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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft eine optische Einrichtung für eine photographische Kamera (2) wie Photoapparat, Film- oder Videokamera. Die Abbildungseinrichtung ist in einem optischen Weg (3) zwischen einem Objektiv (4) am Anfang des optischen Weges (3) und einer Bildaufnahmeeinrichtung (5) der Kamera (2) am Ende des optischen Weges (3) angeordnet. Sie umfaßt eine Abbildungsoptik (6) mit einer transparenten, lichtstreuenden Abbildungsfläche (7) zum Sichtbarmachen eines reellen Bildes des Objektivs (4) und eine Übertragungsoptik (8) mit einem Übertragungsobjektiv (9) zur Abbildung des reellen Bildes vom Objektiv (4) auf die Bildaufnahmeeinrichtung (5). Als Abbildungsoptik (6) ist eine Abbildungslinsenanordnung (10) vorgesehen mit mindestens einem durchsichtigen Trägerkörper (11, 11'). Der Trägerkörper (11, 11') weist eine plane Fläche (12, 12') auf, an der die lichtstreuende Abbildungsfläche (7) angeordnet ist. Es ist wenigstens einer der Trägerkörper (11, 11') als Linse ausgebildet, die mit einer nach außen gewölbten Fläche (15) mit der Abbildungsfläche (7) in Überdeckung liegt, wobei die Abbildungsfläche (7) einen Halbwertswinkel (beta) von kleiner oder gleich etwa 25 DEG und insbesondere kleiner etwa 22 DEG aufweist.
    公开号:DE102004010971A1
    申请号:DE102004010971
    申请日:2004-03-03
    公开日:2005-09-29
    发明作者:Frank J. Wurster
    申请人:Killenberger Juergen；
    IPC主号:G03B11-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine optische Einrichtung für eine photographische Kamerawie Photoapparat, Film- oder Videokamera der im Oberbegriff des Patentanspruchs1 angegebenen Gattung.
    [0002] Beider Bildbetrachtung kann der Betrachter leicht Bilder aus einerFilmaufnahme von den Bildern einer Videokamera unterscheiden, wobeider optische Eindruck der Filmaufnahmen meist als angenehmer empfundenwird. Es ist bekannt, daß dieser Effektneben einer geringeren Auflösungdes Videobildes und einem unbefriedigenden Kontrastverhalten imVergleich zum Filmbild im wesentlichen auf der großen Schärfentiefedes Videobildes beruht. Beim Aufnehmen von Objekten in einem bestimmtenAbstand zur Bildebene ergibt sich bei bestimmter Brennweite undBlendenöffnungeine festliegende Schärfentiefe,die zunächstvom Zerstreuungskreis des jeweiligen Aufnahmeforma tes unabhängig ist. Grundsätzlich giltdabei die Regel, daß mitZunahme der Formatgröße die Schärfentiefeabnimmt. So hat das große35 mm Kinoformat gegenüberdem 1/3" Videoformateine etwa um den Faktor 5 geringere Schärfentiefe bei gleicher Blendenstufeund Bildwinkel. Bei der digitalen Bildaufnahme einer Videokamerawird das Bild auf einer Bildaufnahmeeinrichtung in Form eines lichtempfindlichenChips aufgenommen, der im Vergleich zum Bildfenster einer Filmkamera – mit einemFilm als Bildaufnahmeeinrichtung im 35 mm Aufnahmeformat – kleinist, so daß dasaufgenommene Videobild eine deutlich höhere Schärfentiefe aufweist als dasvergleichbare Filmbild. Dieses Charakteristikum ist von dem Betrachterdes Bildes leicht wahrnehmbar. Füranspruchsvolle Aufnahmen ist die große Schärfentiefe einer Videokameraunerwünscht.Vielmehr wird eine begrenzte Schärfentiefe gerneals gestalterisches Element eingesetzt, was bei kleinen Aufnahmeformatennur sehr eingeschränktmöglichist.
    [0003] Umbei gleichem Bildwinkel und Blendenöffnung wie bei 35 mm Filmkameras,Videokameras und Photoapparaten beliebigen Aufnahmeformates diegleichen Verhältnisseder Schärfentiefezu erreichen, ist bekannt, einen optischen Adapter vor die Kamerazu setzen. Ein solcher optischer Adapter ist in der DE-Z "Keine kleine 35er,aber..., Film & TVKameramann 12/2001 vom 20. Dezember 2001, Seiten 18 bis 20" beschrieben. Derbekannte optische Adapter umfaßtein Objektiv und eine Mattscheibe als Projektionsoptik, auf dessentransparenter Projektionsflächedas reelle Bild sichtbar gemacht wird. Dieses Zwischenbild wirdin einer Bildausgabe am Ende des optischen Weges in dem bekanntenAdapter zur Aufnahme bereitge stellt. Eine Digitalkamera filmt sodas Zwischenbild ab, wobei sich die gleichen Brennweiten- und Schärfentiefenverhältnissein der kleinformatigen Digitalkamera ergeben wie mit großformatigen35 mm-Filmkameras.
    [0004] DieMattscheibe des bekannten Adapters wird mit einem Elektromotor inRotationen versetzt, damit das stehende Korn der Mattscheibe beispielsweisebei Kameraschwenks nicht sichtbar wird. Durch die schnelle Rotationsbewegungist die Körnungnicht mehr ortbar, wird jedoch nicht beseitigt. Auf das aufgenommeneBild legt sich ein Weichzeichnerfilm in der Größe der Körnung, welcher insbesonderebei Gegenlichtaufnahmen unerwünscht ist.Die bekannte Mattscheibe muß aucheine bestimmte Schichtdicke und Korngröße aufweisen, um eine Durchfokussierungdes Bildes durch die Mattscheibe zu verhindern. Die Durchfokussierungtritt auf, wenn die Mattscheibe zu dünn ist. Das im Brennpunkt desvorgeschalteten Objektivs gesammelte Licht findet dabei nicht genügend lichtbrechendeElemente auf der Mattscheibe vor. Es entsteht zumindest teilweiseein Luftbild. Die Mattscheibe verhält sich ähnlich einer Klarglasscheibe,durch die hindurchschauend die Blendenöffnung zu sehen ist. Zur Vermeidungder unerwünschtenDurchfokussierung muß dieMattscheibe hinreichend opak sein, wodurch die Anordnung lichtschwachwird.
    [0005] Auchmuß dieBildung eines sogenannten "Hot-Spots" vermieden werden.Der "Hot-Spot"-Effekt tritt auf,wenn die Mattscheibe nicht genügend Streuwirkungaufweist. Das kleine, durch die Iris des vorgeschalteten Objektivsbegrenzte Strahlenbündel wirddann nicht homogen flächiggestreut, so daß die Bild mitteals "Hot-Spot" heller ist als dieBildränder. ZurVermeidung des "Hot-Spots" hat die Mattscheibe einenhinreichend großenHalbwertswinkel, der jedoch ebenso wie eine hohe Opazität die Lichtstärke unerwünscht herabsetzt.Insgesamt ist die bekannte Abbildungsoptik sehr lichtschwach, wodurchviele Blendenstufen nicht verwendbar sind und in lichtschwachenFilmsituationen wie Innenaufnahmen nicht zur Verfügung stehen.
    [0006] Beider Wiedergabe von Aufnahmen mit dem bekannten Adapter wird dasBetriebsgeräuschdes Antriebsmotors fürdie rotierende Mattscheibe störendhörbar,was nur – wenn überhaupt – mit enormemRetuschieraufwand beseitigt werden kann. Auch kann insbesonderebei einer Aufnahme mit geschlossenen Blenden aufgrund der größeren Schärfentiefedie Körnungder Mattscheibe in der Bildmitte als rotierende Punkte in Form vonkleinen schwarzen Kreisen sichtbar werden. Solche Aufnahmen mitverminderter Qualitätsind oft nicht verwertbar.
    [0007] Desweiteren sind Rückprojektionseinrichtungenfür Projektorschirmebekannt, bei denen eine Schicht einer lichtstreuenden Substanz zwischen zweiplanparallelen Folien oder Platten aus transparentem Material angeordnetist. Die EP 0 027 287B1 beschreibt einen solchen Rückprojektionsschirm zur Betrachtungvon Mikrofilmen, bei dem aufgrund des Verhältnisses der Betrachtungsdistanzzur Größe des projiziertenBildes die Bildränderunter einem größeren Bildwinkelbetrachtet werden als die Bildmitte und so der "Hot-Spot"-Effekt auftritt. Um dem Problem deshellen Bildflecks zu begegnen, ist der EP 0 027 287 B1 der Gedankeentnehmbar, zwischen die planpar allelen Platten aus Glas oder sonstigemtransparenten Material eine Wachsmischung aus niedrigem Lichtstreuvermögen wieParaffin und einem Wachs mit hohem Streuvermögen wie Bienenwachs anzuordnen.Die Wachsmischung soll dabei in geschmolzenem Zustand auf einemtransparenten Trägeraufgebracht werden und die Schicht nach dem Erstarren der Wachs-mischungauf die gewünschtegleichförmigeDicke gebracht werden mit Hilfe einer Abstreichvorrichtung. Dasbekannte Prinzip einer vorteilhaft dicken Wachsschicht zwischen planparallelenPlatten ist füreinen lichtstarken Projektor vorgesehen. Die enormen Lichtverlusteder dicken Wachsschicht lassen eine Übertragung dieser bekanntenAnordnung fürlichtstarke Projektoren auf photographische Kameras ausscheiden.
    [0008] Dervorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optischeEinrichtung füreine photographische Kamera der im Oberbegriff des Patentanspruchs1 angegebenen Gattung derart weiterzubilden, daß mit möglichst geringen baulichenMaßnahmeneine Verbesserung der aufnehmbaren Bildqualität erreicht ist.
    [0009] DieAufgabe wird erfindungsgemäß durch eineoptische Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
    [0010] Eswird eine optische Einrichtung füreine photographische Kamera mit einer Abbildungsoptik vorgeschlagen,wobei als Abbildungsoptik eine Abbildungslinsenanordnung mit mindestenseinem durchsichtigen Trägerkörper vorgesehenist. An einer planen Flächedes durchsichtigen Trägerkörpers isteine lichtstreuende Abbildungsflächeangeordnet. Vorteilhaft be grenzen zwei durchsichtige Trägerkörper mit planparallelliegenden Flächeneinen Spalt, in dem eine Schicht einer lichtstreuenden Substanzaufgenommen ist. Wenigstens einer der Trägerkörper ist als Linsenkörper ausgebildet,der mit einer nach außengewölbtenFlächedie lichtstreuende Schicht überdeckt,wobei die Bündelungswirkungder Linse die Lichtstärkedes von der Streuschicht abzufilmenden reellen Bildes erhöht.
    [0011] DieErfindung beruht auf dem Gedanken, daß ein wesentlicher Faktor für die Lichtstärke des Systemsderjenige Winkel ist, in dem die Lichtstrahlen die Streuschichtder Abbildungslinsenanordnung verlassen. Dieser Winkel wird Halbwertswinkelgenannt. Der Halbwertswinkel wird bestimmt durch die optischen Materialeigenschaftender Streuschicht und deren Dicke. Je dünner und opaker die Streuschichtist, um so kleiner ist der Halbwertswinkel und um so heller istdas System. Allerdings kann der Halbwertswinkel nicht beliebig kleingewähltwerden, da sonst der Effekt des "Hot-Spots" auftritt. Bei dem "Hot-Spot" ist die Bildmitteheller als die Bildränder. Diesführt zueinem unbrauchbaren Bild. Bei der erfinderischen Wahl des Halbwertswinkelsvon kleiner oder gleich 25° undinsbesondere kleiner als 22° kannzwar ein "Hot-Spot" und auch ein Durchfokussierenin Grenzen auftreten. Dies wird jedoch bewußt in Kauf genommen und durchdie übrigenKomponenten der vorgeschlagenen Abbildungseinrichtung ausgeglichen.Es entsteht ein lichtstarkes, präzises Bild.
    [0012] DieAusbildung von wenigstens einem Trägerkörper als Linse mit einer nachaußengewölbten Fläche fördert zudemdie Lichtstreuung, so daß durch dieKombination der Linse mit der transparenten Schicht, eine geringeSchichtdicke gewähltwerden kann. Mit der dünnenSchichtdicke wird ein helles Bild erzeugt und so die Lichtstärke dergesamten Abbildungseinrichtung erhöht.
    [0013] Invorteilhafter Weiterbildung ist die Streuschicht derart gewählt, daß ihr Halbwertswinkelzwischen einschließlichetwa 20° undeinschließlich etwa10° liegt.Insbesondere bei einem Halbwertswinkel von kleiner als 20° in dem genanntenWinkelbereich ist eine großeLichtstärkegegeben, wobei "Hot-Spot"- und Durchfokussierungseffekte ausgeglichenwerden können.
    [0014] Ein Übertragungsobjektiv,mittels dessen das auf der Streuschicht abgebildete reelle Bilddes vorgeschalteten großformatigenObjektivs auf die Bildaufnahmeeinrichtung abgebildet wird, ist zweckmäßig alsTeleobjektiv insbesondere im mittleren Tele-Brennweitenbereich ausgebildet.Die Eigenschaft eines Objektives als Tele-, Normal- oder Weitwinkelobjektivhängt vomVerhältnisseiner Brennweite zum Format der Bildaufnahmeeinrichtung ab. Beieinem Videochip als Bildaufnahmeeinrichtung im 2/3"-Format ist eineBrennweite von etwa 11 mm als Normalobjektiv anzusehen. Der vorteilhaftemittlere Tele-Brennweitenbereichliegt dabei zwischen einschließlich20 und 65 mm. Bei anderen Formaten der Bildaufnahmeeinrichtung kannder geeignete Brennweitenbereich entsprechend umgerechnet werden. DasTeleobjektiv weist eine vergleichsweise geringe Schärfentiefeauf, wodurch einerseits das reelle Bild auf der Streuschicht präzise aufdie Bildaufnahmeeinrichtung abgebildet werden kann. Andererseitsliegen Verunreinigungen auf den weiteren optischen Elementen hinterder Abbildungsoptik au ßerhalbdes Schärfenbereichesund beeinträchtigennicht oder nur gering die Bildqualität.
    [0015] Einebevorzugte Ausbildung des Teleobjektives als Zoom-Objektiv mit variablerBrennweite erlaubt eine universelle Einsetzbarkeit der Abbildungseinrichtungbei verschiedenen Kameras mit verschiedenen Abbildungsformaten.
    [0016] Dieoptische Einrichtung ist zweckmäßig derartausgelegt, daß das Übertragungsobjektivbei unendlicher Fokussierung das reelle Bild scharf auf der Bildaufnahmeeinrichtungabbildet. Ein aufwendiges und fehlerbehaftetes Nachfokussieren des Übertragungsobjektivesentfällt.In Verbindung mit einer vorgeschalteten Feldlinse zur Erzielungder unendlichen Fokussierung ergibt sich eine kompakte Bauform.
    [0017] Insgesamtist es durch die beschriebene Anordnung des Übertragungsobjektives möglich, die Abbildungslinsenanordnungso dünn,opak und damit lichtstark zu machen, daß unter normalen Umständen eineDurchfokussieren gegeben wäre,jedoch durch die gewählteBrennweite und unterstütztdurch die unendliche Fokussierung kompensiert ist und damit praktischnicht auftritt.
    [0018] Ineiner vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen dem vorgeschaltetenObjektiv und der Abbildungslinsenanordnung eine insbesondere mittelseiner Bajonettverbindung auswechselbarer Filterträger angeordnet.In dem Filterträgerkann beispielsweise ein Kontrastfilter gehalten sein, mittels dessendas Kontrastverhalten des Bildes ohne nennenswerten Lichtverlust verbessertewerden kann. Durch die auswechselbare Ausbildung ist ein offenes,nicht gekapseltes System gegeben, welches bei geringem Bauvolumenund -gewicht einen leichten Zugriff auf die Abbildungslinsenanordnungfür Reinigungs-und Wartungszwecke ermöglicht.
    [0019] DieAbbildungslinsenanordnung ist zweckmäßig derart ausgeführt, daß der eingangsseitige Trägerkörper alsdurchsichtige planparallele Platte und der ausgangsseitige Trägerkörper alsplankonvexe Linse ausgebildet ist. Die planparallele Platte verändert dasAbbildungsverhalten des vorgeschalteten Objektives nicht. Es kannein großformatiges, standardisiertesObjektiv einer Kamera im Kinoformat ohne Anpassungsarbeiten eingesetztwerden, wobei die gewünschtenAbbildungseigenschaften hinsichtlich Brennweite und Schärfentiefeerhalten bleiben. Die ausgangsseitige plankonvexe Linse bündelt dasgestreute Licht der Streuscheibe und führt es unter hoher Lichtausbeutein Richtung des Übertragungsobjektives.Es entsteht auf der Streuscheibe ein großformatiges reelles Zwischenbildmit großerHelligkeit. Die insgesamt großeLichtenergie wird zumindest näherungsweiseverlustfrei auf die kleinformatige Bildaufnahmeeinrichtung abgebildet. Esentsteht eine hohe Lichtstärkedes Systems, die einen Einsatz auch bei schwierigen Beleuchtungsverhältnissenermöglicht.
    [0020] Alslichtstreuende Substanz wird eine möglichst kornlose Substanz inden Spalt zwischen den Trägerkörpern derAbbildungslinsenanordnung eingebracht, vorteilhaft ein Wachs. Dabeiwird ein Gemisch aus Paraffin und weißem Bienenwachs bevorzugt,wobei das aufgenommene Bild gegenüber einer digitalen Bildaufnahme,in der das Bild oft mit kalten und nicht den Filmanforderungen entsprechendenFarben erscheint, mit einer fürden Betrachter angenehmen warmen Ausstrahlung versehen ist, wie sievon Filmaufnahmen im großenKinoformat 35 mm bekannt sind. Dieser Filmlook eines analogen Bildes mitwarmer, ansprechender Ausstrahlung wird mit einem Wachsgemisch vonetwa 2 bis 60% Bienenwachs, vorzugsweise 5% weißem Bienenwachs erhalten. DurchVariation der Mischverhältnissekann der Halbwertswinkel der Wachsschicht mit der Schichtdicke undder Brennweite der im optischen Weg nachfolgenden plankonvexen Linseder Rückprojektionslinseabgestimmt werden.
    [0021] Vordem Einfüllendes flüssigenWachses in den Spalt zwischen den planparallelen Flächen der Trägerkörper wirdder Spalt auf die erforderliche Breite fixiert. Die Schichtdickebeträgtbei der erfindungsgemäßen Abbildungsoptikweniger als 0,15 mm. Eine Schichtdicke von 0,08 mm ist dabei vorteilhaft,wobei auch Schichtdicken von 2 bis 3 Hundertstelmillimeter oderdünnerAnwendung finden. Ein solcher dünner Spaltkann vor dem Einfüllendes flüssigenWachses in den Spalt mit Kautschukfäden fixiert werden.
    [0022] Mitder erfindungsgemäß kornlosenAbbildungslinsenanordnung kann ohne Zuführung von Energie jeglicherArt und daher kostengünstigund zudem lautlos ein Bild mit hohem Kontrast und sehr guter Detaillösung aufgenommenwerden, wobei der Weichzeichner-Effekt der Mattscheiben nach dem Standder Technik wesentlich reduziert wird und meistens nicht sichtbarist.
    [0023] Zumweiteren Sammeln der vom vorgeschalteten Objektiv bereitgestelltenLichtenergie ist in dem optischen Weg unmittelbar hinter der Abbildungslinsenanordnungeine Feldlinsenanordnung angeordnet, wodurch die Länge desAdapters verkürztund die Lichtausbeute verbessert wird. Um der Kamera ein aufrechtstehendes Bild zur Verfügungzu stellen, ist hinter der Rückprojektionslinseeine Prismenanordnung im optischen Weg vorgesehen, in der das Bildum 180° verdrehtund damit aufgestellt wird. Die Prismenanordnung ist dabei vorteilhafthinter der Feldlinse angeordnet. Zum Aufrichten des Bildes können zweiPoro-Prismen mit Dreiecksquerschnitt eingesetzt werden, wobei dasBild jeweils durch die Grundflächedes Poro-Prismaseindringt und an den beiden Seitenflächen total reflektiert wird.Durch mehrere Totalreflexionen wird der optische Weg in der Abbildungseinrichtungverlängert,so daß dieEinrichtung insgesamt kompakt gestaltet werden kann. Es ergibt sichein achsparalleler Verlauf des optischen Weges, wobei insbesondereeine großformatigeVideokamera am Ende des optischen Weges mit geringem Höhen- oderSeitenversatz in achsparalleler Lage zum vorgeschalteten Objektivangeordnet werden kann. Bevorzugt wird ein Dachkanten- oder auchSchmidt- oder Amici-Prisma hinter der Abbildungslinsenanordnungvorgesehen, wobei in einem einzelnen Prismenkörper mehrere Reflexionen zur Verlängerungdes optischen Weges eintreten und dabei das Bild aufgerichtet ausgegebenwird.
    [0024] Inbevorzugter Ausgestaltung wird das Prisma derartig ausgebildet,daß dieBildausgaberichtung gegenüberdem Bildeinfall winklig angestellt erfolgt, beispielsweise durchein 45°-Schmidt-Prisma. Dieoptische Einrichtung kann so mit ei nem tubusförmigen Gehäuse vor der eingesetzten Kameraangebracht werden, wodurch sich zum einen eine kompakte Gesamtanordnungergibt und zudem eine einfache Schulterung der Anordnung gegebenist. Die angestellt liegende Kamera kann mit der optischen Einrichtungergonomisch auf der Schulter eines Kameramannes getragen werden,wobei zudem der Schwerpunkt des Systems tiefer liegt und damit eine stabilereKameraführungmöglichist.
    [0025] Mitder erfindungsgemäßen Abbildungslinsenanordnungund deren Brennweite kann in Kombination mit einem Teleobjektivsowie der Feldlinsenanordnung, dem anschließenden Prisma und einer Feldlinsevor dem Teleobjektiv eine sehr kurze Gesamtbaulänge erreicht werden, da dieeinzelnen optischen Bestandteile auch dicht beabstandet in dem Gehäuse desAdapters angeordnet werden können.
    [0026] Vorteilhaftist die Abbildungslinsenanordnung in einem Behälter aus schlecht wärmeleitendemMaterial innerhalb des Gehäusesdes Adapters angeordnet, so daß dieAbbildungslinsenanordnung vor größerer Wärmeeinwirkungim Adapterinneren geschütztist. Der Behälterkann dabei ein Ring aus nichtmetallischem Material, vorzugsweiseKunststoff wie z. B. Polyamid oder Polystyrol sein. Durch die Isolationwird die Lebensdauer der Abbildungslinsenanordnung wesentlich erhöht. DieAbbildungslinsenanordnung ist dabei vorteilhaft lösbar indem Behälter aufgenommenund/oder der Behälterselbst aus dem Adapter lösbar,wodurch ein Auswechseln einer abgenutzten Abbildungslinsenanordnungoder eine Entnahme der Abbildungslinsenanordnung für Reinigungszweckeerleichtert ist. Auch kön nenAbbildungslinsenanordnungen mit verschiedener Charakteristik wiez. B. unterschiedlichen Schichtdicken, Mischungsverhältnis desWachsgemisches zum Wechseln bereitgehalten werden und die Eigenschaften desAdapters nach den Erfordernissen der vorliegenden Filmsituationangepaßtwerden. Auch kann durch Entfernen der Abbildungslinsenanordnungaus dem optischen Weg eine Luftbild-Abbildung vorgenommen werden,wobei das vom Objektiv erfaßte Bild über dieFeldlinse, das Prisma und Okular zum reproduzierenden Gerät wie einerVideokamera oder dem Photoapparat weitergeleitet werden, wodurch einsehr lichtstarkes Bild erhalten werden kann. Das Luftbild wird dabeimit dem gleichen vorteilhaften Bildwinkel aufgenommen wie bei derKombination der optischen Bauteile mit der erfindungsgemäßen Abbildungslinsenanordnung,wobei es zweckmäßig seinkann, die Feldlinse beweglich zu lagern.
    [0027] Invorteilhafter Weiterbildung ist zumindest ein Teil der optischenEinrichtung als optischer Adapter zur auswechselbaren Verbindungmit der Kamera ausgeführt.Es könnendabei u.a. die Abbildungslinsenanordnung und das Übertragungsobjektiv,ggf. mit zwischenliegenden Feldlinsen- und Prismenanordnungen ineiner abgestimmten Baueinheit zusammengefaßt sein. Die Baueinheit kannbeispielsweise mittels einer standardisierten Bajonettverbindungan die entsprechende Objekivbajonettaufnahme verschiedener Kamerasohne weitere Anpassungsarbeiten angeschlossen werden. Der optischeAdapter ist zweckmäßig zurBefestigung im Bereich des kameraeigenen Übertragungsobjektives vorgesehen.Insbesondere bei kleinen Videokameras mit fest eingebautem, nichtauswechselbarem Objektiv kann das kameraeigene Objektiv als Übertragungsobjektivgenutzt werden.
    [0028] Deroptische Vorsatzadapter kann entsprechend kompakt ohne ein eigenes Übertragungsobjektivausgeführtsein, wobei ggf. fürdie Übertragungsoptiklediglich eine dem Übertragungsobjektiv vorgeschalteteFeldlinse vorgesehen ist.
    [0029] Eskann auch eine integrierte Bauweise der Abbildungseinrichtung zusammenmit der Kamera vorteilhaft sein, wobei ein Videochip oder eine vergleichbareBildaufnahmeeinrichtung in die Abbildungseinrichtung integriertist. Mittels einer geeigneten elektronischen Schaltung kann dasreelle Bild der Streuschicht elektronisch aufgerichtet werden, wobei aufeine aufrichtende Prismenanordnung verzichtet werden kann.
    [0030] EinAusführungsbeispielder Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Eszeigen:
    [0031] 1 eineschematische Ansicht einer optischen Einrichtung angeschlossen aneine Videokamera,
    [0032] 2 denoptischen Weg in der optischen Einrichtung nach 1 mitEinzelheiten zu darin angeordneten optischen Bauteilen,
    [0033] 3 einevergrößerte Detailansichtder Abbildungslinsenanordnung nach den 1 und 2.
    [0034] 1 zeigteine Videokamera 2 mit kleinem Aufnahmeformat, vor derenkameraeigenem, fest eingebauten Objektiv 9 ein optischerAdapter 20 vorgesetzt ist, um die Schärfentiefe und damit ähnliche Bildqualität einermit großenAufnahmeformaten arbeitenden Filmkamera zu erhalten. Der Adapter 20 unddas Objektiv 9 bilden zusammen eine optische Einrichtung 1.Der Adapter 20 umfaßteinen aus Aluminium gefrästenTubuskörperals Gehäuse 21 mit einemdarin ausgesparten Schacht 22 zur Aufnahme der optischwirksamen Bestandteile. In den Schacht 22 fällt dasBild durch ein großformatiges,dem Adapter 20 vorgeschaltetes Objektiv 4 einund trifft auf eine Abbildungsoptik 6, die als Abbildungslinsenanordnung 10 ausgeführt ist.Das Objektiv 4 ist dabei in einem am Gehäuse 21 desAdapters 20 ausgebildeten Wechselbajonett 23 auswechselbargehalten, welches als Objektivadapter für alle gängigen Film- und Photoobjektive ausgestaltet ist.Die späteranhand von 3 näher zu beschreibende Abbildungslinsenanordnung 10 bestehtaus zwei Linsenkörpern, zwischendenen eine lichtstreuende Schicht zum Sichtbarmachen des reellenBildes vom Objektiv 4 angeordnet ist. Das Bild der Abbildungslinsenanordnung 10 wirdmit Hilfe einer im optischen Weg des Adapters 20 folgendenFeldlinsenanordnung 19 gebündelt und durch ein 45°-Schmidt-Prisma 24 geschickt,in dem das Bild durch mehrfache Reflexion um 180° aufgerichtet wird.
    [0035] Esist eine Übertragungsoptik 8 vorgesehen, diedas kameraeigene Übertragungsobjektiv 9 sowie einedem Übertragungsobjektiv 9 vorgeschaltete Feldlinse 16 umfaßt. Mittelsder Übertragungsoptik 8 wirddas auf die Abbildungslinsenanordnung 10 abgebildete reelleBild des Objektives 4 auf eine angedeutete Bildaufnahmeeinrichtung 5 derKamera 2 übertragen.Die Bildaufnahmeeinrichtung 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispielein lichtempfindlicher Videochip im 1/3"-Format. Es können auch andere Formate wiedas bei größeren Kameras übliche 2/3"-Format oder Filmemit entsprechend kleinen Foto- oder Filmformaten vorgesehen sein.
    [0036] Durchdie winklige Umleitung des optischen Weges gegenüber der Einfallsrichtung kanndie Kamera 2 entsprechend der Winkelrichtung des Prismas 24,also im vorliegenden Fall 45°,angestellt zum Adapter 20 und zum Objektiv 4 gehaltenwerden, so daß dieGesamtanordnung, bestehend aus Kamera 2 mit aufgesetztemAdapter 20, durch eine sehr kurze Bauweise ausgezeichnetist.
    [0037] DieGesamtanordnung aus Adapter 20 und Kamera 2 wirdvon einer Bedienperson mit einer Schulterhalterung auf der Schultergetragen, wobei durch die winklige Anordnung des Adapters 20 gegenüber derKamera 2 eine ergonomische Tragweise erstattet ist undzudem durch die tiefe Schwerpunktlage der gesamten Anordnung einstabiles Führenermöglichtist.
    [0038] DasGehäuse 21 desAdapters 20 ist mit einer Befestigungseinrichtung 25 für die Kamera 2 fest verbunden.Die Befestigungseinrichtung 25 umfaßt mehrere kreuzförmig nachArt eines Koordinatensystems zueinander angeordnete Schienen 26, 27,in denen die Kamera 2 mittels Schlitten verschiebbar gelagertist. Die Schlittenführungerlaubt dabei eine Verschiebung der Kamera 2 in drei Raumachsenund eine Justierung des Objektivs 9 der Kamera 2 inbezug auf die Feldlinse 16 des Adapters 20. DieBefestigungseinrichtung gewährleistetdabei auch eine Verwendung des Adapters 20 an verschiedenenKameras, welche mit Hilfe der Befestigungseinrichtung 25 leichtjustierbar sind. Die Schlitten könnenmit Hilfe eines Feingewindetriebs, dessen Stellschraube mit einerGewindeaufnahme zusammenwirkt, auf die vorgesehene Endposition für die Kamera 2 gefahren werden.Der Gewindetrieb verfügtdabei übereinen Schnellverschiebemechanismus, um die vorgesehene Endpositiongrob aber schnell anzufahren und anschließend die Kameraposition mitder Stellschraube fein zu justieren. Die Hauptführungen des Schlittens sindaus 12 mm bis 16 mm dicken Karbon- oder Leichtmetallrohren gefertigt,die Schienenführungen bestehenvorzugsweise aus Leichtmetall. Nach der Justierung kann die Kamera 2 durchFestlegen der Schlitten mittels Kniehebeln fixiert werden.
    [0039] DerAdapter 20 kann so vor jede Kamera 2 mit Brennweitenim mittleren Tele-Bereich ohne weiteres angeschlossen werden, wobeider Brennweitenbereich des als Zoom-Objektives ausgeführten Übertragungsobjektivesvon einschließlich20 mm bis einschließlich65 mm reicht. Die Schärfedes kameraeigenen Übertragungsobjektivs 8 wirddabei auf unendlich gestellt, wodurch ohne weitere optische Hilfsmittelwie Nahlinsen oder dgl. eine scharfe Abbildung des reellen Bildesder Abbildungslinsenanordnung 10 auf der Bildaufnahmeeinrichtung 5 gegebenund ein schneller Anschluß desAdapters und photographische Aufnahmen mit Filmlook möglich sind.
    [0040] DieAbbildungslinsenanordnung 10 ist in einem Behälter 28 aufgenommen,welcher aus einem schlecht wärmeleitendenKunststoffmaterial besteht. Der Behälter 28 kann dabeiein Ring sein, der wenigstens die Wachsschicht zwischen den beidenLinsenteilen überdeckt,oder auch wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt mitgrößerer axialer Baulänge gefertigt seinund auch die Feldlinsenanordnung 19 in sich aufnehmen.Der Behälter 28 mit derAbbildungslinsenanordnung 10 ist lösbar in dem Schacht 22 desTubus-Gehäuses 21 aufgenommen, wodurchdie Abbildungslinsenanordnung 10 bei Bedarf austauschbarist. Auf diese Weise wird zum einen ein Wärmeschutz für die aufgrund ihres WachsgehalteswärmeempfindlicheAbbildungslinsenanordnung 10 in dem Gehäuse 21 geschaffenund zum anderen eine Austauschbarkeit zu Reinigungszwecken der Abbildungslinsenanordnung 10 oderzum Entfernen beschädigterLinsen ermöglicht.Zum Austausch der Abbildungslinsenanordnung 10 können andereLinsen mit unterschiedlichen Charakteristiken aufgrund abweichenderSchichtdicke der lichtstreuenden Wachsschicht oder den Wachsmischungen vonder Bedienungsperson in einem Magazin mitgeführt werden.
    [0041] Zwischender Abbildungslinsenanordnung 10 bzw. dem Behälter 28 mitder darin aufgenommenen Abbildungslinsenanordnung 10 undder Feldlinsenanordnung 19 ist vor dem Schacht 22 desTubus-Gehäuses 21 einHalter fürFilter 29 benachbart des Objektivs 4 vorgesehen,welche nach Bedarf in den optischen Weg einsetzbar sind.
    [0042] 2 zeigtin einer schematischen Darstellung eine vergrößerte Darstellung der optischenEinrichtung 1 nach 1 mit Einzelheitenzu darin angeordneten optischen Bauteilen. Die optische Einrichtung 1 istals integrierter optischer Adapter 20 ausgebildet, an demeingangsseitig das Objektiv 4 mittels des Wechselbajonettes 23 gehaltenist. Der optische Adapter 20 umfaßt auf seiner Eingangsseitein Richtung des Objektives 4 das Wechselbajonett 23 und aufseiner Ausgangsseite das in tegrierte Übertragungsobjektiv 9 sowiedie dazwischen liegenden und im folgenden näher beschriebenen weiterenoptischen und mechanischen Elemente.
    [0043] DieAbbildungsoptik 6 ist als Abbildungslinsenanordnung 10 mitzwei durchsichtigen Trägerkörpern 11, 11' mit einer zwischenliegendenlichtstreuenden Schicht 14 ausgeführt. Ein angedeuteter, durchdie optische Schicht 14 gestreuter Lichtstrahl 30 schließt gegenüber eineroptischen Achse 31 einen Halbwertswinkel β von ≤ etwa 25° ein, wobeier im gezeigten Ausführungsbeispielim Bereich zwischen 20° und15° liegt.
    [0044] Unmittelbarhinter der Abbildungslinsenanordnung 10 ist eine Feldlinsenanordnungim optischen Weg 3 der optischen Einrichtung 1 angeordnet.Die Feldlinsenanordnung 19 kann aus einer oder mehrerenFeldlinsen bestehen und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als eine Kombinationvon einer plankonvexen mit einer nachgeschalteten plankonkaven Linseausgeführt.
    [0045] Entlangdes optischen Weges 3, der im Bereich des Objektives 4 undder Abbildungsoptik 6 parallel zur optischen Achse 31 verläuft, isthinter der Abbildungslinsenanordnung 10 und hinter dernachgeschalteten Feldlinsenanordnung 19 eine Prismenanordnungin Form eines Dachkanten- oder Schmidt-Prismas 24 vorgesehen,welche das Bild der Abbildungslinsenanordnung 10 um 180° verdreht ausgibt.
    [0046] Ausgangseitigdes Prismas 24 ist eine Feldlinse 16 vorgesehen,die dem in den optischen Adapter 20 integrierten Übertragungsobjektiv 9 vorgeschaltetist.
    [0047] Mittelsdes Übertragungsobjektives 9 wird dasreelle Bild, welches dem vorgeschalteten Objektiv 4 aufdie Abbildungslinsenanordnung 10 abgebildet wird, auf dieangedeutete Bildaufnahmeeinrichtung 5 entlang des optischenWeges 3 übertragen.
    [0048] Das Übertragungsobjektiv 9 istals Zoomobjektiv ausgebildet, welches bezogen auf die Größe der Bildaufnahmeeinrichtung 5 alsTeleobjektiv im mittleren Telebrennweitenbereich ausgebildet ist. Das Übertragungsobjektiv 9 istauf unendlich fokussiert, wobei unterstützt durch die vorgeschaltete Feldlinse 16 dasreelle Bild der Abbildungslinsenanordnung 10 scharf aufdie Bildaufnahmeeinrichtung 5 abgebildet ist. Der optischeAdapter 20 mit dem integrierten Übertragungsobjektiv 9 kannan standardisierte Objektivbajonettaufnahmen verschiedener Kameras 2 (1)ohne Anpassungsarbeiten angeschlossen werden.
    [0049] Zwischendem Wechselbajonett 23 und der Abbildungslinsenanordnung 10 istein Filterträger 18 angeordnetund mittels einer weiteren Bajonettverbindung 17 an deroptischen Einrichtung 1 befestigt. In dem Filterträger 18 istein optischer Filter 29 gehalten, der im gezeigten Ausführungsbeispielals Kontrastfilter ausgeführtist. Es könnenauch andere Filter wie Effektfilter oder dgl. vorgesehen sein. DieAbbildungseinrichtung 1 ist im Bereich der Bajonettanschlüsse 17, 23 demontierbar,wodurch ein freier Zugriff auf die Abbildungslinsenanordnung 10 beieiner insgesamt kompakten Bauweise möglich ist.
    [0050] Inden übrigenMerkmalen und Bezugszeichen stimmen die Anordnungen nach den 1 und 2 überein.Insbesondere könnenbeim Ausführungsbeispielnach 2 ein der besseren Übersichtlichkeit halber nichtdargestelltes Gehäuse 21 sowieweitere Merkmale der Anordnung nach 1 vorgesehensein.
    [0051] 3 zeigtin einer schematischen vergrößerten Detaildarstellungdie Abbildungslinsenanordnung 10 nach den 1 und 2.Die Abbildungslinsenanordnung 10 umfaßt zwei durchsichtige Trägerkörper 11, 11', welche mitplanparallel zueinander liegenden Flächen 12, 12' einen Spalt 13 begrenzen. DerSpalt 13 ist mit einer Schicht 14 aus einer lichtstreuendenSubstanz zur Bildung einer Abbildungsfläche 7 ausgefüllt. DieAbbildungsfläche 7 liegtdamit unmittelbar an den beiden planen Flächen 12, 12' der Trägerkörper 11, 11' an. Auf derAbbildungsfläche 7 wirddas vom vorgeschalteten Objektiv 4 (1 und 2)erzeugte reelle Bild abgebildet.
    [0052] Dereingangsseitige Trägerkörper 11 istals planparallele Platte und der ausgangsseitige Träger 11' als plankonvexeLinse mit einer nach außengewölbtenFläche 15 ausgebildet,wobei die nach außengewölbteFläche 15 mitder Schicht 14 in Überdeckungliegt.
    [0053] DieBreite des Spaltes 13 und die lichtstreuenden Eigenschaftender Schicht 14 sind so aufeinander abgestimmt, daß sich derHalbwertswinkel β nach 2 einstellt.
    [0054] DerSpalt 13 zwischen den Trägerkörpern 11, 11' ist dabei wenigerals 0,15 mm breit, während dielichtstreuende Substanz der Schicht 14 ein Wachs ist. AlsWachs ist ein Gemisch aus Paraffin und 2% bis 60%, vorzugsweise5% weißemBienenwachs gewählt.
    [0055] Eskann auch eine Anordnung zweckmäßig sein,bei der der eingangsseitige Trägerkörper 11 als plankonvexeLinse ausgeführtist, wobei eine Kombination mit einer plankonvexen oder plan-parallelen Ausführung desausgangsseitigen Trägerkörpers 11' möglich ist.
    [0056] Ineiner weiteren zweckmäßigen Varianteist die lichtstreuende Abbildungsfläche 7 beispielsweise ander planen Fläche 12' des Linsenkörpers 11' als eigenständige Schichtoder durch mattierende Oberflächenbehandlungder planen Fläche 12' angeordnet,wobei auch auf den vorgeschalteten Trägerkörper 11 verzichtetwerden kann.
    [0057] Nebenden in den vorgenannten Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen von teilweiseintegrierten optischen Adaptern 20 kann auch eine vollständig integrierteLösungzweckmäßig sein,bei der die Bildaufnahmeeinrichtung 5 (1 und 2)in die optische Einrichtung 1 ggf. mit einer vollständigen Kamera 2 integriertist.
    权利要求:
    Claims (18)
    [1] Optische Einrichtung für eine photographische Kamera(2) wie Photoapparat, Film- oder Videokamera, die in einemoptischen Weg (3) zwischen einem Objektiv (4)am Anfang des optischen Weges (3) und einer Bildaufnahmeeinrichtung(5) der Kamera (2) am Ende des optischen Weges(3) angeordnet ist, umfassend eine Abbildungsoptik (6)mit einer transparenten, lichtstreuenden Abbildungsfläche (7)zum Sichtbarmachen eines reellen Bildes des Objektives (4),und eine Übertragungsoptik(8) mit einem Übertragungsobjektiv(9) zur Abbildung des reellen Bildes vom Objektiv (4)auf die Bildaufnahmeeinrichtung (5), dadurch gekennzeichnet,daß alsAbbildungsoptik (6) eine Abbildungslinsenanordnung (10)vorgesehen ist mit mindestens einem durchsichtigen Trägerkörper (11, 11') mit einerplanen Fläche(12, 12'),an der die licht streuende Abbildungsfläche (7) angeordnetist, wobei wenigstens einer der Trägerkörper (11, 11') als Linseausgebildet ist, die mit einer nach außen gewölbten Fläche (15) mit der Abbildungsfläche (7)in Überdeckungliegt, wobei die Abbildungsfläche (7)einen Halbwertswinkel (β)von kleiner oder gleich etwa 25° undinsbesondere kleiner etwa 22° aufweist.
    [2] Optische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß derHalbwertswinkel (β) imBereich zwischen einschließlichetwa 20° undeinschließlichetwa 10° liegt.
    [3] Optische Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß zweidurchsichtige Trägerkörper (11, 11') vorgesehensind, welche mit planparallel liegenden Flächen (12, 12') einen Spalt (13)begrenzen, in dem eine Schicht (14) einer lichtstreuendenSubstanz zur Bildung der Abbildungsfläche (7) aufgenommenist.
    [4] Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsobjektiv(9) bezogen auf die Größe der Bildaufnahmeeinrichtung(5) als Teleobjektiv insbesondere im mittleren Tele-Brennweitenbereichausgebildet ist.
    [5] Optische Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß dasTeleobjektiv ein Zoomobjektiv ist.
    [6] Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, daß dieoptische Einrichtung (1) derart ausgelegt ist, daß das Übertragungsobjektiv(9) bei unendlicher Fokussierung das reelle Bild der Abbildungsfläche (7)scharf auf die Bildaufnahmeeinrichtung (5) abbildet.
    [7] Optische Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß dem Übertragungsobjektiv(9) zur scharfen Abbildung bei unendlicher Fokussierungeine Feldlinse (16) vorgeschaltet ist.
    [8] Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen demObjektiv (4) und der Abbildungslinsenanordnung (10)ein insbesondere mittels einer Bajonettverbindung (17)auswechselbarer Filterträger(18) angeordnet ist.
    [9] Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis8, dadurch gekennzeichnet, daß beider Abbildungslinsenanordnung (10) der eingangsseitige Trägerkörper (11)als planparallele Platte und der ausgangsseitige Trägerkörper (11') als plankonvexe Linseausgebildet ist.
    [10] Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis9, dadurch gekennzeichnet, daß dielichtstreuende Substanz der Schicht (14) in der Abbildungslinsenanordnung(10) ein Wachs ist.
    [11] Optische Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß dasWachs ein Gemisch aus Paraffin und weißem Bienenwachs ist.
    [12] Optische Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß dasWachsgemisch etwa 2 bis 60% weißesBienenwachs, vorzugsweise 5 Bienenwachs enthält.
    [13] Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis12, dadurch gekennzeichnet, daß derSpalt (13) zwischen den Trägerkörpern (11, 11') weniger als0,15 mm breit ist.
    [14] Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis13, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbarhinter der Abbildungslinsenanordnung (10) eine Feldlinsenanordnung(19) im optischen Weg (3) in der optischen Einrichtung(1) angeordnet ist.
    [15] Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis14, dadurch gekennzeichnet, daß hinterder Abbildungslinsenanordnung (10) und insbesondere hinterder Feldlinsenanordnung (19) eine Prismenanordnung im optischenWeg (3) vorgesehen ist, welche das Bild der Abbildungslinsenanordnung(10) um 180° verdrehtausgibt.
    [16] Optische Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,daß alsPrismenanordnung ein Dachkanten- oder Schmidt-Prisma (24)vorgesehen ist.
    [17] Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestein Teil der optischen Einrichtung (1) als optischer Adapter(20) zur auswechselbaren Verbindung mit der photographischenKamera (2) ausgeführtist.
    [18] Optische Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,daß deroptische Adapter (20) zur Befestigung im Bereich des kameraeigenen Übertragungsobjektives(9) vorgesehen ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-29| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2011-03-21| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2012-02-23| R020| Patent grant now final|Effective date: 20111119 |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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