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Weichzeiehnungsfilter zur Verbesserung der Tiefenschärfe bei gleichbleibender Lichtstärke.
Die Verbesserung der Tiefenschärfe ist im allgemeinen stets mit einer Einbusse an Lichtstärke verbunden, wobei meistens auch die Zeichnung an Härte zunimmt. Durch Zusatzsysteme, welche in die Nähe des Lichtbildsystems gebracht werden, gelingt es nun, die Tiefenschärfe bei gleichzeitiger Weich- zeichnungswirkung und Erhaltung der Lichtstärke zu erhöhen. Solche Zusatzsysteme bestehen beispielsweise aus linsenähnlichen Gebilden, welche einen Teil der Objektivstrahlen unbeeinflusst lassen (diese bilden den scharfen Bildkern), einen Teil der Objektivstrahlen sammeln, daher nähere Gegenstände scharf darstellen, und einen Teil der Objektivstrahlen zerstreuen, daher entferntere Gegenstände scharf abbilden.
Das Gesamtbild setzt sieh demnach aus der Überlagerung mehrerer Einzelbilder zusammen, welche je eine Gegenstandsweite scharf und alle andern unscharf abbilden, wodurch eine gewisse Weichheit der Zeichnung erzielt wird. Die linsenähnliche Ausbildung solcher optischer Systeme erfordert stets ein genaues Anschleifen von konzentrischen Kugelflächen als teilweise Begrenzung und ist die Tiefenschärfe durch die gewählten Krümmungen der Kugelfläehen bestimmt.
Vorliegende Erfindung erreicht die gleiche bildlich Wirkung bei voller Lichtstärke in vollkommenerer und billigerer Form dadurch, dass zur Bildung des scharfen Bildkernes grundsätzlich nur die optisch wertvollen Zentralstrahlen des Lichtbildsystems herangezogen werden, welche in ihrer Gesamtheit allein den Grad der Tiefenschärfe bestimmen, während die Strahlen der Randzonen des Liehtbildsystems zwecks Weichzeichnung durch beliebige, flache, leicht herzustellende Unebenheiten eines durchsichtigen Filtermaterials ohne konzentrische Kugelflächenbegrenzung in geringem Masse abgelenkt werden.
Sie besteht nach Fig. 1 in der konzentrischen Einschaltung eines ringförmigen, möglichst durchsichtigen Filters F in den Strahlengang eines beliebigen Objektivs, so dass die durch die Öffnung des Filters unverändert durchtretenden Zentralstrahlen den scharfen Bildkern (bestehend aus den Bildpunkten B vom Gegenstande G) aufbauen, während die den Filter passierenden Randstrahlen durch kleine Unebenheiten, welche über die Filteroberfläche gleichmässig verteilt sind oder gegen den äusseren Filterrand zu grösser werden, möglichst ungeschwächt aus ihrer Bahn leicht abgelenkt werden und dadurch eine weiche, unscharfe Überstrahlung des Bildkernes von der Breite b bewirken. Die Tiefenschärfe des Bildes wird demnach durch die filterfreie Zentralzone bestimmt, während die Lichtstärke durch die volle Objektivöffnung bestimmt ist.
Die Breite der Überstrahlung b wächst mit der Grösse der Filterunebenheiten, und es zeigt sich, dass bereits ganz geringfügige Unebenheiten genügen, um ein natürliches Bild zu erzeugen.
Massgebend für die optische Wirkung der Unebenheiten sind die Winkel, die ihre Elementarfläehen mit der Filterebene einschliessen. Je flacher diese Unebenheiten zur Filterebene verlaufen, um so weniger weicht die Überstrahlung von dem scharfen Bildkern ab, je steiler sie jedoch sind, um so weiter reicht besonders die Überstrahlung der Lichter, und die weiche Zeichnung verschwindet, bis schliesslich nur mehr eine ganz zeichnungslose, fast gleichmässige Überstrahlung der ganzen Bildfläehe eintritt. Der Filter ist dann aber auch nicht mehr durchsichtig, sondern nur mehr durchscheinend, wie bei einer Mattierung.
Besonders zarte und leicht regelbare Überstrahlungen ergeben sich, wenn die Filterringzone beiderseitig wellenartig mit konzentrischen Rillen derart versehen wird, dass einem Wellenberg der einen Seite ein Wellental der andern Seite entspricht. Die Dicke der Filterscheibe wird dann an allen Stellen gleich stark, und kann ein solcher Filter leicht aus einer ebenen Scheibe gepresst werden. Durch die Wahl der Scheibendicke ergeben sich verschiedene Weichzeichnungsgrade. Die Lage des Filters F ist von geringem
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Einfluss, doch wird man gut tun, zu trachten, möglichst nahe an die Objektivlinsen damit heranzukommen.
Am gleichmässigsten wird die WeichzeichnuÌ1g über die ganze Bildfläche verteilt, wenn der Filter nahe der Objektivblende angeordnet wird. Eine gewisse Regelbarkeit der Überstrahlungswirkung ist durch die Objektivblende A gegeben, wobei sich die Tiefenschärfe so lange nicht ändert, als die Objektivblenden- öffnung grösser ist als die des Filters. Sind die Filterunebenheiten bis zum Rande gleichmässig verteilt, so wirkt die Regelung mit der Objektivblende A nur auf die Intensität der Überstrahlung, nicht aber auf die Breite b derselben.
Bei gegen den Rand zunehmenden Unebenheiten des Filters kann auch die Breite der Überstrahlung b mit der Objektivblende beeinflusst werden. Schliesslich kann auch der Filter für sich regelbar ausgebildet werden, etwa als System von schwach unebenen, durchsichtigen Platten in Form einer durchsichtigen Iris oder als System von zwei bzw. mehreren sich deckenden, ringförmigen Filtern mit sternförmiger, zentraler Öffnung, welche zum Zwecke der Regelung der wirksamen Ringfläche gegeneinander verdreht werden können. Die Filterunebenheiten sollen peripherisch möglichst gleichmässig verteilt sein und können in einer genarbten oder gerillten Oberfläche bestehen.
Die Richtung der Rillen muss jedoch so gewechselt werden, dass keine Rillenrichtung vorherrscht, am einfachsten etwa konzentrisch kreisförmig oder in Evolventenform gekrümmte Rillen oder ganz regelmässig radial verlaufende Rillen. Um den ringförmigen Filterraum möglichst auszunutzen, sind planebene Zwischenräume zwischen den Rillen oder Narben zu vermeiden. Sie würden auch die Tiefenschärfe ungünstig beeinträchtigen. Wohl kann aber an Stelle der zentralen Filteröffnung die Filterscheibe planeben sein.
Scheibenförmige, durchsichtige Filter mit über der ganzen Oberfläche verteilten Unebenheiten und dazwischenliegenden, planebenen Stellen, wie z. B. voneinander distanzierte, konzentrische oder spiralig gewundene Rillen, sind allgemein bekannt, lassen aber nicht jene Tiefenschärfe und jenen sauberen Bildkern erreichen als obige, der Erfindung zugrunde gelegte Ausführungen. Auch lässt sich an ihnen eine wirksame Regelung der Weichzeichnung nicht gut durchführen.
Schliesslich wird in der deutschen Patentschrift Nr. 454347 (Hehner) ein Verfahren angegeben, nach welchem bei weichzeichnenden Objektiven Filter mit gegen die Ränder zu zunehmender Absorption angewendet werden. Selbe lassen ebenfalls das Zentralstrahlenbündel unverändert durch und absorbieren nur einen Teil der weichzeichnenden Randstrahlen, verringern also die bereits den Objektiven eigene Weichzeichnung bei Verminderung der Lichtstärke im Gegensatz zu vorliegendem Verfahren, welches durch die Anwendung eines geeigneten Filters erst die gewünschte Weichzeichnung und Tiefenschärfe bei Erhaltung der ursprünglichen Lichtstärke vermittelt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Farbloser, durchsichtiger Weiehzeiehnungsfilter mit zentraler planparalleler Seheibenzone oder Öffnung zur Verbesserung der Tiefenschärfe beliebiger Objektive bei gleichbleibender Lichtstärke, dadurch gekennzeichnet, dass die anschliessende ringförmige Filterzone nicht linsenförmig geschliffen, sondern ein-oder beiderseitig lückenlos mit flachen Unebenheiten beliebiger Art (Narben oder Rillen) versehen ist, welche die optischen Randstrahlen zum Zwecke der Weichzeichnung in gewünschtem Masse wohl ablenken, aber nicht absorbieren.