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" Einstellscheibe, insbesondere für photographische und kinematographische
Apparate Die Erfindung bezieht sich auf eine Einstellscheibe, wie sie für photographische
und kinematographische Apparate Verwendung finden. Bei derartigen Einstellscheiben
werden folgende Forderungen gestellt: z. genaue Fixierung der Einstellebene, a.
gleichmäßige Zerstreuung des Lichtes über den Raumwinkel, in dem bei der Betrachtung
die Pupille des Auges des Beobachters liegt, 3. große Helligkeit des auf der Einstellscheibe
erscheinenden Bildes.
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Die bisher üblichen Einstellscheiben erfüllten nur teilweise diese
Forderung, indem sie eine dieser Forderungen bevorzugten, während die andere Forderung
vernachlässigt wurde.
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Den einen Extremfall stellen die sog. Klarscheiben dar, bei denen
auf einer klar durchsichtigen Fläche, meist einer Planfläche, feine Striche oder
Raster zur Fixierung der Einstellebene und zur Vermeidung von Fehleinstellungen
durch die Akkommodation des Auges angebracht waren. Zu dieser Gruppe gehören auch
die bei Einstellfernrohren üblichen Fadenkreuze. Diese Form der Einstellscheibe
erlaubt geübten Beobachtern, eine sehr große Einstellgenauigkeit zu erzielen, da
kleine
Fehleinstellungen sich nicht durch eine schlechtere Auflösung feinster Einzelheiten,
sondern nur durch paral'laktische Verschiebungen erkennen lassen. Für ungeübte Beobachter
ergeben sich bei Einstellscheiben dieser Gruppe jedoch häufig Fehleinstellungen,
deren Größe von der Tiefenschärfe des Beobachterauges (unter Berücksichtigung der
Wirkung ev t1. benutzter Betrachtungslupen) bedingt ist. Außerdem ist die Lage des
Augenortes bei diesen Klarscheiben meist auf einen sehr kleinen Raumwinkel beschränkt.
Erfolgt die Einstellung unter Benutzung einer Einstelllupe oder eines Okulars, so
muß das Auge praktisch an den Ort der Austrittspupille gebracht werden.
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Den anderen Extremfall stellen Einstellscheiben dar, bei denen in
der Einstellebene eine entsprechend dünne, das auffallende Licht weitgehend vollkommen
zerstreuende Schicht angebracht ist. Neben dünnen Lackanstrichen gehören zu dieser
Gruppe z. B. die sog. Opal-und Milchglasscheiben. Bei Einstellscheiben dieser Art
sind Fehleinstellungen infolge der Akkommodation des Auges usw. weitgehend ausgeschlossen,
dafür ist aber die Helligkeit infolge der allseitigen Lichtzerstreuung meist so
gering, daß die Einstellung hierdurch wiederum nur mit geringer Genauigkeit möglich
ist.
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Die üblichen durch Schleif- und/oder Ätzverfahren hergestellten Mattscheiben
nehmen eine Kompromißstellung zwischen diesen beiden Extremen ein. Je nach Ausführung
der Mattfläche überwiegen die Nachteile des einen oder anderen Extremfalles. Gemeinsam
ist allen Mattscheiben die Eigenschaft, daß die Größe der Lichtzerstreuung mit zunehmendem
Zerstreuungswinkel zunächst rasch und dann langsamer abnimmt. Es findet also keine
gleichmäßige Lichtzerstreuung über einen Raumwinkel von für praktische Zwecke ausreichender
Größe statt.
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Ferner sind Einstellscheiben bekannt, die den bei Mattscheiben nach
den Rändern zu vorhandenen Lichtabfall durch eine in der Nähe der Mattscheibe angeordnete
Kollektiv-oder Feldlinse beseitigen. Als Ersatz derartiger Linsen hat man auch Stufenlinsen
verwendet, die als Planplatte ausgebildet und mit prismatischen Elementen versehen
waren. Jedoch konnte auch durch derartige Einstellscheiben die ungenügende Bildhelligkeit
nicht behoben werden.
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Um die bei den bekannten Einstellscheiben vorhandenen Nachteile zu
beseitigen, findet für die Scharfeinstellung des Bildes bei photographischen oder
kinematographischen Apparaten eine mit lichtbrechenden Elementen versehene Einstellscheibe
Verwendung, bei der erfindungsgemäß die lichtbrechenden Elemente aus einer Vielzahl
von kleinen gleichförmigen Linsen oder Prismen bestehen, die rasterförmig gleichmäßig
verteilt auf einer vorzugsweise ebenen Fläche angeordnet sind. Größe und Abstand
dieser Elemente sind dabei so gewählt, daß sie höchstens gleich, vorzugsweise aber
kleiner sind als der Durchmesser des bei Fehleinstellungen maximal zulässigen Zerstreuungskreises.
Die Neigungen der Flächen (im Fall der Verwendung von prismatischen Einzelelementen)
oder der Radius der Flächen (bei linsenförmigen Einzelelementen) sind so beschaffen,
daß durch die optische Wirkung der Flächen der Einzelelemente das auf die Einstellscheibe
auffallende Licht nur in dem Räumwinkel zerstreut wird, in dem sich die Pupille
des Beobachterauges befinden kann, daß aber andererseits kein Licht die Einstellscheibe
unter größeren Ablenkungswinkeln verläßt. Damit ist erreicht, daß jede Fehleinstellung
sich durch eine Unschärfe der Konturen bemerkbar macht, daß jede Akkommodation des
Auges ohne Einfluß ist und daß schließlich eine bestmögliche Ausnutzung des auf
die Einstellscheibe vom Sucherobjektiv einfallenden Lichtes stattfindet.
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In der Zeichnung ist in drei Ausführungsbeispielen die Erfindung im
Schema in stark vergrößerten Dimensionen der Linsen oder Prismen dargestellt.
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Ab .. r zeigt die Einstellscheibe in Verbindung mit einem Objektiv
und einer Betrachtungslupe, wobei auf der linsenförmig ausgebildeten Einstellscheibe
dicht nebeneinander über die gesamte Fläche verteilt Linsen angebracht sind; Abb.
2 und 3 zeigt eine Einstellscheibe, bei der gekreuzt zueinander angeordnet Zylinderlinsen
Verwendung finden.
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Abb..l und 5 zeigt eine Einstellscheibe, bei der Prismen über die
gesamte Fläche verteilt angebracht sind.
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In der Zeichnung bedeutet r das Sucherobjektiv, 2. die Einstellscheibe,
welche als Linse ausgebildet ist, und 3 ist die zur Einstellung benutzte Betrachtungslupe.
q. ist das Auge des Beobachters. 5 sind die vergrößert dargestellten linsenförmigen
Einzelelemente, welche dicht nebeneinander angeordnet sind. Die Größe dieser Einzelelemente
ist so gewählt, daß der Durchmesser etwa der Größe des maximal zulässigen Zerstreuungskreises
entspricht. Der Krümmungsradius der Linsenfläche ist unter Berücksichtigung des
Brechungsvermögens des Materials, aus dem die Einstellscheibe besteht, so gewählt,
daß das wirksame Öffnungsverhältnis der Einzellinse etwa gleich dem Öffnungsverhältnis
der Betrachtungslupe 3 ist. Damit ist erreicht, daß das durch das Objektiv t eintretende
auf die
Einstellscheibe 2 auffallende Licht gleichmäßig die Öffnung
der Betrachtungslupe 3 ausfüllt.
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Die linsenförmigen Einzelelemente der Einstellscheibe sind untereinander
gleich. Das auf ein Einzelelement am Rande der Einstellscheibe auffallende Licht
würde demnach durch die Wirkung des Linsenelementes allein nicht in die Öffnung
der Betrachtungslupe 3 abgelenkt werden können. Um zu erreichen, daß auch das Licht,
welches auf außeraxiale Linsenelemente der Einstellscheibe auffällt, gleichmäßig
die Öffnung der Betrachtungslupe 3 erfüllt, ist die noch frei wählbare Fläche der
Einstellscheibe als Konvexfläche solcher Krümmung ausgebildet, daß die Einstellscheibe
als Kollektivlinse wirkt, d. h. daß sie beim Fehlen der Linsenelemente die Öffnung
des Objektivs i in die Öffnung des Okulars 3 abbilden würde.
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Die lichtbrechenden Elemente können auf die Einstellscheibe in bekannter
Weise durch Schleif- und Polierverfahren aufgebracht werden. Zur Herstellung in
größeren Mengen werden diese lichtbrechenden Elemente mittels einer Walze oder einer
Platte mit geeignet geformter Oberfläche in das noch nicht erstarrte Material der
Einstellscheibe eingewalzt oder eingeprägt. Für viele Zwecke ist es auch ausreichend,
auf dem Wege einer mechanischen Bearbeitung prismatische Vertiefungen zu erzeugen
und die so vorbehandelte Platte dann in eine Ätzflüssigkeit einzubringen, so daß
durch einen geeignet geleiteten Ätzvorgang eine Abrundung der scharfen Kanten oder
Spitzen der prismatischen Einzelelemente erfolgt.
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Die obere Grenze für Größe und Abstand der Einzelelemente ist durch
die Größe des bei der Einstellung maximal zulässigen Zerstreuungskreises gegebene
Vorzugsweise werden Größe und Abstand so gewählt, daß sie erheblich unter dieser
Grenze bleiben.
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Bei sehr geringer Größe der Einzelelemente überlagert sich der Brechung
durch die optisch wirksamen Flächen dieser Elemente noch eine Beugungserscheinung.
Aus Rücksicht hierauf empfiehlt sich, bei Einstellscheiben, die mit Lupen stärkerer
Vergrößerung gebraucht werden sollen, eine Verkleinerung der Einzelelemente nur
bis etwa zur Größenordnung einer Lichtwellenlänge.
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Es hat sich weiterhin ergeben, daß durch Mängel in der Ausführung
der lichtbrechenden' Elementarflächen häufig die beabsichtigte gleichmäßige Lichtzerstreuung
über einen bestimmten Raumwinkel nicht eintritt, sondern daß das direkt hindurchgehende
Licht noch überwiegt. Vorschlagsgemäß werden daher in geeigneten Fällen zwei Einstellscheiben
mit den linsenrasterförmig unterteilten Flächen gegeneinandergelegt benutzt, wobei
die gegenseitige Orientierung so gewählt wird, daß durch die sich überlagernde Wirkung
beider Einstellscheiben die gewünschte gleichmäßige Lichtzerstreuung über einen
bestimmten Raumwinkel möglichst vollkommen eintritt.
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Bei der Benutzung der Einstellscheibe bei Kameras mit starr eingebauter
vergrößernder Betrachtungslupe empfiehlt sich aus Rücksicht auf die kreisförmige
Öffnung dieser Betrachtungslupe die vorzugsweise Verwendung von Linsenelementen
mit kugeliger Oberfläche, die, um zu einer möglichst gedrängten Anordnung zu gelangen,
wabenähnlich mit ein regelmäßiges Sechseck bildender Begrenzung aneinanderstoßen.
Durch die Einstellscheibe wird dann das Licht in einen nahezu kegelförmigen Raumwinkel
geschickt, dessen Größe, wie bereits angegeben, durch das öffnungsverhältnis der
einzelnen Rasterelemente bestimmt ist. In vielen Fällen ist es aus Herstellungsgründen
einfacher, ein Raster von Zylinderlinsen anzubringen. In diesem Fall kann man dann
zwei solche Rasterflächen in gekreuzter Stellung hintereinander anordnen. In der
Zeichnung ist in Abb.2 und 3 eine solche Einstellscheibe gezeigt. Zu den vorgeschlagenen
Einstellscheiben gehören schließlich auch solche, bei denen entweder durch geeignete
Formgebung sphärischer Einzelelemente oder durch Anwendung geeigneter prismatischer
Flächen das auf die Einstellscheibe auffallende Licht über einen Winkelraum verteilt
wird, der in zwei zueinander senkrechten Schnitten eine verschiedene Ausdehnung
besitzt. Eine solche Ausbildung der Einstellscheibe kommt vor allem für die beidäugige
Betrachtung mit unbewaffnetem Auge in Frage. In Abb. 4. und 5 ist eine solche Einstellscheibe,
die mit prismatischen Flächen versehen ist, dargestellt.