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Einrichtung zum Zerlegen eines Strahlenbündels Die Erfindung betrifft
ein optisches System für Dreifarbenphotographie, bei dem die Verteilung des von
dem Objekt ausgehenden Strahlenbündels mittels spiegelnder Flächen erfolgt, die
beispielsweise dadurch gebildet werden, daß vier gleiche dreieckige Prismen zu einem
Würfel vereinigt werden.
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In Abb. z bis d. ist ein derartiges System schematisch in Verbindung
mit verschiedenen Objektiven dargestellt, welche die für die Farbenzerlegung erforderlichen
Eigenschaften besitzen. Das System besteht aus vier rechtwinkligen, dreieckigen
Prismen a, b, c, d, die zu einem Würfel vereinigt sind. Die Berührungsflächen
e, f, g, h sind so verspiegelt, daß die eintretenden Strahlen in drei Bündel unterteilt
werden, und zwar geht ein Bündel ohne Spiegelung gerade durch den Würfel hindurch,
während die reflektierten Strahlenbündel nur ein einziges Mal reflektiert werden.
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Bei bekannten Systemen kann man freilich die spiegelnden Flächen derart
anordnen, daß die Bilder eine gleiche Durchschnittsbelichtung erhalten. Man kann
aber in den einzelnen Bildern eine gleichförmige Belichtung nicht erzielen. Dies
ergibt sich daraus, daß die das Licht verteilenden Kanten und die diese Kanten bildenden
spiegelnden Flächen sämtlich gegenüber dem Lichtweg von der Systemmitte nach der
Mitte des Gesichtsfeldes hin geneigt sein müssen.
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Dieser Mangel wird dann verständlich, wenn man sich klarmacht, daß
sehr kleine Flächen des Gesichtsfeldes, die als Punkte betrachtet werden können,
nach jeder Richtung Lichtstrahlen aussenden, die unter gleichen Winkeln verlaufen
und deren Zahl oder Intensität von der Stärke ihrer Belichtung abhängt. Betrachtet
man beispielsweise einen Strahlenkegel, dessen Spitze in einem gewissen Punkte des
Gesichtsfeldes liegt, so hängt die Anzahl der Lichtstrahlen, die auf eine gewisse
Fläche einen Spiegel oder eine lichtdurchlässige Fläche treffen können, von dem
Scheitelwinkel über dieser Fläche ab.
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In dem in Abb. 5 dargestellten Schaubild ist die Herstellung eines
Bildes durch Spiegelung dargestellt. Die Buchstaben a. ß, stellen drei Punkte oder
kleine Flächen im Gesichtsfeld dar, von denen Strahlenbündel A, B, C ausgehen. Diese
Bündel treffen auf einen Spiegel o-oi beschränkter Abmessung. In den reflektierten
Strahlen liegt eine Linse L, durch die die von den einzelnen Punkten ausgehenden
Strahlen auf dem Schirm o. dgl. als Punkte abgebildet werden. Wie sich aus Abb.
5 ergibt, ist der Scheitelwinkel ß über dem Spiegel o-o:' auf dem durch die Linie
F-F
wiedergegebenen Gesichtsfeld wesentlich kleiner als der Scheitelwinkel
am Punkte y, der auf der gegenüberliegenden Seite des Gesichtsfeldes liegt, trotzdem
dieser Scheitelwinkel zu demselben Spiegel o-ol gehört. Der Scheitelwinkel a hat
einen mittleren Wert. Diese Scheitelwinkel können durch die Durchmesser der Strahlenbündel
b, c, a. ersetzt werden, und daraus ergibt sich, daß die Zahlen der von den
Punkten ß, y, a ausgehenden und auf den Spiegel treffenden Strahlen, die durch die
Linse L wieder in den Punkten ß1, y1 o1 des Schirmes s-s vereinigt werden, ungefähr
im Verhältnis b2 : e2 : a2 stehen. Wenn alle Punkte des Gesichtsfeldes gleich stark
belichtet sind, so ist doch die Lichtstärke der Abbildungen der Punkte nicht gleich,
sondern sie verändert sich angenähert im Ouadrat der Winkel über dem Reflektor,
deren Scheitel in den Punkten des Gesichtsfeldes liegen. Mithin ist die Lichtstärke
der einzelnen Punkte abhängig von der Neigung der Spiegelfläche zur Winkelstellung
der Punkte gegenüber dem Spiegel. Bei Systemen der in Rede stehenden Art müssen
geneigte durchlässige Flächen sowohl wie Spiegelflächen berücksichtigt werden.
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Die im vorstehenden beschriebene Sch«#ierigkeit tritt dann besonders
in Erscheinung, wenn zwei einander entgegengerichtete, also in verschiedenen Richtungen
geneigte Spiegel und ein oder mehrere nichtverspiegelte Teile verwendet werden,
dann können die verschiedenen Bilder in ihrer Lichtstärke auf verschiedenen Seiten
verschieden sein, so daß die Farben nicht richtig wiedergegeben werden.
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Um eine gleichmäßige und richtige Belichtung zu erhalten, muß man
soweit wie möglich die.Weite der von jeder Seite der Reflektoren austretenden Strahlenbündel
a, b, c ausgleichen. In den Zeichnungen ist veranschaulicht, wie dies bei
Verwendung von mehreren nach verschiedenen Seiten geneigten Spiegeln von annähernd
ringförmiger oder halbringförmiger Gestalt und von nahezu kreisförmigen Öffnungen
erreicht werden kann.
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Die Abb. 6 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele, mittels
deren drei Bilder hergestellt werden, deren Lichtstärke dem Objekt entspricht, so
daß die drei Bilder zu einem richtigen farbigen Bilde vereinigt werden können. Ebenso
wie in anderen Einrichtungen der in Rede stehenden Art kann dafür Sorge getragen
werden, daß die Durchschnittsbelichtung der drei Bilder gleich oder ungleich ist,
wie es für farbige Reproduktionen erforderlich ist. Beispielsweise kann man ein
Bild besonders lichtstark herstellen, ein anderes weniger lichtstark und ein drittes
wieder in anderer Lichtstärke. Abgesehen hiervon ist aber dafür Sorge zu tragen,
daß jedes einzelne Bild auf seiner ganzen Fläche gleichmäßig belichtet ist.
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In Abb. 6 bis 9 bedeuten die weißen Stellen durchsichtige Teile, die
schraffierten Flächent sind undurchsichtig und die schwarz angelegten Flächen s
sind spiegelnde, undurchsichtige Flächen. Die einander schneidenden Ebenen verlaufen
nahezu rechtwinklig nach den Linienzügen des Buchstabens h. Die spiegelnden Flächen
können von dünnen 1Jetallfolien gebildet werden, die in der dargestellten Weise
zurechtgeschnitten sind, um die erforderliche Fläche zu erhalten, um den auffallenden
Strahlenbündeln die erforderliche Weite zu geben und um den durchsichtigen Teilen
für die nicht reflektierten Strahlen die erforderliche Größe zu erteilen. Auch können
die spiegelnden Flächen von gelochten metallischen Scheiben gebildet werden, die
sich selbst tragen, also ein Prisma zu ihrer Unterstützung nicht benötigen. Sie
können außerdem auf Platten von Celluloid, Gelatine oder anderem durchsichtigen
Stoff unterstützt werden, und das ganze System kann in bekannter Weise in eine Flüssigkeit,
beispielsweise Öl oder Terpentin, eingetaucht sein, die in einem dünnwandigen, würfelförmigen
Gefäß aus Glas enthalten ist.
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In den Ausführungsbeispielen nach Abb. 6 und 7 liegt die Durchlaßöffnung
für das mittlereBild zentral zum System, um die sphärische Aberration zu beseitigen
oder sie wenigstens zu vermindern oder in dem Bilde gleichförmig zu machen. Denn
da die spiegelnden Flächen konzentrisch liegen, treten nur zentrale Strahlen durch
das Objektiv. Wenn auch in den Beispielen nach Abb. S und 9 eine spiegelnde Fläche
s in der mittleren Zone einer der sich schneidenden Ebenen liegt, so ist doch in
allen Fällen eine zu den spiegelnden Flächen und dem Objektiv konzentrische Durchtrittsöffnung
vorgesehen, die einer zentralen Durchtrittsöffnung gleichwertig ist.
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Um die Breite der durchtretenden Strahlenbündel zu regeln und so ein
gleichmäßig belichtetes Bild von jeder spiegelnden Fläche und von den durchgehenden
Strahlen zu erhalten, sind in den Ausführungsbeispielen nach Abb. 6 bis 9 gewisse
Teile t der einander schneidenden Ebenen bzw. der Endflächen der Prismen undurchsichtig
und nicht spiegelnd gemacht. Dies kann man beispielsweise dadurch machen, daß man
die entsprechenden Teile mit einer matten, schwarzen, undurchsichtigen Farbe schwärzt.
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Um die Erfindung näher zu erläutern, ist das Ausführungsbeispiel nach
Abb.6 in Abb. 1o näher behandelt.
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Der Pfeil A gibt die Richtung der auf das System fallenden parallelen
Hauptstrahlen an, während die Pfeile B und C die äußersten von
rechts
und links schräg einfallenden Lichtstrahlen andeuten. Die den Pfeilen B und
C
parallelen Strahlen schließen alle innerhalb des Gesichtsfeldes liegenden
schrägen Strahlen in sich ein.
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Die auf beiden Seiten des Würfels gezeichneten Ringe und die ovalen
elliptischen Figuren unterhalb des Würfels geben die tatsächlichen im Würfel gebildeten
Durchtrittsöffnungen wieder, die durch die verschiedenen Konturen der spiegelnden
Flächen für die Hauptstrahlen und für die unter dein größten Winkel von rechts und
links einfallenden Strahlen gebildet werden. Diese Durchtrittsöffnungen sind der
Deutlichkeit halber in die Verlängerung der austretenden Strahlen gelegt.
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Der Gesichtswinkel des Systems beträgt, wie ühlich, beiderseits des
Hauptstrahles 7'.
Die parallel zum Pfeil A eintretenden und auf den inneren
ringförmigen Spiegel e-el, e=-e° auffallenden Hauptstrahlen werden nach links reflektiert.
Sie werden begrenzt durch die schräg liegende Durchtrittsöffnung, die von den Kanten
dl und e gebildet werden. Es entsteht so ein röhrenförmiges Strahlenbündel A', dessen
äußerer in der Zeichenebene liegender Durchmesser a1 und dessen innerer in der Zeichenebene
liegender Durchmesser a= ist. Die dem Pfeil B parallelen, auf denselben Spiegel
fallenden Strahlen werden als röhrenförmiges Strahlenbündel BI mit dem äußeren Durchmesser
b1 und dem inneren Durchmesser b= reflektiert. Die dem Pfeil C parallelen, auf den
Spiegel e-e:', e=-e'- fallenden Strahlen werden als röhrenförmiges Bündel Cl mit
dem äußeren Durchmesser cl und dem inneren Durchmesser c' reflektiert. Die durch
ein geeignetes Linsensystem gesammelten Strahlen sind proportional dem Unterschied
zwischen den äußeren und inneren Durchmessern al-a', b'-b= und cl-c'. Diese Unterschiede
werden gleich oder nahezu gleichgemacht, damit die wirksamen Flächen Al, BI und
Cl gleich sind und das durch diese Strahlenbündel erzeugte Bild auf der ganzen Fläche
gleichförmig belichtet ist. Das Strahlenbündel BI wird durch den lichtundurchlässigen
Teil t1 begrenzt. Wenn dieser undurchlässige Teil nicht vorhanden wäre, so würde
das Strahlenbündel BI ebenso wie die Bündel Al und Cl durch die Kontur dl-e begrenzt
werden. Es würde also auch die reflektierten Strahlen f umfassen. Dadurch würde
die wirksame Durchtrittsöffnung für das Strahlenbündel, also der Querschnitt dieses
Bündels, um den schraffierten, sichelförmigen Teil an dem Ring Bi
vergrößert
sein. Der Querschnitt des Strahlenbündels Al hängt ab von der Lage der Kontur d1
und der Größe der Spiegelfläche e-el, e=-e-, und die Größe des Bündels Cl hingt
rleiclifalls von der Kontur dl und der Kontur e des Spiegels ab.
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Die Ringe A=, B=, C= geben die Durchtrittsöffnungen für die
Strahlen wieder, die parallel zu den Pfeilen A, B, C eintreten und durch die spiegelnde
Fläche d-dl, dl-d' reflektiert werden. Die parallelen Strahlen bilden wiederum röhrenförmige
Bündel, und die Unterschiede der Durchmesser a' und u.', b' und b1, c' und c4 werden
dadurch nahezu gleichgemacht, daß die entsprechenden Durchtrittsöffnungen und demgemäß
die Zahl der durchtretenden Lichtstrahlen gleichgemacht werden. Man erhält dadurch
durch Vereinigung der Bündel ein gleichförmig belichtetes Bild. Die letztgenannten
Strahlenbündel werden außen begrenzt und in ihrer Größe bestimmt durch undurchsichtige
Teile t, t. Der innere Durchmesser a1 des dein Ring Al= entsprechenden Bündels
wird bestimmt durch die Kontur e. Da die Spiegelfläche an der Stelle d= vermöge
des undurchsichtigen Belages t' abgebrochen ist, so werden die außerhalb des Gesichtswinkels
ausgeschiedenen und auf den Teilt' durch die üffnung e-g hindurchfallenden Lichtstrahlen
nicht reflektiert. Diese liegen unter allen Umständen außerhalb des gewünschten
Gesichtswinkels. Soweit die Spiegelung nach der rechten Seite in Frage kommt, könnte
der undurchsichtige Teil fortfallen und lichtdurchlässig gemacht werden. Das ist
aber dann nicht möglich, wenn durch einen mittleren lichtdurchlässigen Teil ei-e'
ein drittes Strahlenbündel gebildet werden soll.
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Die zu den Pfeilen A, B, C parallelen Strahlen treten als iin
wesentlichen ovale Bündel A', B', C' ohne Spiegelung durch den Würfel hindurch.
Die ovalen Flächen A', B' und C? sind bei der neuenAnordnung im wesentlichen gleich,
und sie bilden ein gleichförmig belichtetes Bild. Wenn der nicht durchlässige Teil
t2 fortfiele, so würde die Durchtrittsöffnung für das dritte Bild für alle Neigungen
der Strahlen e2-e:' sein, und die austretenden Strahlenbündel, die unter Winkeln
entsprechend den Pfeilen B, A bis C verlaufen, würden schrittweise nach il.laßgabe
der sichelförmigen schraffierten Flächen im Querschnitt zunehmen, so daß das Gleichgewicht
der Belichtung gestört würde. Außerdem würde bei Fehlen des undurchlässigen Teiles
t' die zwischen den Konturen e' und d' gebildete größere Öffnung äußere Strahlen
zulassen und dadurch das Gleichgewicht der Belichtung weiterhin stören.
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Selbstverständlich kann der undurchsichtige Teil t, t in Abb.
1o nach der Oberseite der Ebened-dl, dz-d' umgeklappt werden, ohne daß die regelnde
Wirkung sich wesentlich ändern würde. Abb. ; zeigt diese Abänderung.
Die
Wirkungsweise der übrigen Systeme, beispielsweise derjenigen nach Abb. 8 und 9.
läßt sich in ähnlicher Weise erläutern. Alle sind auf das Prinzip der Regelung der
Weite der Strahlenbündel durch die Anordnung der spiegelnden Flächen und der undurchsichtigen
Flächen gegründet.
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Offenbar sind andere Abänderungen der Erfindung möglich. Beispielsweise
kann man dreieckige Prismen in der Nähe des Würfels anordnen, um die eintretenden
und austretenden Strahlen zu reflektieren. Ferner können die aus dem Prismenwürfel
austretenden Strahlen zunächst durch ein Linsensystem hindurchtreten, bevor sie
auf die lichtempfindliche Schicht oder andere spiegelnde oder brechende Prismen
treffen. Wie sich aus Abb. 9 ergibt, können Hilfsprismen ze, verwendet werden, um
die freiliegenden, spiegelnden und undurchsichtigen Flächen zu schützen. In dem
Ausführungsbeispiel nach Abb.9 schützen die zusätzlichen Prismen einen Teil der
undurchsichtigen Fläche t.