference to the drawings. Show it

Fig. 1 einen Schnitt durch die Spiegel-Umlaufblende mit Halter, Fig. 1 shows a section through the mirror rotating shutter with holder,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Spiegelblende mit angeklebtem Flansch, Fig. 2 is a plan view of the mirror shutter-adhered flange,

Fig. 3 einen abgewandelten Umriss einer Spiegelblende, Fig. 3 shows a modified outline of a mirror diaphragm,

Fig. 4 die Schnittdarstellung zu Fig. 3. Fig. 4 is a sectional view to FIG. 3.

Gemäss Fig. 1 ist in einer Hülse 10 über Wälzlager 12 eine Welle 14 drehbar gelagert. Die Welle 14 ist über ein an ihrem einen Ende befestigtes, gezahntes Antriebsrad 16 antreibbar. Am anderen Ende ist mit der Welle 14 ein Aufnahme­ körper 18 fest verbunden. In eine Vertiefung 20 desselben ist ein Flansch 22 eingepasst, der mit einem Substratkörper 24 verbunden ist, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Der Flansch 22 und der Substratkörper 24 bestehen beide aus dem gleichen Material, nämlich Silizium, bevorzugt monokristallinem Reinstsilizium, wie es als Ausgangsmaterial zur Herstellung mikroelektronischer Schaltungen gebräuchlich ist. In diesem Zustand besitzt es bereits eine ausgezeichnete optische Oberflächenqualität, so dass nach einer Oberflächen­ verspiegelung der Fläche 26 des Substratkörpers 24 ein optisch hochwertiger Spiegel gegeben ist. Gehalten wird der Flansch 22, und damit der mit ihm ver­ bundene Substratkörper 24, durch eine Platte 28, die von einer Schraube 30 gegen den Flansch 22 gezogen wird.As shown in FIG. 1 is supported in a sleeve 10 through bearings 12, a shaft 14 rotatably. The shaft 14 can be driven via a toothed drive wheel 16 fastened at one end. At the other end, a receiving body 18 is firmly connected to the shaft 14 . A flange 22 , which is connected to a substrate body 24 , is fitted into a recess 20 thereof, as will be explained in more detail below. The flange 22 and the substrate body 24 both consist of the same material, namely silicon, preferably high-purity monocrystalline silicon, as is customary as a starting material for the production of microelectronic circuits. In this state, it already has an excellent optical surface quality, so that after a surface mirroring of the surface 26 of the substrate body 24, there is an optically high-quality mirror. The flange 22 is held , and thus the substrate body 24 connected to it , by a plate 28 which is pulled by a screw 30 against the flange 22 .

Durch folgende Besonderheiten der Befestigung wird auch unter ungünstigen Temperaturverhältnissen sichergestellt, dass keine Verspannung und damit Verformung der Spiegel-Umlaufblende eintreten kann. Zum einen ist die Vertiefung 20 weniger tief als der Flansch 22 dick ist, so dass der Substratkörper 24 den Aufnahmekörper 18 nicht berührt, sondern diesem unter Freilassung eines Abstands 32 gegenüberliegt. Ferner ist die Verbindung zwischen Flansch 22 und Substrat­ körper 24 nur an einigen Stellen vorhanden, nämlich dort, wo Durchbrechungen 34 im Flansch 22 dem Substratkörper 24 gegenüberliegen. Ein Klebstoff 36 ist in die Durchbrechungen 34 eingebracht worden, nachdem der Flansch 22 zur Anlage an den Substratkörper 24 gebracht worden ist. Auf diese Weise haftet der Kleber 36 nur in den Durchbrechungen 34 des Flansches 22 und den Flächenbereichen des Substratkörpers 24, die den Durchbrechungen 34 ausgesetzt sind. Durch das Fehlen einer grossflächigen Berührung können Schwund- oder sonstige Spannungs­ erscheinungen im Klebstoff nach dem Aushärten keine Verspannung auf den Sub­ stratkörper 24 übertragen. The following special features of the attachment ensure, even under unfavorable temperature conditions, that no distortion and thus deformation of the mirror cover can occur. On the one hand, the depression 20 is less deep than the flange 22 is thick, so that the substrate body 24 does not touch the receiving body 18 , but rather lies opposite it, leaving a distance 32 . Furthermore, the connection between flange 22 and substrate body 24 is only present in some places, namely where openings 34 in flange 22 are opposite substrate body 24 . An adhesive 36 has been introduced into the openings 34 after the flange 22 has been brought into contact with the substrate body 24 . In this way, the adhesive 36 only adheres to the openings 34 in the flange 22 and the surface areas of the substrate body 24 which are exposed to the openings 34 . Due to the lack of a large-area contact, shrinkage or other stress phenomena in the adhesive after hardening do not transmit tension to the substrate body 24 .

Die durch die Wahl von Silizium geringe Masse einer formstabilen Spiegelblende erlaubt eine sonst kaum mögliche statische und dynamische Auswuchtung mittels eines einzigen Gegengewichtes in der Spiegelebene. Im dargestellten Beispiel dient die Platte 28 zugleich als einziges Gegengewicht zum exzentrischen Substratkörper 24. Mittels der Hülse 10 ist die gesamte gezeigte Anordnung so in dem Grundkörper einer im übrigen nicht dargestellten Laufbild-Filmaufnahme­ kamera gehalten, dass der oberflächenverspiegelte Bereich des Substratkörpers 24 abwechselnd in den Aufnahmestrahlengang der Kamera eintritt, um einen Sucher­ strahlengang daraus abzuzweigen, und wieder zur Aufnahme freigibt, was meist sehr nahe an einem Aufnahmeobjektiv zu geschehen hat. Die deshalb beschränkten Platzverhältnisse machen die Auswuchtung gewöhnlich so schwierig.The low mass of a dimensionally stable mirror diaphragm due to the choice of silicon allows an otherwise hardly possible static and dynamic balancing by means of a single counterweight in the mirror plane. In the example shown, the plate 28 also serves as the only counterweight to the eccentric substrate body 24 . By means of the sleeve 10 , the entire arrangement shown is held in the base body of a motion picture film recording camera (not otherwise shown) in such a way that the surface-mirrored region of the substrate body 24 alternately enters the recording beam path of the camera in order to branch a viewfinder beam path out of it, and again for recording releases what usually has to happen very close to a taking lens. The limited space available therefore usually makes balancing so difficult.

Für besonders grosse, auszuspiegelnde Strahlengangsquerschnitte kann man von einer durch die strichpunktierte Linie 52 der Fig. 3 und 4 angedeutete Aus­ gangsform einer Siliziumscheibe ausgehen. Sie wird zu einem Substratkörper 50 zugeschnitten, dem zu einer Halbkreisform nur die mondsichelförmigen Eckab­ schnitte 54 fehlen. Damit lässt sich über einen Winkel, der von den gedachten Randlinien 56 eingeschlossen ist, eine Ausspiegelung bis zu einem Halbmesser erzielen, der grösser als der Halbmesser der Ausgangsform 52 ist.For particularly large beam path cross-sections to be mirrored, one can assume an initial shape of a silicon wafer indicated by the dash-dotted line 52 in FIGS . 3 and 4. It is cut into a substrate body 50 , which only the crescent-shaped Eckab sections 54 are missing for a semicircular shape. Thus can be over an angle which is enclosed by the imaginary boundary lines 56, achieve a reflecting out to a radius which is greater than the radius of the initial shape 52 is.

Claims (8)

1. Umlauf-Spiegelblende für eine Laufbild-Filmaufnahmekamera zum zeitlich unterbrochenen Ausspiegeln eines Sucherstrahlengangs aus einem Aufnahme­ strahlengang, bestehend aus einem oberflächenverspiegelten Substratkörper mit zur Drehachse unsymmetrischem Umriss und einem den Substratkörper tragenden Halter, dadurch gekennzeichnet, dass der oberflächen­ verspiegelte Substratkörper (24) aus Silizium besteht.1. Circular mirror diaphragm for a motion picture film recording camera for the time-interrupted mirroring of a viewfinder beam path from a recording beam path, consisting of a surface-mirrored substrate body with an asymmetrical contour to the axis of rotation and a holder carrying the substrate body, characterized in that the surface-mirrored substrate body ( 24 ) Silicon is made. 2. Spiegelblende nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (18, 22) des Substratkörpers mehrteilig ist, wovon wenigstens ein mit dem oberflächenverspiegelten Substratkörper (24) unmittelbar verbundener Teil (22) ebenfalls aus Silizium besteht.2. Mirror diaphragm according to claim 1, characterized in that the holder ( 18 , 22 ) of the substrate body is in several parts, of which at least one part ( 22 ) directly connected to the surface-mirrored substrate body ( 24 ) also consists of silicon. 3. Spiegelblende nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem oberflächenverspiegelten Substratkörper (24) unmittelbar ver­ bundene Teil des Halters (18, 22) ein mit einer ebenen Fläche am Substratkörper (24) anliegender Flansch (22) ist, der mit in die Anlagefläche mündenden Durch­ brechungen (34) versehen ist, und dass die Verbindung zwischen dem Flansch (22) und dem Substratkörper (24) durch einen Kleber (36) hergestellt ist, der einer­ seits am Flansch (22) in dessen Durchbrechungen (34) unter Freilassung von dessen Anlagefläche und andererseits am Substratkörper (24) nur an den den Durchbrechungen (34) des Flansches (22) ausgesetzten Flachenbereichen haftet.3. mirror diaphragm according to claim 2, characterized in that with the surface-mirrored substrate body ( 24 ) directly connected part of the holder ( 18 , 22 ) with a flat surface on the substrate body ( 24 ) is adjacent flange ( 22 ) with in the contact surface opening through openings ( 34 ) is provided, and that the connection between the flange ( 22 ) and the substrate body ( 24 ) is made by an adhesive ( 36 ) which is on the one hand on the flange ( 22 ) in the openings ( 34 ) while leaving its contact surface and on the other hand adhering to the substrate body ( 24 ) only to the flat areas exposed to the openings ( 34 ) of the flange ( 22 ). 4. Spiegelblende nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Flansch (22) aus Silizium in eine Vertiefung (20) eines Aufnahmekörpers (18) des Halters (18, 22) so eingepasst ist, dass der Substratkörper (24) ausser Berührung mit dem Aufnahmekörper (18) bleibt. 4. mirror diaphragm according to one of claims 2 or 3, characterized in that the flange ( 22 ) made of silicon in a recess ( 20 ) of a receiving body ( 18 ) of the holder ( 18 , 22 ) is fitted so that the substrate body ( 24 ) remains out of contact with the receiving body ( 18 ). 5. Spiegelblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass zur Erzielung grosser auszuspiegelnder Strahlengangquerschnitte der oberflächenverspiegelte Substratkörper (50) aus einer Halbkreisscheibe grösstmöglichen Durchmessers unter Weglassung mondsichel­ förmiger Eckabschnitte der Halbkreisscheibe zugeschnitten ist.5. Mirror diaphragm according to one of the preceding claims, characterized in that the surface-mirrored substrate body ( 50 ) is cut from a semicircular disk of the largest possible diameter with the omission of crescent-shaped corner sections of the semicircular disk to achieve large beam path cross-sections to be mirrored. 6. Spiegelblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der oberflächenverspiegelte Substratkörper (24, 50) aus monokristallinem Reinstsilizium besteht.6. Mirror diaphragm according to one of the preceding claims, characterized in that the surface-mirrored substrate body ( 24 , 50 ) consists of monocrystalline high-purity silicon. 7. Spiegelblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Silizium des oberflächenverspiegelten Substratkörpers (24, 50) funktionsmässiger Grundbestandteil elektronischer und/ oder optoelektronischer Bauteile, z.B. eines Fotosensors und/oder einer Schaltung ist.7. Mirror diaphragm according to one of the preceding claims, characterized in that the silicon of the surface-mirrored substrate body ( 24 , 50 ) is the functional basic component of electronic and / or optoelectronic components, for example a photo sensor and / or a circuit. 8. Beweglicher Spiegel fur eine Aufnahmekamera, dadurch gekenn­ zeichnet, dass er aus Silizium besteht, das funktionsmässiger Grundbestandteil elektronischer und/oder optoelektronischer Bauteile, z.B. eines Fotosensors und/oder einer Schaltung ist.8. Movable mirror for a recording camera, characterized thereby shows that it consists of silicon, the functional basic component electronic and / or optoelectronic components, e.g. a photo sensor and / or a circuit.