Photographische Meßtechnik [Reprint 2019 ed.] 9783486772760, 9783486772753

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Photographische Meßtechnik Yon

Dr. Ing. Leopold Fink Wien

Mit 174 Bildern

München und Berlin

1940

Verlag von R.Olderibourg

C o p y r i g h t 1940 b y R . O l d e n b o u r g , M ü n c h e n u n d B e r l i n Druck von R. Oldenbourg, München P r i n t e d in G e r m a n y

Inhaltsverzeichnis.

Seite

Einleitung

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I. D i e p h o t o g r a p h i s c h e n

G r u n d l a g e n des B i l d e s

9

1. Das photographische Objektiv a) Die Linsenfehler b) Die wichtigsten Bauarten photographischer Objektive c) Die aufnahmetechnischen Eigenschaften der photographischen Objektive d) Wartung und Prüfung photographischer Objektive

11 12 17

2. Die pliotographischen Aufnahmegeräte

48

a) b) c) d) e) f) g) h) i)

Die Bauarten der photographischen Aufnahmegeräte Die photographischen Verschlüsse Die Kleinbildgeräte Meßbild-Aufnahmegeräte Die Grundlagen des Meßbildes Raumbildmessung Bauarten der Meßkammern für die Erd- und Luftbildmessung Die Laufbild-Aufnahmegeräte Zeitdehnergeräte

.

3. D a s Aufnahmematerial a) b) c) d) e) f) g) h)

49 54 59 67 67 70 71 78 90 93

Die Schwärzungslinie Die Bestimmung der Belichtungszeit Die Übersensibilisierung Aufbewahrung und Verarbeitung photographischer Schichten . . Die wichtigsten Eigenschaften lichtempfindlicher Schichten . . . Die Lichthoferscheinungen Fehlerscheinungen photographischer Schichten Die Auswertung photographischer Meßbilder

II. Die p h o t o g r a p h i s c h e R e g i s t r i e r u n g

94 100 104 106 114 117 119 123 130

a) Die photographische Registrierung von Meßgeräten b) Die photographische Schreibung bei Glühkathodenoszillographen. c) Sonderanwendungen der photographischen Schreibung III. Die p h o t o g r a p h i s c h e Z e i t - und W e g m e s s u n g a) b) c) d) e) f) g)

27 43

138 143 147 150

Die photographische Zeitmessung Die photographische Messung der Öffnungszeit von Verschlüssen . Untersuchung von Bewegungs- und Arbeitsvorgängen Bestimmung von Geschwindigkeiten aus der Bewegungsunschärfe. Untersuchung raschester Bewegungsvorgänge Die Funkenkinematographie Untersuchung räumlicher Bewegungen 1

151 158 162 168 169 177 181

_

4

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IV. D i e p h o t o g r a p h i s c h e L ä n g e n - u n d O r t s b e s t i m m u n g a) b) c) d) e)

Die R ü c k f ü h r u n g des perspektiven Bildes in Grund- und Aufriß . . Das E n t z e r r e n Die R ü c k f ü h r u n g mit Hilfe von Bildnetzen Flugtechnische Messungen Die A u s w e r t u n g von Raumbildern

V. D i e p h o t o g r a p h i s c h e P h o t o - u n d T h e r m o m e t r i e

Seite 184 185 191 196 202 204 209

1. Die photographische Photometrie a) Photographische Messung schwacher und kurzer Lichterscheinungen

209 213

2. Die photographische Thermometrie a) I n f r a r o t - A u f n a h m e n b) U n t e r s u c h u n g von Dunkelstrahlern c) W ä r m e - N o r m a l e

216 216 218 219

Nachwort

221

Sachverzeichnis

223

Einleitung. Messen ist Wissen — und — Wissen ist Macht! Das Durchgreifen dieser Erkenntnis hat dem gesamten Meßwesen eine sprunghafte Entwicklung gebracht. Die fortschreitende Verfeinerung der Meßverfahren ließ mehr und mehr Vorgänge in Wissenschaft und Technik erforschen und ergründen. Unbeachtete und scheinbar unwesentliche Erscheinungen wurden nun Fundgruben für aufschlußreiche Forschungen. Jeder Erfolg erzwang weitere und bessere Versuchsund Meßverfahren und von Tag zu T a g standen die Meßtechniker vor neuen Aufgaben. Nach verhältnismäßig kurzer Entwicklung waren Verfahren bekannt, welche beinahe an das Unirdische grenzende Vorgänge erfassen und erforschen ließen. Gebilde in der Größenordnung von 10 - 6 m m wurden sichtbar und meßbar. Erscheinungen, welche mit Lichtgeschwindigkeit verlaufen, konnten untersucht, Bewegungen, welche in wenigen tausendstel Sekunden vor sich gehen, erfaßt werden u. dgl. mehr. Dem Vordringen in die Welt der kleinsten Abmessungen, kürzesten Wege und Zeiten wurde jedoch bald durch die Unzulänglichkeit der menschlichen Beobachtungsmittel eine Grenze gesetzt. Auge, Ohr und Tastsinn konnten nicht mehr mit. Eine Reihe von Einrichtungen ermöglichten das Weiterführen der Forschungen und Meßgänge. Optische Geräte ließen mehrtausendfache Vergrößerungen zu. Feinfühlvorrichtungen erfaßten kleinste und rascheste Bewegungen. Die Elektronenröhre verstärkte geringste elektrische Stromerscheinungen fast ins Unbegrenzte. Aber auch die Weiterführung solcher Versuchs- und Meßverfahren kam dort wieder zum Stillstande, wo trotz aller Hilfsmittel die menschliche Reizschwelle, sei es des Ohres, Auges oder Gefühles versagte. Um diesen t o t e n P u n k t zu überwinden, m u ß t e ein Weg gefunden werden, von der menschlichen Unzulänglichkeit freizukommen. Besonders dort war diese Forderung grundlegend, wo überkurze Verlaufszeiten trotz aller Vergrößerung und Verstärkung auf die menschlichen Sinnesorgane nicht mehr wirken konnten. Die menschliche Beobachtung war zu ergänzen oder auszuschalten. Die Eigenschaften der lichtempfindlichen Schichte konnten diese Lücke in den Meßverfahren überbrücken. Die lichtempfindliche Schichte

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6

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war aber nicht n u r fähig, kurze Erscheinungen auf photochemischem Wege zu erfassen, sie war sogar darüber hinaus in der Lage, Entfernungen, Abstände u. dgl. m a ß s t a b t r e u abzubilden, um aus dem photographischen Bilde meßtechnische Beziehungen verschiedenster Art zu ermitteln. Zuerst wurde das photographische Bild in der Geländevermessung angewendet. Schon 1859 gelang es dem französischen Offiziere Laussedat 1 ) mit einer von ihm gebauten Kamera Bildmessungen durchzuführen. Die auf diesem Wege hergestellten Karten bewiesen schon damals die Brauchbarkeit des Verfahrens. 1862 wurden im amerikanischen Bürgerkriege bereits Meßbilder aus Fesselballonen 2 ) aufgenommen. 1875 begann in Italien die planmäßige Aufnahme der Rhätischen Alpen mit Hilfe der Bildmessung. 1892 wurde das St. Gotthardgebiet durch Rosemund und die Zugspitze durch Finsterwalder bildmeßtechnisch erfaßt. 1897 erfolgten in Rußland die ersten Bahntrassierungen auf photographischem Wege. Weniger allgemein bekannt wurden die Arbeiten auf dem Gebiete der Sternen- und Himmelskunde, wo im Jahre 1878 erfolgreiche Versuche die Erleichterung der Herstellung von Sternenkarten mit Hilfe der Photographie zeigten. Die Steigerung der Empfindlichkeit photographischer Schichten und die dadurch mögliche Abkürzung der Belichtungszeit ließ eine immer weitergreifende Anwendung der Photographie in allen Berufsund wissenschaftlichen Gebieten zu. Bahnbrechend waren die 1877 von dem Amerikaner Muybridge 3 ) und 1885 dem Deutschen Anschütz hergestellten Reihenaufnahmen von galoppierenden Pferden. Zum ersten Male gelang es, Einblick in rasche Vorgänge zu gewinnen. Wenn auch die Anordnung von dreißig Kameras, welche mittels Fäden durch das Tier nacheinander ausgelöst wurden, umständlich waren, so ist diesen Versuchen grundlegende Bedeutung zuzumessen. Der Franzose Marey untersuchte mit der von ihm hergestellten photographischen Flinte, mit welcher er den Gegenstand verfolgen konnte, den Vogelflug. Durch einen Abzug wurde das Uhrwerk in Tätigkeit gesetzt, welches die Aufnahme durchführte. Da er seine Bilder bereits auf lichtempfindlichen Papierbändern a u f n a h m , die ähnlich wie bei Laufbildgeräten fortgeschaltet wurden, so ist er als der Erfinder der Laufbildtechnik anzusehen. Diese A u f n a h m e n gaben einen großartigen Aufschluß über die bis dahin vollkommen unbekannten Vorgänge des Fluges. Bull erforschte den Insektenflug und erzielte bei seinen Arbeiten bereits gegen 2000 Bilder in der Sekunde. Es ist selbstverständlich, daß die Ballistiker den Wert dieses neuen Forschungsmittels zur Klärung der Schußvorgänge sehr bald erkannten. D o l e z a l , E . : I n t . Arcli. f. P h o t o g r a m m . 1 (1908), S. 4. ) P i z z i g h e l l i : H a n d b u c h d. P h o t . Bd. 3. Halle a. S. 1892. 3 ) L e h m a n n , I L : Die Kinematographie. N a t u r u. Geisteswelt 358, 1919. 2

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7

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1888 gelang es dem Wiener Physiker Mach, Geschosse kurz nach dem Verlassen des Rohres bei einer Geschwindigkeit von 700 m in der Sekunde aufzunehmen. 1909 erzielte der deutsche Physiker Cranz bereits 5000 Aufnahmen in der Sekunde, um in bahnbrechenden Arbeiten die Aufnahmezahl bis auf 10000, dann 100000 und endlich bis zu 1000000 Bilder in der Sekunde zu steigern. Mit Hilfe der photographischen Meßverfahren konnten die Geschoßgeschwindigkeiten bis auf einige 0,01 v H bestimmt werden. Von größter Bedeutung war es aber, daß bei solchen Messungen keine Eingriffe in die Bewegung der Körper notwendig und so alle Fehleinflüsse auszuschalten waren. Weiters ergab sich der besondere Vorteil, daß die Ergebnisse in Form von Bildern einen wesentlich tieferen Einblick als irgendwelche Ablesungen auf Meßgeräten ergaben. Sie blieben dauernd erhalten und konnten immer wieder neu nachgeprüft werden. Mit der E i n f ü h r u n g der Photographie zur Untersuchung der Vorgänge im Schießwesen waren die Wege gezeigt, wie auch auf anderen Gebieten Kurzzeitmessungen durchzuführen sind. Die Erfahrungen wurden in die Wissenschaft und in die Technik übertragen und gaben die Grundlagen für eine neue Art des Messens. Vor allem war es die Kurzzeitforschung, welche n u n m e h r hervorragende Erfolge erzielte. Von der Blitzforschung, wo die Vorgänge mit Lichtgeschwindigkeit verlaufen, der Flugprüfung von Flugzeugen bis zur Untersuchung von Zerspannvorgängen u. a. wurden alle Gebiete von Technik und Wissenschaft in engster Zusammenarbeit mit dem photographischen Verfahren erforscht und überwacht. In allen Zweigen der photographischen Meßtechnik treten folgende Hauptgesichtspunkte hervor: 1. 2. 3. 4.

Messung ohne Eingriff in den Verlauf, Ausschaltung der Fehlerquellen menschlicher Beobachtung, Durchführung mit verhältnismäßig einfachen Mitteln, Erfassung raschester Vorgänge.

Die lichtempfindliche Schichte bringt weitere wertvolle Eigenschaften. Sie hat die Fähigkeit, schwächste Lichterscheinungen, welche weder durch das Auge, noch sonst meßtechnisch erfaßt werden können, bei entsprechend langer Einwirkung zu addieren. Aus den meßbaren Schwärzungen kann dann unter Berücksichtigung der Zeitdauer die Stärke der Lichterscheinung bestimmt werden. Die lichtempfindliche Schichte läßt sich auch für die außerhalb des menschlichen Sehbereiches liegenden Wellenlängen des Lichtes empfindlich machen. Diese Gebiete konnten überhaupt erst auf diesem Wege erforscht werden. Durch die Bedeutung in der Heilkunde seien zunächst die Röntgenstrahlen erwähnt. Das Arbeiten mit ultravioletten und

infraroten Strahlen ist vollkommen auf die lichtempfindlichen Schichten angewiesen. Da diese Strahlen ein besonderes Durchdringungsvermögen besitzen, eröffneten sie der Forschung viele neue Wege. Sie bringen aber auch neue Meßverfahren, wie z. B. die wärmetechnischen Untersuchungen mit Infrarotstrahlen u. a. Viele Messungen lassen sich mit Hilfe der Photographie wesentlich vereinfachen. Nicht immer ist die optische Bildformung nötig. Schon die Lagenveränderung des Schattens eines Gegenstandes kann zur Aufschreibung von Bewegungsvorgängen geeignet sein und umfassende Einrichtungen ersparen. Die lichtempfindliche Schichte ist weiters die Schreibfläche für den trägheits- und reibungslosen Lichtstrahl. Diese photographische Schreib u n g bzw. Registrierung hat der Meßgerättechnik einen besonderen Vortrieb für die Verfahren der Wellen- und Schwingungsforschung gegeben. Aber auch der Verfeinerung der Meßgeräte konnte sie dienen, denn mit ihrer Hilfe war es möglich, überempfindliche Meßwerke trotz geringster Stellkräfte schreibend zu machen. Aus den photographischen Meßverfahren der Zeitforschung, Bildmeßtechnik u. dgl. ergeben sich in sinngemäßer Zusammenfassung fast alle Zwischen- und Grenzgebiete. Das Grundsätzliche der photographischen Meßverfahren liegt im Verlegen des Meßvorganges in das Bild. Daß solche A u f n a h m e n bestimmt e n Anforderungen genügen müssen, ist selbstverständlich. Die zweckmäßige D u r c h f ü h r u n g und der richtige Einsatz photographischer Verfahren soll dem Techniker und Wissenschaftler die Arbeit erleichtern, verbessern und fördern.

I. Die photographischen Grundlagen des Bildes. In der photographischen Meßtechnik wird 1 ), 2 ) die Messung im Bilde durchgeführt. Es lassen sich daher langwierige Meßarbeiten am Objekte oder im Gelände, welche einen beträchtlichen Aufwand an Zeit und Helfern bedingen, vermeiden. Es werden aber auch viele Messungen und Untersuchungen, besonders an bewegten Gegenständen überhaupt erst möglich. Meßbilder müssen bestimmten Voraussetzungen genügen, um die Maßstabtreue zu sichern und bei der Auswertung keine übermäßigen und unnötigen Schwierigkeiten zu verursachen. Die allgemeinen meßtechnischen Zusammenhänge zwischen der Natur und dem photographischen Bilde 3 ) sind keinesfalls so verwickelt, als gewöhnlich angenommen wird. Wenn die Aufnahmen mit entsprechender Umsicht erfolgen, kann die Auswertung sehr erleichtert sein. Um eine Ubersicht über die Zusammenhänge zu geben, sollen die grundlegenden Beziehungen des Bildes zum Objekte behandelt werden: Die E n t f e r n u n g A der beiden B i l d 1. Z u s a m m e n h a n g z w i s c h e n P u n k t e Pi und P2 steht (Bild 1) Gegenstand und optischem Bilde. mit dem Abstände a der Bildp u n k t e p1 und p2 im gleichen Verhältnisse, wie die Gegenstandsweite g zur Bildweite b. Es ist daher oder

A:a = g:b A :g = a:b.

Wird die Gegenstandsweite groß, so nähert sich die Bildweite b der Brennweite / des Objektes, so daß A-.g

a:f

wird. I l a u c k , G.: Mein perspektivischer A p p a r a t . Berlin 1884. Festschr. T.II. ) S c h i f f n e r , F . : Die p h o t . Meßkunst. Halle a. S. 1892. 3 ) D o l e z a l , E . : Die A n w e n d u n g der P h o t . i. d. p r a k t . Meßkunst. Halle 1896. 2

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Um den Abstand A von Px und P2 aus dem Bild bestimmen zu können, müssen jeweils g, b bzw. / und a bekannt sein. Die Brennweite / des Objektives ist immer gegeben und a aus dem Bilde zu ermessen. Die Gegenstandsweite g jedoch ist vielfach schwer zu bestimmen, so daß hier Schwierigkeiten entstehen. Diese lassen sich jedoch umgehen, wenn im Bilde eine bekannte Vergleichsstrecke erscheint. Ist der Abstand des Punktes P3 von P1 b e k a n n t , so ergibt sich aus der Vergleichsstrecke V und ihrer Abbildung v der Vergrößerungs- oder Verkleinerungsmaßstab, mit dessen Hilfe sich in ebenen Flächen die anderen Abstände ermitteln lassen. A: V = a : v. A =

1

v

a = M • a.

Diese Voraussetzungen gelten, wie aus der Abbildung ersichtlich ist, nur f ü r ebene Gebilde bei senkrechter Sicht. Auch bei L u f t b i l d a u f n a h m e n sind, wenn die Kamera-Achse lotrecht nach abwärts gerichtet ist und die L a n d s c h a f t keine besonderen Höhenunterschiede aufweist, ähnliche Bedingungen gegeben. Meßbilder müssen selbstverständlich auch photographischen Voraussetzungen genügen, um die Anforderungen an die Genauigkeit erfüllen zu können. Es hängt hier von der optischen und photochemischen Güte des Bildes ab. Das Objektiv soll verzeichnungsfrei arbeiten und über dem Bildwinkel eine gleichmäßige Schärfe aufweisen. Die optische Achse m u ß auf die Bildebene, in diesem Falle der photographischen Schichte, senkrecht stehen und diese in der Mitte treffen. Die Schichte selbst ist genau in die Ebene des schärfsten optischen Bildes zu bringen und h a t vollkommen eben zu liegen. Sie soll durch eine entsprechende Entwicklung das Abmessen der Strecken erleichtern. Je nachdem diese Forderungen mehr oder minder erfüllt sind, werden auch die Voraussetzungen für die Güte der Ergebnisse gegeben. Gewöhnliche Aufnahmekameras können bereits für weniger genaue Arbeiten Verwendung finden, während für die Zwecke der Erd- und Luftbildmessung Sondereinrichtungen notwendig sind. Zwischen der Meßarbeit mit der gewöhnlichen Kamera und dem Sondergeräte liegen alle Zwischenstufen. Damit ist schon festgelegt, daß für photographische Meßzwecke keinesfalls immer Meßkammern nötig werden. Das einfache photograpliische Gerät, richtig eingesetzt, kann schon wertvolle Arbeit leisten und auch entsprechenden Anforderungen an die Genauigkeit genügen. F ü r die planmäßige Arbeit wird in den nachfolgenden Abschnitten das Wesentliche über die photographischen Grundlagen des Bildes in übersichtlicher Form besprochen.

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11

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1. Das photographische Objektiv 1 ), 2 ). Neuzeitliche, gute M a r k e n o b j e k t i v e sind ihrer Güte nach sehr ähnlich und gleichmäßig. Das optische Auflösungsvermögen ist derzeit i m m e r noch ein Mehrfaches als das der lichtempfindlichen Schichten und kann bei gewöhnlichem Verfahren k a u m zur Gänze ausgenützt werden. Die ausreichende Kenntnis der E i g e n s c h a f t e n der O b j e k t i v e ist für die Arbeit sehr fördernd. Auch die U n t e r s u c h u n g der O b j e k t i v e m i t Hilfe einfacher Prüfverfahren erhöht die Sicherheit, denn der durch eigene E r f a h r u n g gewonnene E i n b l i c k ist wesentlich lebendiger, als der durch Beschreibungen erzielbare. Alle photographischen O b j e k t i v e sind der W i r k u n g nach zusammengesetzte Sammellinsen, welche sichtbare Bilder erzeugen. Diese lassen sich auf Schirmen auffangen und dort farbentreu beobachten. W i r k t dieses optische Bild auf eine lichtempfindliche Schichte, so ist durch eine entsprechende chemische B e h a n d l u n g ein einfarbiges, negatives Bild zu erzielen. U m das Positiv davon zu erhalten, muß vom Negativ als Grundlage in ähnlicher Weise ein photographisches Bild hergestellt werden. B e i der genauen B e t r a c h t u n g des von einer einfachen S a m m e l linse erzeugten Bildes, ist nur eine unscharfe, verzeichnete und daher auch ungenaue Wiedergabe festzustellen. Die Bilderzeugung der einfachen Linse weicht teils aus optischen, teils aus chemischen Ursachen beträchtlich von der geometrischen ab. Diese Abweichungen von den Gesetzen der zentralen P r o j e k t i o n , die Unscharfen und Verzeichnungen verursachen, werden als Linsenfehler bezeichnet. Die Aufgabe der rechnenden Optik ist es, diese Fehler durch entsprechende Linsenanordnungen weitgehendst zu beheben. E i n vollkommen fehlerfreies O b j e k t i v gibt es aber nicht. Die theoretische Fehlerfreiheit kann nur mit einer begrenzten Annäherung erreicht werden. Die B e r e c h n u n g von Objektiven erfolgt in der Art, daß zuerst eine Linsenanordnung angenommen und auf alle Fehler durchgerechnet wird. Erweisen sich diese zu groß, so erfolgt eine Verbesserung der Anordnung und die neuerliche Durchrechnung, bei welcher sich dann eine A b n a h m e der einen und eine Zunahme der anderen F e h l e r ergibt. Dieser Vorgang wird mit Abänderungen der A n n a h m e n so lange fortgesetzt, bis endlich eine Anordnung mit kleinsten Fehlerwerten entsteht. Dieser wiederholte Rechnungsvorgang wird mit dem »Durchbiegen« der Linse bezeichnet. S c h r o t t , P . : Prakt. Optik. Wien 1930. ) G r i m s e h l - T o m a s c h e k : Lehrbuch der Phys. B d . I I / l . Optik, S. 576 bis 838, Leipzig 1938. 2

a) Die Linsenfehler 1 ). Wo die Schwierigkeiten bei der Bilderzeugung durch Linsen beginnen, zeigt schon die Zerlegung des weißen Lichtes im Glasprisma. Die Brechkraft für die verschiedenen Farben des sichtbaren Lichtwellenbandes ist verschieden. Blaue Lichtstrahlen werden stärker, gelbe und rote geringer abgelenkt. Es entstehen daher von den verschiedenen Farbanteilen der weißen Lichtstrahlen bei optischer Brechung farbige Lichtbündel, welche mehr oder minder breit sind. Eine Linse gleicht nun einem Glasprisma mit veränderlicher Neigung, so daß gleichfalls eine Farbenzerlegung entsteht. Es ergeben sich daher Bilder in den einzelnen Farbanteilen des Lichtes, welche in mehreren Ebenen liegen (Bild 2). Dem Auge sind gelbe und rote Lichtstrahlen am deutlichsten sichtbar, während die photographischen Schichten am stärksten von Blau und Violett beeinflußt werden. Die Einstellung auf der Mattscheibe erfolgt daher vom Auge auf das gelbe, während das photochemisch wirksame blaue Bild der Linse näher liegt. Das chemische Bild wird daher unscharf, wenn nicht nach der Einstellung eine Verschiebung der Schichte in die richtige Ebene erfolgt. Dieser Linsenfehler heißt die F a r b e n a b w e i c h u n g .

Bild 2. Farbenabweicliung.

Bild 3. ZdiifiilVlilcr.

Wird der Gedankengang mit der Linse als Prisma veränderlicher .Xeigung weiter verfolgt, so zeigt sich, daß eine Linse für die mit der optischen Achse einfallenden Lichtstrahlen keine gleichmäßige K r ü m m u n g aufweist. Die Randstrahlen treffen auf stärker g e k r ü m m t e Flächen mit größerer Brechkraft, während die Mittelslrahlen wenig oder fast ungebrochen die Linse durchsetzen (Bild .1). Daraus ergeben sich Ringzonen mit einer gegen den Rand zu steigenden Brechung. Die S c h n i t t p u n k t e der Lichtstrahlen aus den verschiedenen Zonen liegen daher gleichfalls in verschiedenen Ebenen, so daß eine scharfe Abbildung unmöglich wird. Dieser Z o n e n f e h l e r wird durch die optische Zusammenwirkung von Sammel- und Zerstreuungslinsen vermindert, denn eine solche Anordnung weist eine gleichmäßigere K r ü m m u n g auf. Sind die beiden Teile außerdem aus Glassorten entgegengesetzter BrechI l a y , A . : H d b . d . w i s s e n s c h a f t l i c h e n u n d a n g e w a n d t e n P h o t o g r a p h i e . B d . 1. D a s p h o t o g r a p h i s c h e O b j e k t i v . I X . A u f l . W i e n 1932.

— 13 — k r a f t hergestellt u n d z u s a m m e n g e k i t t e t , so wird in der einen Linse die F a r b e n a b w e i c h u n g n a c h einer R i c h t u n g , in d e r zweiten n a c h der a n d e r e n h e r v o r g e r u f e n , so d a ß sich beide A b w e i c h u n g e n a u f h e b e n . Solche a u s zwei Teilen b e s t e h e n d e L a n d s c h a f t s l i n s e n (Aclirom a t e ) geben schon b r a u c h b a r e Bilder, bei welchen die Restfehler die gestochene S c h ä r f e v e r h i n d e r n , d a f ü r a b e r eine a n g e n e h m e Weichheit v e r u r s a c h e n , welche f ü r künstlerisch bildmäßige Zwecke o f t erw ü n s c h t ist. Die B e h e b u n g des F a r b e n f e h l e r s wird n u r f ü r einen b e g r e n z t e n Teil des L i c h t w e l l e n b a n d e s möglich, welcher zwar bei g u t e n O b j e k tiven ziemlich weit ist. Die H a u p t s c h ä r f e liegt a b e r allgemein im b l a u e n Bereiche. D u r c h die V e r w e n d u n g v o n F a r b f i l t e r n sind d a h e r oft die richtigen Bereiche ausgeschaltet, so d a ß anscheinend unerklärliche Unscharfen e n t s t e h e n . Im Hochgebirge k ö n n e n wieder L i c h t s t r a h l e n a u f t r e t e n , welche bei der B e r e c h n u n g nicht b e r ü c k s i c h t i g t w u r d e n u n d die B i l d e r z e u g u n g stören. Das in größeren H ö h e n kurzwellige, aber v o m Glase noch d u r c h gelassene, u l t r a v i o l e t t e Licht v e r m i n d e r t die Allgemeinschärfe wesentlich. D u r c h sog. U V - F i l t e r k ö n n e n diese S t r a h l e n a b g e f a n g e n w e r d e n . F ü r die langwelligen, u l t r a r o t e n S t r a h l e n ist die A b w e i c h u n g d u r c h eine besondere E i n s t e l l u n g zu beheben. Auf neuzeitlichen O b j e k t i v e n ist d a h e r eine 7?-Marke zu finden, m i t welcher sich der B r e n n w e i t e n unterschied der R o t s t r a h l e n ausgleichen l ä ß t . Da es n u n a u c h O b j e k t i v e gibt, bei welchen der Unterschied w e i t g e h e n d behoben, a n d e r e aber, bei denen ü b e r h a u p t noch keine R ü c k s i c h t g e n o m m e n w u r d e , so ist das Fehlen der ß - M a r k e weder in dem einen noch in d e m a n d e r e n Sinne ein Hinweis auf die B e r ü c k s i c h t i g u n g des Ultrarotbereiches. A u s den f r ü h e r e n A u s f ü h rungen ist zu erkennen, d a ß der U n t e r s c h i e d der S c h n i t t w e i t e n der R a n d - u n d Mittelstrahlen die B i l d e r z e u g u n g erschweren. Durch das F e r n h a l t e n der R a n d s t r a h l e n mit Hilfe von Blenden ist eine Abhilfe möglich, da die B r e n n w e i t e n u n t e r schiede der F a r b a n t e i l e u n d der Zonen v e r r i n g e r t werden. W i r d das d u r c h eine Linse iühi Verzciclinungsfeliler. a m Schirme erzeugte Bild eines rechtwinkeligen Liniennetzes b e t r a c h t e t (Bild 4), so ist eine V e r z e i c h n u n g festzustellen. Liegt die Blende vor d e r Linse, so erscheinen die Linien t o n n e n f ö r m i g , liegt sie h i n t e r derselben kissenförmig v e r k r ü m m t . Bei reinen L a n d s c h a f t s a u f n a h m e n wirkt eine solche Verzeichnung weniger

— 14 — störend, A u f n a h m e n , bei welchen jedoch gerade Umrisse vorkommen, werden unbrauchbar. Dieser V e r z e i c h n u n g s f e h l e r läßt sich aber vollkommen beseitigen. Die Bilderzeugung wird auf zwei Linsen verteilt, zwischen welchen die Blende liegt. F ü r die eine Linse ergibt sich dann die W i r k u n g der Vorder- für die andere der Hinterblende. Die Verzeichnungen wirken einander, entgegen und heben sich auf. Die wesentlichsten Schwierigkeiten bringen die Fehler, welche durch schief zur Achse einfallende Lichtstrahlen verursacht werden (Bild 5).

Die B r e n n p u n k t e aller Strahlen haben ungefähr den gleichen Abstand von der Linsenmitte. Sie liegen daher auf einer Kugelfläche (Bild 6) Deshalb kann n u r an einer Stelle der Mattscheibe oder Schichte ein scharfes Bild entstehen. Durch entsprechende Anordnungen von Linsen lassen sich die Brennpunkte aller Strahlen angenähert in eine Ebene bringen, so daß die B i l d f e l d w ö l b u n g praktisch zu beheben ist. Das Objektiv zeichnet dann den Bildwinkel aus. Die zu Lichtbündel vereinigten Lichtstrahlen zeigen beim schiefen Durchgang durch Linsen eine besondere Eigenschaft. Sie haben verschiedene Schnittweiten in den waagerechten und lotrechten Ebenen. Die Lichtbündel treffen sich daher nicht in einem Brennpunkte, sondern in zwei verschiedenen Abständen, und zwar in senkrecht zueinander liegenden Linien (Bild 7). Durch diesen A s t i g m a t i s m u s ist die Entstehung eines scharfen Randbildes unmöglich. Die wesentlichsten Linsenfehler sind daher folgende: 1. Die Farbenabweichung, 2. der Zonenfehler, 3. die Verzeichnung, 4. die Bildfeldwölbung, 5. der Astigmatismus. Es gibt noch andere Fehler, wie z. B. das Koma, die Farbenvergrößerung, die Spiegelflecke u. dgl. m., welche jedoch an zweiter Stelle in Frage kommen. Durch die geschickte Ausnützung der Linsenfehler gegeneinander gelingt es, wie bereits angedeutet, diese weitgehendst aufzuheben. Der

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A u f b a u der Objektive ist nach diesem Gesichtspunkte gestaltet. Zur Behebung mehrerer Fehler sind mehrere Linseneinheiten nötig. Das Zusammenwirken einer Sammellinse aus Flintglas mit einer Zerstreuungslinse aus Kronglas behebt die Farben- und Zonenfehler fast zur Gänze. Zwei Linseneinheiten vor und hinter der Blende ergeben schon ein recht brauchbares Objektiv. Durch diese vier Linsen sind Verzeichnung, Koma, Farbenvergrößerung beseitigt. Nur die schiefen Lichtbündel sind wenig beeinflußt, so d a ß durch Bildfeldwölbung und Astigmatismus die Randschärfe mangelhaft bleibt. Mit zwei weiteren Linsen, meist aus schwerem Baryt-Glase, kommt m a n auch diesen Fehlern bei. 6 Linsen geben bereits ein hochwertiges Anastigmat. Anastigmate, welche scheinbar mit weniger Linsen auskommen, lassen bei genauer Betrachtung der Anordnung erkennen, daß die zwischen den Glaslinsen befindlichen linsenförmigen L u f t k ö r p e r an der Bilderzeugung mitwirken und so an der Fehlerbehebung Anteil nehmen. Die geringere Anzahl lichtschluckender Glaskörper bringt eine größere Durchlässigkeit des Objektives und daher eine bessere Helligkeit des Bildes. Dafür wird bei solchen Anordnungen die Zahl der an die L u f t grenzenden Linsenflächen vermehrt und die Gefahr von Spiegelungen an den Grenzflächen zwischen Glas und L u f t erhöht. Auch aus diesen Überlegungen ist zu ersehen, daß jede Maßnahme in einer Richtung günstige, d a f ü r aber in der anderen ungünstige Folgerungen haben kann und diese immer gegeneinander auszuwägen sind. Bei neuzeitlichen Markenobjektiven ist es gelungen, die Fehler so weit einzuschränken, daß auch volle Öffnungen praktisch scharfe Bilder

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16

—

Tafel I. Strahlengang optischer

Linsen.

Bild

la.

Bild

Ib.

Bild

Ic.

Bild

Id.

Bild

If.

Bild

Ih.

Bild

Ig.

— 17 — Bild I a . Achsenparallele Lichtstrahlen werden durch eine Sammellinse im B r e n n p u n k t e vereinigt. Durch die verschiedene K r ü m m u n g sind die R a n d s t r a h l e n s t ä r k e r als die Mittelstrahlen abgelenkt. Ein ideeller B r e n n p u n k t ist daher unmöglich. Diese Erscheinung wird als sphärische Abweichung oder Zonenfehler bezeichnet. Bild I b . Durch diesen Lipsenfehler ist das Schnittbild kein Doppelkegel, sondern ein Konoid. Der Durchmesser der engsten E i n s c h n ü r u n g ist das Maß f ü r die Güte eines Objektives (Zerstreuungskreis). Deutlich ist die Lichtsammeiwirkung der Sammellinse in der N ä h e des B r e n n p u n k t e s zu erkennen. Durch die S t r e u u n g entstehen Lichtverluste, daher ist das Lichtbündel in gleichweiten Querschnitten hinter dem B r e n n p u n k t e lichtschwächer. B i l d l c . Ein Lichtbündel, welches aus dem B r e n n p u n k t e der k o m m t , verläßt dieselbe achsenparallel.

Sammellinse

Bild I d . Strahlen und Lichtbündel, welche durch den Mittelpunkt einer Linse gehen, werden nicht beeinflußt (gebrochen). Bild I e . Schief zur optischen Achse einfallende Lichtstrahlen zeigen sehr verwickelte Erscheinungen. Bild I f. Schief einfallendes Lichtbündel. Bild I g . Ein Lichtbündel, welches aus einem P u n k t e k o m m t , h a t seine engste 1 1 1 1- — = -

E i n s c h n ü r u n g im A b s t ä n d e b, und zwar so, daß die Linsengleichung

S

b

t

erfüllt ist. Die Linsenbrennweite war 5 cm, die Schnittweiten 9 und 11 cm. 1__ 1 9 + 1 1 _ 20 _ 1 IT + 11" ~ 5~ ' 99 """" — 99" — 5" ' B i l d l h . Achsenparallele Lichtstrahlen werden durch eine von der Achse weg gebrochen, das ist zerstreut.

Zerstreuungslinse

über die ganze Bildfläche geben. Die durch die Restfehler entstehenden Unschärfen werden so klein gehalten, daß sie nicht mehr stören bzw. vom menschlichen Auge nicht mehr als solche wahrzunehmen sind. Das Auge sieht einen Kreis, wenn dessen Sehwinkel ungefähr 2 Bogenminuten ist, als P u n k t . Es wird dann auf der Netzhaut nur mehr ein Zäpfchen getroffen, so daß das Auge keinen Unterschied mehr wahrnehmen kann. Dieser Zerstreuungskreis wird somit das Maß für die zulässige Unschärfe des Objektives. Je nach der Bildgröße darf der Durchmesser dieses Kreises größer oder kleiner sein. Er wird im allgemeinen m i t Vio m m > bei Kleinbildobjektiven mit 1 / 30 mm angenommen. b) Die wichtigsten Bauarten photographischer Objektive 1 ). Die wichtigsten Bauarten der gebräuchlichsten photographischen Objektive sind auf den Tafeln II, I I I und IV dargestellt. Die Zusammenstellung soll und kann weder vollständig sein, noch alle Erzeugnisse erfassen. Es werden ausschließlich die verschiedenen Wege zur Erfüllung der vielseitigen optischen Anforderungen gezeigt. T h u n , R . : Photographische Objektive. F i n k , Meßtechnik.

Z. V D I . 73 (1929), S. 49. 2

—

18

—

Auf keinen Fall ist in der Auswahl der Beispiele eine Stellungnahme zu irgendwelchen Erzeugnissen zu suchen, welche ausschließlich nach methodischen Gesichtspunkten erfolgte. Die einfache Sammellinse (Bild I I a ) , dem gewöhnlichen Brillenglase gleich, wird obwohl mit allen Fehlern behaftet, f ü r photographische Zwecke verwendet. Diese sog. Monokelaufnahmen sind in der bildmäßigen Photographie wegen der Weichheit der Zeichnung geschätzt. Um die beste, ü b e r h a u p t mögliche Schärfe zu erreichen, muß die Mattscheibe in die gelbe u n d die Schichte in die blaue Schärfenebene kommen. Der Unterschied, die sog. Fokusdifferenz, ist durch Verschieben auszugleichen. Die verwertbare Lichtstärke ist höchstens 1:12. Die Landschaftlinse oder Achromat (Bild I I b ) beseitigt durch die beiden entgegengesetzt brechenden Glassorten den Farbenfehler und hat daher keine Fokusdifferenz mehr. Auch der Zonenfehler ist durch die gleichmäßigere K r ü m m u n g der Anordnung praktisch behoben. Nicht nur in der billigen K a m e r a wird sie verwendet, sondern auch bei wissenschaftlichen Versuchen, wo lange Brennweiten nötig und gleichwertige Objektive der Kosten wegen nicht verfügbar sind. Die größte Öffnung ist 1:8, welche schon recht gute Bilder ergibt. Die Weichheit der Zeichnung stört in vielen Fällen nicht, denn die Durchschnittsschärfe läßt sogar Vergrößerungen zu. Begrenzt ist die Verwendung durch den Verzeichnungsfehler. Zwei einfache Sammellinsen vor und hinter der Blende angeordnet, geben bereits ein verzeichnungsfreies Bild, wenn auch mit den anderen Fehlern. Ein solches Objektiv (Bild 11c), Periskop genannt, h a t infolge des Farbenfehlers noch eine Fokusdifferenz. Wegen der übrigen Fehler ist die Öffnung mit 1 : 8 beschränkt. Zwei Landschaftslinsen (Achromate) im Strahlengange erzeugen bereits ein sehr gutes Bild, bei welchem alle Fehler bis auf den Astigmatismus und die Bildfeldwölbung behoben sind. Es arbeitet verzeichnungsfrei und farbenrein, nur bei voller Öffnung läßt die Randschärfe zu wünschen. Solche Objektive, Aplanate genannt (Bild Id), wurden zuerst von Petzval in Wien berechnet und von Voigtländer geschliffen. Die Lichtstärke konnte schon auf 1:4 erhöht werden und sie fanden f ü r die Bildnisphotographie, wo mangelnde Randschärfe keine Rolle spielte, Verwendung. Steinheil konnte bereits 1867 einen Aplanaten von der Lichtstärke 1 : 3 herstellen. Durch Abblenden ist die Randschärfe wesentlich zu verbessern. Die noch restlichen Fehler spornten bei den steigenden Ansprüchen alle K r ä f t e zu ihrer Überwindung an. Dr. Rudolph (Zeiß, Jena) h a t t e unter guter Ausnützung der Jenaer Glassorten den Weg gefunden (erpröbelt), um den Astigmatismus erfolgreich zu beheben. 1890 wurden in der Patentschrift 56109 die Gesichtspunkte für den Bau eines Doppelobjektives mit zwei verkitteten Bestandteilen fest-

— 19 — Tafel II. Die w i c h t i g s t e n

Bauarten

Objektive.

m

A

\J Bild I I a .

VA Sammellinse.

\

W

v_\

Bild I l e .

Periskop.

1

Iii

1

T\

\iII U

Bild I l d .

Aplanat.

\l\ l/\l

Bild I l e . Z e i ß - A n a s l i g m a t n a c h R u d o l p h .

r \\

Bild I I b . L a n d s c h a f t s l i n s e , A c h r o m a t .

n i n

n

Bild H g .

photographischer

B i l d I I f. G o e r z - D o p p e l a n a s t i g m a t D a g o r .

¡1

m

\\

VA ULä

Voiglländer-Collinear.

71

Bild I I h .

Zeiß-Doppelprotar. 2*

—

20

—

gelegt. Dieser erste Doppel-Anastigmat (Bild 11 e) war in der photographischen Optik bahnbrechend. Bei guter Randschärfe konnte die beachtliche Öffnung von 1:6,3 erreicht werden. Die beiden Objektivhälften waren nicht gleich. Emil van Hoegh berechnete nun einen symmetrischen DoppelAnastigmaten, den Goerz (Berlin) als D a g o r herstellte (Bild I l f ) . Bei der Lichtstärke von 1:6,8 war eine auffallende Freiheit von allen Fehlern erreicht. Der randscharfe Bildwinkel konnte bis auf 72° gebracht werden. Die einzelnen Objektivhälften waren für sich allein als vorzügliche Landschaftslinsen mit ungefähr doppelter Brennweite verwendbar. Diese epochemachenden Fortschritte wurden durch die Verwendung der immer berühmter werdenden Jenaer Glassorten möglich, von welchen besonders das schwere Baryum-Silikat-Crown, das Baryt-Leichtflint und das weiche Silikat-Crown den Objektivbau förderten. Die verschiedenen optischen Werke arbeiteten nun emsig daran, die Güte der Erzeugnisse zu verbessern. Dieses Durchackern des ganzen optischen Gebietes war sehr befruchtend und brachte eine Reihe hervorragender Objektive. So bringt Voigtländer in seinem Collinear (Bild Hg) ein dem Dagor ähnliches, aber durch Linsenkrümmung und Glassorte doch verschiedenes Objektiv, dem große Spiegelfehlerfreiheit nachgerühmt wird. Zeiß versuchte mit seinem Doppelprotare ein Objektiv zu schaffen, bei dem beide Hälften verschiedene Brennweite haben (Bild I l h ) . Das Doppelobjektiv hat die Lichtstärke von 1:6,3 und je zwei Einzelglieder mit verschiedener, langer Brennweite, die bei der Öffnung von 12,5 scharfe Bilder geben. Die Stufung der Brennweite ist z. B. 13 cm und 18 bzw. 29 cm. Eine solche Anordnung wird als Satzobjektiv bezeichnet. Zur Steigerung der Lichtstärke wurden zunächst vier linsige Anastigmate gebaut, welche trotz der beachtlichen Gesamtschärfe bereits eine Öffnung von 1:4,5 aufwiesen. Das vierlinsige Goerz Doppelanastigmat Celor (Bild I I I a ) zeigt eine solche Bauart. Es ist aber auch zu erkennen, daß die zwischen den Glaslinsen liegenden Luftkörper linsenförmige Gebilde sind, welche an der Bildformung teilnehmen. Diese Bauarten waren im Grunde genommen Übergangsformen zu den unsymmetrischen, dreilinsigen Anastigmaten. Die Erfahrung zeigte, daß sich mit ihnen nahezu die gleiche und später sogar eine bessere Bildgüte erreichen ließ. Der dreilinsige Anastigmat (Bild I l l b ) war ein ausgezeichnetes Objektiv, welches heute noch bei weniger hohen Ansprüchen beste Dienste leistet, im Grunde aber nur der Vorläufer des berühmtesten aller unsymmetrischen Objektive, des Tessartypus, ist (Bild IIIc). Die von Zeiß, Jena, eingeführte Bauart stellt einen vierlinsigen, allen optischen Anforderungen genügenden Anastigmaten dar. Hervorragende Bildgüte, Fehlerfreiheit, Brillianz der Zeichnung, höchstes Auf-

—

21

—

Tafel I I I . ie

wichtigsten Bauarten

n

Í7A

\JLMLA\J Bild I I I a.

Goerz-DoppelanasligmalfCelor.

photographischer

i

n

VJ

O b j e k t i v

n

\J

B i l d I I I b.

Agfa-Anastiginat

m

iL\y Bild I I I c .

Zeiß-Tessar.

Bildllld.

Voigtländer-Heliar.

rv u Bild l i l e .

Bild I l l g .

Zeiß-Sonnar.

Zeiß-Fernobjektiv-Sonnar.

Bild I l l f .

Bild I I I l i .

Leitz-Summar.

Zeiß-Tele-Tessar.

—

22

—

lösungsvermögen, geringe Spiegelungen sind in einzigartiger Weise erreicht. Dabei läßt sich die Lichtstärke, fast ohne Verlust an Güte, bis zu 1:2,8 steigern. Gleichfalls hervorragende Bauarten nach dem Tessartypus sind das Schneider-Xenar, Leitz Elmar, Voigtländer Heliar u. dgl. m. (Bild I l l d ) . Die Grenze der Lichtstärke ist bei den Tessartypen mit 1:2,8 erreicht. Darüber hinaus müssen die Linsen neuerlich vermehrt werden, um die Bildgüte zu sichern. Ein dreiteiliger Vertreter ist das Zeiß-Sonnar mit einer Lichtstärke von 1:2 (Bild Ille). Trotz der sechs Linsen grenzen nur sechs Glasflächen an Luft, so daß eine gute Brillianz der Bilder gegeben erscheint. Bei diesen hohen Lichtstärken weist die Zeichnung eine angenehme Weichheit auf. Die früher vertretene Ansicht jedoch, daß sich durch das Abblenden lichtstarker Objektive niemals die Bildschärfe der lichtschwächeren bei gleicher Öffnung erzielen läßt, ist nach dem derzeitigen Stande der optischen Fertigung nicht mehr stichhältig. Solche Objektive sind für die ungünstigsten Lichtverhältnisse, besonders aber für Momentaufnahmen bei Kunstlicht, geeignet. Leitz hat mit seinem Summar 1:2 einen sechslinsigen, aber vierteiligen Anastigmaten höchster Lichststärke geschaffen (Bild U l f ) . Die besondere Farbenfehlerfreiheit, eine gute Verteilung der Schärfe bei voller Öffnung sind die bemerkenswerten Eigenschaften dieses bekannten Kleinbild-Obj ektives. Für die größere Abbildung entfernter Gegenstände vom gleichen Standpunkte kommen entweder Objektive mit langer Brennweite oder Teleobjektive in Frage. Die Geräte mit langer Brennweite sind grundsätzlich als F e r n o b j e k t i v e zum Unterschied von d e n T e l e o b j e k t i v e n zu bezeichnen (Bild I l l f ) . Wird in den Strahlengang eines Objektives eine Negativlinse (bikonkav) eingeschaltet, so ergibt sich eine größere Abbildung. Durch das Eingreifen der Negativlinse in den Strahlengang eines Objektives wird nämlich der Schnittpunkt der Lichtstrahlen weitergerückt. Der Hauptpunkt wandert nach vorne, so daß sich die lange Brennweite bei geringerer Schnittweite ergibt (Bild 8).

— 23 — Das Teleobjektiv stellt daher eine Anordnung dar, bei welcher der Abstand des Objektives von der Schichte geringer als die wirksame Brennweite ist. Diese Eigenschaft ist sehr erwünscht, da sie den Auszug der Kamera verkürzt. Durch die Veränderung des Abstandes der Negativlinse läßt sich auch die Brennweite ändern. Um aber die Korrektion eines solchen Teleobjektes zu verbessern, ist man von den veränderlichen Anordnungen abgekommen und gibt sich mit der Verringerung der Abmessungen zufrieden (Bild I I I h ) . Ähnlich wie bei Fernobjektiven, wo es sich darum handelt, entfernte Gegenstände größer abzubilden, ergeben sich auch die Forderungen, größere Gegenstände bei mäßiger Gegenstandsweite abzubilden. Durch die Verkleinerung der Brennweite kann der Bildwinkel des Objektives größer werden. Es ergeben sich Objektive für W e i t w i n k e l a u f n a h m e n . Die Forderung nach dem großen, fehlerarmen Bildwinkel läßt im allgemeinen die Verwendung gewöhnlicher Objektive nicht zu, da die Randstrahlen mit der Neigung wesentliche Schwierigkeiten verursachen. Die Öffnung muß daher verringert werden, um die Lichtbündel schmal zu halten. Weitwinkelobjektive sind immer lichtschwächer und weisen wegen des großen Winkels eine kurze Baulänge auf. Bild I V a zeigt das Voigtländer »Weitwinkel-Collinar« mit einer Lichtstärke von 1 : 1 2 , 5 und 100° Bildwinkel. Eine Sonderbauart eigenartigster Form ist das Görz-Doppelanastigmat Hypergon (Bild I V b ) für den extremsten Bildwinkel von 140° des anastigmatisch geebneten Bildes. Zonen- und Farbenfehler sind nicht mehr behoben, da diese bei den kleinen in Betracht kommenden Öffnungen von 1 : 2 2 und 1 : 3 0 nicht mehr stören. Durch die Öffnung des Objektives können die nur wenig zur Achse geneigten Lichtbündel den Querschnitt ausnützen. Schiefe Bündel treffen auf einen verminderten Querschnitt, so daß sie schmäler werden. Dadurch haben alle Objektive einen mehr oder minder großen Helligkeitsabfall gegen den Rand zu. Bei den großen Öffnungen der lichtstarken Geräte, welche nur einen schmalen Winkel ausnützen, kommt dies wenig und durch entsprechende Linsenformung auch gar nicht in Erscheinung. J e größer der Winkel aber wird, desto mehr wird die Lichtverteilung über die Schichte gestört. Wird der Bildwinkel zu groß und das Lichtbündel sehr geneigt, so ist ein störender Lichtabfall gegen den Rand zu gegeben. Mit der Verkleinerung der Öffnung durch die Blende werden die Unterschiede geringer und können durch die Schichte ausgeglichen werden. Weitwinkelobjektive, welche größere Lichtstärken aufweisen wie in der Kleinbildphotographie, haben immer einen, wenn auch geringen, Lichtabfall nach den Rändern zu, der beim Abblenden verschwindet.

— 24 — In dem extremen Falle des Hypergons ist eine gleichmäßige Lichtverteilung unmöglich. Es wird daher mit einer besonderen Sternblende die Bildmitte zurückgehalten. Diese Einrichtung kann durch einen Schnurzug während der Belichtung weggedreht werden, so daß dann die Belichtung der Bildmitte erfolgt. Durch einen mit einem Gummiball erzeugten L u f t s t r o m wird der Stern rasch gedreht. Die Dauer der Belichtung mit der Sternblende und mit freiem Objektiv ist durch Versuche zu ermitteln. F ü r die Wiedergabe feinster Einzelheiten ist eine höchste Fehlerfreiheit nötig. Solche Objektive sind besonders in der Reproduktionstechnik unentbehrlich. Die einzelnen Farbbilder müssen genau in einer Ebene liegen, das sekundäre Spektrum beseitigt und das Bildfeld absolut eben sein u. dgl. Dies wird durch besondere Linsenformen erzielt. Bild IV c zeigt ein Apochromat Collinear von Voigtländer mit Lichtstärke 1:13,5. Gleichfalls sehr hohe Anforderungen an das Auflösungsvermögen sind an die Mikroobjektive gestellt. Nach der Bildgüte ergeben sich achromatische, anastigmatische und apochromatische Mikroobjektive. Die Apochromate sind gleichfalls auf das sekundäre Spektrum korrigiert und eine weitgehende Fehlerfreiheit vorgesehen. Größte Sorgfalt ist auf das Fassen der Linsen zu richten, da geringste Unregelmäßigkeiten bei den enormen Vergrößerungen beträchtliche optische Störungen der Bilderzeugung bedingen. Bild I V d zeigt ein Apochromat von Leitz. Zu den Sonderbauarten gehören auch schon die Objektive mit extrem hohen Lichtstärken von 1:1,5 u. dgl. Wegen der überaus geringen Tiefenschärfen kommen sie vorwiegend nur für kurze Brennweite in Frage. Ihr Gebiet ist das Kleinbild, der Normal- und der Schmalfilm. Über 5 cm Brennweite sind n u r wenige gelungene Objektive hergestellt worden. Durchmesser und Gewicht steigen mit der Brennweite in einem erschrekkenden Ausmaße und nicht minder der Preis. Um eine ausreichende Fehlerfreiheit zu erzielen, müssen schon eine beträchtliche Anzahl brechender Flächen in den Strahlengang eingeschaltet werden. Daß sich hier auch störende Spiegelerscheinungen ergeben und die Verwendbarkeit solcher Geräte einschränken, ist verständlich. Trotzdem sind es technische Wunderwerke von einer erstaunlich hohen Bildgüte. Die gewisse Weichheit, das Fehlen der gestochenen Schärfe bei vollen Öffnungen wird bei solchen A u f n a h m e n keinesfalls als Mangel empfunden. Trotzdem ist das Auslösungsvermögen überraschend groß. Bild IVe zeigt das Agfa-Schmalfilmobjektiv S y m m e t a r 1:1,5 und 2 cm Brennweite. Bild IVf stellt das Biotar von Zeiß dar, mit der Lichtstärke von 1:1,4 und Brennweiten bis zu 7 cm. Um bei photographischen A u f n a h m e n verschiedene Abbildungsmaßstäbe zu erhalten, müssen eine entsprechende Anzahl Objektive mit verschiedenen Brennweiten zur Verfügung sein. Diese Umständlichkeit,

— 25 — Tafel IV. Die w i c h t i g s t e n

Bauarten

photographischer

Bild I V a . V o i g l l ä n d e r - W e i t w i n k e l - C o l l i n e a r .

Bild I V c .

Voigtländer-Apochromat-Collinear.

Bild IVIi.

Objektive.

Uoerz-Doppelanastigmat-Hypergon.

BildlVd.

Leitz-Mikroobjekliv.

LA Bild I V e .

Agfa-Schmalfilm-Syimuetar.

B i l d I V f.

Zeiß-Biotar.

F-1I»'

nt"

" i C.J.

Bild I V g .

Busch-Vario-Glaukar.

Bild I V l i .

Askania-Spiegellinsenobjektiv.

—

26

—

der Zeitverlust beim Auswechseln und letzten Endes die Gebundenheit an die Stufen der Brennweiten, haben zu dem Wunsche geführt, ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite zu schaffen. Dadurch soll der Übergang von einem Abbildungsmaßstab zum andern stetig und mühelos, aber auch die beste Anpassung an den Bildausschnitt möglich sein. Die Lösung schien nur durch Linsen veränderlicher Krümmung, ähnlich wie beim Auge, schaffbar. Solche sog. »Gummilinsen« werden schon einige Zeit in Amerika gebaut, sind aber schwere und umständliche, optische Maschinen. Die deutschen Lösungen sind einfach und elegant geworden. Diese Geräte lassen sich nur für kleine Brennweiten bzw. schmale Öffnungswinkel, wie sie bei Normal- und Schmalfilm in Frage kommen, herstellen. Der T r a n s f o k a t o r der Astro-Gesellschaft Berlin ist eine Art Vorschaltoptik, welche ein an sich normales Objektiv zu einem mit veränderlicher Brennweite macht. Das B u s c h - V a r i o - G l a u k a r 1 ) ist ein selbständiges optisches System aus acht Linsen. Die rückwärtige Hälfte der Linsen bleibt im festen Abstände zur Schichte, während die vier anderen, je zwei und zwei verkittet, ihren Abstand gegeneinander und gegen die Schichte ändern. Dadurch läßt sich eine stetig veränderliche Brennweite von 2,5 bis 8 cm erreichen. Die Lichtstärke ist für diesen Sonderfall sehr hoch, und zwar 1 : 2 , 8 , und bleibt bei jeder Brennweite erhalten. Die Bedienung ist so einfach, daß tnnn bei Laufbildaufnahmen die Brennweitenveränderung sogar während der Aufnahme erfolgen kann und sich »Fahraufnahmen« bei stehender Kamera herstellen lassen. Diese erfolgen derart, daß Gegenstand und Kamera festbleiben. Durch die Veränderung der Brennweite wird das Bild des Gegenstandes größer oder kleiner, so daß der Eindruck entsteht, als ob sich der Gegenstand Spiegellinsenobjektiv nähere oder entferne. Als letzte bemerkenswerte Form photographischer Objektive sind die S p i e g e l l i n s e n - O b j e k t i v e 2 ) anzuführen. Sie werden an Stelle von lang brennweitigen Fern- und Teleobjektiven verwendet, welchen sie einen sehr kurzen Auszug voraus haben (Bild IVh). B i l d 9.

15

V e r g l e i c h voll F e r n - , T e l e - und Spiegellinsen-Objektiv.

*) N a u m a n n , I I . : K i n o - O b j e k t i v e m i t v e r ä n d e r l i c h e r B r e n n w e i t e . K i n o t e c h n . ( 1 9 3 3 ) , S. 3 0 7 . ' 2 ) A c h t , H. und B e c k , F . : S p i e g e l l i n s e n o b j e k t i v . K i n o t e c h n . 15 ( 1 9 3 3 ) , S . 75.

— 27 — Der Vergleich der Auszugslänge zwischen Fern-, Tele- und Spiegellinsenoptik ist aus Bild 9 zu ersehen. c) Die aufnahmetechnischen Eigenschaften der photographischen Objektive. Während die besprochenen Eigenschaften der Objektive für die Güte des Bildes ausschlaggebend sind, kommen für die Bildformung Brennweite, Bildwinkel, Lichtstärke bzw. Öffnung in Betracht. Die B r e n n w e i t e 1 ) ist allgemein der Abstand des Schnittpunktes aller aus dem Unendlichen kommenden, achsengleich laufenden Lichtstrahlen vom Objektivmittelpunkt. Genauer ist es der Abstand des Brennpunktes von der rückwärtigen Hauptebene (Bild 10). Als Hauptebene werden jene auf die optische Achse senkrechten Ebenen bezeichnet, in welchen sich die Richtungen der ein- und austretenden Strahlen schneiden. Bei jeder Linse und jedem Objektive gibt es eine vordere

B i l d 10.

Ilauplebenen

der L i n s e .

Bild I I .

Die

Linsen-Gleichung.

und eine rückwärtige Hauptebene. Bei dünnen Linsen fallen sie in der Mitte zusammen. Von der Brennweite hängt die Bildgröße des Gegenstandes ab. Der Zusammenhang zwischen der Brennweite /, der Gegenstandsweite g und der Bildweite b ist durch die Linsenformel (Reziprok-Formel) gegeben (Bild 11). 1 1 1 7

=

y +

y

Aus dieser Formel ist zunächst zu ersehen, daß für weit entfernte Gegenstände (g — OD) die Bildweite b gleich / wird. Aus der Gleichung ergibt sich weiters: ¡. , , , •b b • /=• + 6' b - f ' g - f Die Größe des Gegenstandes G verhält sich zur Bildgröße B wie: G:B Schulze,

=

g:b.

I I . : Brennweiten-Messungen.

Areli. techn. Mess. V 44—5.

—

Der Maßstab der Abbildung

28

—

B

m

=

G

Wird der Maßstab m in die obigen Gleichungen eingeführt, so wird = /+

^ m

und b = / +

im.

Für b = / wird m = / g Aus diesen Beziehungen lassen sich viele Fragen, welche bei der photographischen Arbeit in optischer Hinsicht vorkommen, beantworten. Für Aufnahmen in natürlicher Größe ergibt sich beispielsweise: m=l,

6 = 2/

m = V 2,

6

m = V5,

b = /+ y ,

g = 6/,

m = 0,

b = /,

g = co.

g =

2f,

Z=

3f>

weiters: = /+

Es ist zu sehen, daß das scharfe Bild mit der Entfernung des Gegenstandes zum Objektiv näherrückt. Bei sehr weit entfernten Gegenständen liegt es dann im Abstände f. Aus der Gleichung für den Maßstab m — ~

§

ist zu entnehmen, daß

die Abbildung mit der Brennweite größer wird und daß Objektive mit gleicher Brennweite Gegenstände immer gleich groß abbilden, gleichgültig ob sie für 24 X 36 mm oder für 9 X 12 cm verwendet werden. Der Unterschied liegt nur im B i l d w i n k e l . Dies ist der Winkel, welchen der Lichtkegel, der das Bild umfaßt, aufweist. Der Zusammenhang zwischen Bildwinkel, Brennweite, Bildabmessungen und Abbildungsgröße ist aus folgenden Beispielen ersichtlich: B r e n n w e i t e = 12 cm. Bildgröße 4 6 6 9 13 18

x x x x X X

5 cm 6 » 9 » 12 » 18 » 24 »

Bildwinkel ca. 26° 40° 50° 64° 84° 100°

Abbildungsgröße

—

29 —

B i l d g r ö ß e = 24 X 3 6 m m . Brennweite 2,8 cm 3,5 5,0 9,0 13,5 20,0

Bildwinkel 76° 64° 47° 27° 19° 12°

Abbildungsgröße

1,00 1,25 1,80 3,20 4,80 7,20

Diese Zahlentafeln zeigen somit, daß bei gleicher Brennweite mit steigender Bildgröße der Bildwinkel immer weiter wird. Das gleiche Objektiv ist in einem Falle ein Schmal-, im anderen Falle ein Weitwinkel. Die Objektive sind in der Brauchbarkeit ihres Bildwinkels herstellungsgemäß begrenzt, weil die Fehlerfreiheit n u r für einen bestimmten Bogen durchgeführt wird. Wird nun die Bilderzeugung überlegt und beachtet, daß sich bei gleicher Brennweite die gleiche Größe eines Gegenstandes ergibt, so m u ß bei größerem Bildformate außer dem gleichgroßen Gegenstand wesentlich mehr von der Umgebung ins Bild kommen. W ü r d e ein Gegenstand das Format 5 x 5 cm ungefähr füllen, so ist er auf der Schichte 18 X 24 cm gleich groß, nur k o m m t ein Mehrfaches an Umgebung dazu. Diese Fülle im Bilde ist das Auge nicht gewöhnt, da es beim Sehvorgange wandert und das ganze Gesichtsfeld nach und nach erfaßt. Ein mit einem Weitwinkelobjektiv gesehenes Bild wird daher für das Auge einen ungewohnten Eindruck erzeugen, den m a n fälschlich als schlechte, unrichtige Perspektive bezeichnet. Das photographische Bild ist jedoch eine absolut richtige Perspektive und kann daher in dieser Beziehung nie schlecht oder gut sein. Eine Hausfront (Bild 12) HH werde unter zwei verschiedenen Bildwinkeln ß und a entsprechend den Brennweiten f1 und / 2 betrachtet. Die Sehstrahlen kommen aus K und A und treffen die Bildebenen Bx und B2 in den P u n k t e n hx hx bzw. k2 h2 und vielen anderen und erzeugen so das Bild. Die Abbildungsgröße der Haushöhe ist auf beiden Bildern gleich, so daß hx hx = h2 k2 wird. Dies wurde dadurch erreicht, daß die Gegenstandsweite bei der kurzen Brennweite fx kleiner als bei / 2 ist. Beim Betrachten der Bilder ist der wesentliche Unterschied zu erkennen. Bei dem kurzbrennweitigen Bild B1 streifen die oberen Sehstrahlen die Dachfläche HD, so daß diese als eine Kante, während die untere Vorfläche des Hauses HV ungewöhnlich vergrößert erscheint. Das langbrennweitige Bild B2 erfaßt sowohl Dach- als auch Vorfläche und wird, wenn der Bildwinkel a gleich dem Sehwinkel des Beobachters ist, den richtigen, bzw. gewohnten Eindruck wiedergeben.

— 30 — Denkt man sich den Bildwinkel weiter verschmälert, so erscheint Dach- als auch Yorfläche immer schmäler, bis sie wie bei der Betrachtung aus großer Entfernung verschwinden. Das heißt, die langbrennweitige Betrachtung erzeugt einen gleich ungewohnten Eindruck wie ihr

anderen zusammengedrängt. Sei nun das Bild von K aus die photographische Aufnahme und von A aus der menschliche Eindruck durch den Sehvorgang, so sind die bildmäßigen Unterschiede, aber auch die Tatsache, daß in beiden Fällen ein geometrisch richtiges Bild vorliegt, zu erkennen.

— 31 — D a s B e t r a c h t e n eines B i l d e s g e h t n u n g e d a n k e n m ä ß i g d e r a r t v o r sich, d a ß die S e h s t r a h l e n d u r c h die B i l d p u n k t e s t o ß e n u n d den d a r g e s t e l l t e n G e g e n s t a n d im R ä u m e zur V o r s t e l l u n g b r i n g e n . W i r d n u n d a s m i t k u r z e r B r e n n w e i t e e r z e u g t e B i l d v o n A" a u s u n t e r d e m S e h w i n k e l a b e t r a c h t e t , so k a n n auf k e i n e m F a l l e ein der W i r k l i c h k e i t ähnliches G e b i l d e e n t s t e h e n . S c h o n d a s F e h l e n der zweiten D a c h k a n t e i m B i l d e zeigt, d a ß sich ein a n d e r e r K ö r p e r e r g i b t u n d die V e r z e r r u n g der V o r f l ä c h e einen g a n z u n w a h r s c h e i n l i c h e n E i n d r u c k erz e u g e n muß. I m menschlichen Gehirne e n t s t e h t n u n m e h r ein Z w i e s p a l t m i t d e m a u s der E r f a h r u n g g e w o h n t e n S e h e i n d r u c k u n d d e m d u r c h d a s B i l d a u f gezwungenen. Diese D i v e r g e n z e r z e u g t ein o p t i s c h e s U n l u s t g e f ü h l , welches mit d e m B e g r i f f e der f a l s c h e n P e r s p e k t i v e a b g e t a n wird. Dieses U n l u s t g e f ü h l t r i t t a b e r nicht a u f , wenn die m e n s c h l i c h e E r i n n e r u n g keinen Vergleich z u m B i ^ h a t . B e i L a n d s c h a f t s b i l d e r n wird selten ü b e r die schlechte P e r s p e k t i v e g e k l a g t , weil bei der V i e l g e s t a l t i g k e i t der F o r m e n keine richtige V e r g l e i c h s e r f a h r u n g vorliegt. D e r M a l e r hing e g e n , welcher viel F e r n s i c h t e n g e m a l t u n d die n ö t i g e E r f a h r u n g h a t , wird s o f o r t feststellen, d a ß die P e r s p e k t i v e hier n i c h t r i c h t i g ist. W i r d d a s B i l d j e d o c h u n t e r d e m gleichen W i n k e l ß wie bei der E n t s t e h u n g b e t r a c h t e t , d a s heißt a l s o a u s einer E n t f e r n u n g , welche der B r e n n w e i t e gleich ist, so e r g i b t sich der richtige E i n d r u c k . N u r ist die B r e n n w e i t e f a s t i m m e r kleiner als die deutliche S e h w e i t e v o n 25 cm. Kurzbrennweitige A u f n a h m e n müssen daher vergrößert werden, u m einen richtigen E i n d r u c k g e b e n zu können. D e r jeweils n ö t i g e M a ß s t a b der V e r g r ö ß e r u n g i s t : deutliche Sehweite Brennweite E i n e K l e i n b i l d a u f n a h m e m i t 5 c m B r e n n w e i t e ist d a h e r f ü n f f a c h zu v e r g r ö ß e r n , u m sie richtig sehen zu k ö n n e n . W i r d sie a b e r z e h n f a c h v e r g r ö ß e r t , so m u ß der B e t r a c h t u n g s a b s t a n d auf 50 c m erhöht w e r d e n . D i e s e Ü b e r l e g u n g e n l a s s e n a b e r a u c h erkennen, d a ß m a n es d u r c h die W a h l der B r e n n w e i t e in der H a n d h a t , die P e r s p e k t i v e eines B i l d e s n a c h B e l i e b e n zu b e e i n f l u s s e n . E i n e E r k e n n t n i s , v o n welcher in der b i l d m ä ß i g e n P h o t o g r a p h i e b e r e i t s v i e l f a c h G e b r a u c h g e m a c h t wird. In B i l d 13 i s t d e r E i n f l u ß der B r e n n w e i t e auf die P e r s p e k t i v e gezeigt. Hier ist die B i l d g r ö ß e die gleiche und die E n t f e r n u n g der K a m e r a v e r s c h i e d e n . Die e r s t e A u f n a h m e zeigt die W e i t w i n k e l p e r s p e k t i v e des L e i t z 2 , 8 c m O b j e k t i v e s . D a s g a n z e G e b ä u d e ( S c h l o ß W e r n e c k ) ist a u f d e m B i l d , d a f ü r m u ß der ü b e r t r i e b e n große V o r d e r g r u n d in K a u f gen o m m e n werden. Mit der V e r l ä n g e r u n g der B r e n n w e i t e auf 3 , 5 c m wird d a s B i l d besser, d a f ü r a b e r d a s G e b ä u d e schon v o n B ä u m e n a b g e d e c k t . 5 c m B r e n n w e i t e v e r ä n d e r n den S t a n d p u n k t bereits so weit, d a ß d e r

— 32 —

Teich sichtbar wird. Mit 9 cm Brennweite ist die Breite des Wassers zusammengedrängt, d a f ü r kommen die Türme des Schlosses zum Vorschein. Die 13,5 cm Optik vergrößert die Erscheinung. Bei der TeleA u f n a h m e mit 20 cm rücken die Bäume so nahe zusammen, daß sie vom Gebäude nur mehr einen schmalen Blick freigeben. Der Vordergrund ist zusammengerückt und die Schätzung seiner Ausmaße auf Grund der A u f n a h m e unmöglich. Zusammenfassend kann festgelegt werden, daß jede auf optischem Wege erzeugte Abbildung in bezug auf die Perspektive richtig ist. Nur durch einen ungewohnten Betrachtungsabstand entsteht ein ungewohnter Eindruck.

— 33 — V o m gleichen S t a n d p u n k t e aufgenommene Gegenstände ergeben bei allen Brennweiten eine gleichartige Perspektive, da sich nur der Abbildungsmaßstab ändert. Durch Veränderung des S t a n d p u n k t e s und der Brennweite kann die Perspektive beeinflußt werden 1 ). Kurzbrennweitige O b j e k t i v e vergrößern den R a u m (Weitwinkelperspektive), langbrennweitige erzeugen durch das ungewohnte Näherbringen entfernter Gegenstände den E i n druck des An-, Auf- und Zusammenrückens (Fernrohr- oder Feldstecherperspektive). Bei technischen Aufnahmen sind diese Erscheinungen entsprechend zu berücksichtigen. F ü r die Auslösung des photochemischen Vorganges ist eine b e s t i m m t e Mindestlichtmenge nötig. Diese k o m m t vom Aufnahmegegenstand, wird vom O b j e k t i v optisch geformt und auf die Schichte geworfen. Die in der Zeiteinheit durch das O b j e k t i v tretende Lichtmenge hängt von der Öffnung bzw. dem Durchmesser ab und verteilt sich auf die F l ä c h e der Schichte. Die Öffnung des O b j e k t i v e s wird durch das achsengleichlaufende Lichtbündel durchsetzt und der Durchmesser desselben als w i r k s a m e Ö f f n u n g bezeichnet. Diese ist bei O b j e k t i v e n mit Mittel- und Hinterblende größer als der Blendendurchmesser (Bild 14). J e weiter die Schichtebene vom B i l d 14. W i r k s a m e Ö f f n u n g O b j e k t i v e entfernt ist, desto größer wird einer Linse. die ausgeleuchtete F l ä c h e und desto geringer die Lichtmenge auf dem Flächenteil. B e i gleicher Öffnung erhält die näherliegende E b e n e mehr, die weiterliegende weniger L i c h t . Die Helligkeit des Bildes ist daher von der Brennweite und der wirksamen Öffnung abhängig. Das Verhältnis des wirksamen Durchmessers zur Brennweite 7 ist daher ein Maß für die Helligkeit des Bildes und wird als r e l a t i v e Ö f f n u n g , Öffnungsverhältnis oder auch als L i c h t s t ä r k e bezeichnet. Diese Beziehung wird auch in der F o r m f:n angegeben, wobei n =

{

bzw. d =

d

f

ist.

E s bedeutet somit die relative Öffnung 1 : 2 bei einem

Objektive

von 5 cm Brennweite, daß -— = — = — , die wirksame Öffnung d da-! _ / 5 2 her 2,5 cm ist. Grabner,A.: Fink,

Meßtechnik.

Perspektive nach Wunsch.

Wien 1936.

3

— 34 — Aus der F o r m / : 2 ergibt sich

gleichfalls mit

A

=

2,5 cm.

Die Öffnung des Objektives wird bei sehr heller B e l e u c h t u n g in vielen Fällen eine zu reichliche L i c h t m e n g e der Schichte zuführen. Diese durch kürzeste Belichtungszeiten zuzumessen, scheitert an der begrenzten Leistung der Verschlüsse. Die B e m e s s u n g der Lichtmenge kann aber auch durch die Verkleinerung der Öffnung mittels Blenden erfolgen. B e i älteren O b j e k t i v e n sind dies einfache Blechplättchen mit verschieden groß gestanzten, , runden Öffnungen, sog. Steckblenden. Sie sind aber fast zur Gänze durch die aus Lamellen bestehende Irisblende, welche eine stetige Veränderung der Öffnung zuläßt, ersetzt. Die Abbiendung bringt außerdem noch Vorteile. Sie schnürt das L i c h t bündel ein und hält die ungünstigen B i l d 15. B l e n d e und B i l d g i i l e . Randstrahlen von der Bilderzeugung ab, so daß sich eine Verbesserung der B i l d g ü t e ergibt (Bild 15). Der S c h n i t t der wesentlich schmäleren L i c h t bündel wird außerdem flacher und die Einstellung der Schichte in die B r e n n e b e n e nicht m e h r empfindlich. Die Verbesserung der Zeichnung des O b j e k t i v e s n i m m t bis zu einer b e s t i m m t e n Blende zu, erreicht aber nicht, wie oft angenommen wird, bei der kleinsten Blende den Höchstwert. Die beste Schärfe ergibt sich bei neuzeitlichen Objektiven bei einer Öffnung von 1 : 6 bis 1 : 9 . Das L i c h t verliert nämlich an den R ä n d e r n der Öffnungen, welche es durchläuft, die geradlinige Fortbewegung, es wird g e b e u g t 1 ) . Ist die Öffnung groß, so stört diese Erscheinung nicht, während bei fortschreitender Verkleinerung die ebene Wellenbewegung vollkommen verloren gehen kann (Bild 16). Das L i c h t breitet sich dann von der Öffnung kugelförmig aus und diese erhält letzten E n d e s B i l d 10. Beiigiingsorsclieinmig die Eigenschaften einer selbständigen Lichtquelle, welche die Lichtstrahlen nach allen Richtungen aussendet. W i r d das Bild eines Spaltes oder einer Blendenöffnung m i t Hilfe einer Linse auf einen Schirm aufgefangen, so ist zunächst in der optischen Achse eine helle Stelle und um diese eine nahezu dunkle Zone zu sehen. Dann folgen in gleichmäßigen Abständen helle und dunkle Zonen, welche die bekannten Beugungsbilder oder Figuren geben. Die 2

) R ü c k h a r d t , E . : Sichtbares und unsichtbares Licht.

Berlin 1938, S. 25.

— 35 — Abstände sind von der Spaltbreite a, der Wellenlänge des Lichtes X X • f

und der Brennweite der Linse / abhängig. Sie betragen ungefähr — - , U 2Af usw. Wird a immer kleiner und nähert, sich dem Nullwerte, so a werden die Abstände größer, bis die Öffnung selbst leuchtet. Über den ganzen Schirm verbreitet sich Licht und stört die Bilderzeugung. Zu den Linsenfehlern kommen somit noch die Beugungserscheinungen. Gegen die letzteren gibt es keine unmittelbaren, optischen Vorkehrungen. Es sind nur die Durchgangsöffnungen des Lichtes nicht unnütz klein zu machen. Als Maß für das Auflösungsvermögen 1 ) einer Optik wird die Größe des Zerstreuungskreises, der engsten Einschnürung im Strahlengange, aber auch die Trenngrenze der Bilder zweier naher Punkte angesehen. Der Zerstreuungskreis wird zunächst von den Linsenfehlern verursacht und erst von einer bestimmten Blendengröße an vom Beugungsscheibchen überdeckt. Die Verschlechterung tritt ein, wenn der Durchmesser

ö = k

der Scheibchen, den des Zerstreuungskreises

überschreitet,

wobei k der Beugungsfaktor des parallelen Lichtes von der Form der Öffnung abhängt. Beim Abblenden werden nunmehr die Zerstreuungskreise kleiner und die Beugungserscheinungen größer, bis bei einer bestimmten Öffnung beide gleich sind. Hier besitzt die Optik das größte Auflösungsvermögen (Bild 17). Weiteres Blenden ist daher unnütz und für die Bildgüte schädlich. Nur die Tiefenschärfe wird verbessert. Noch ausgeprägter wirken sich die Beugungserscheinungen beim Vergrößern, besonders von Kleinbildern aus. Bei der Aufnahme Öffnung legen die Lichtstrahlen den langen 9"»* 1:6 bis 1:9 klein Weg vom Gegenstand bis zum ObB i l d 17. Z u s a m m e n h a n g von B l e n d e jektiv vollkommen frei zurück. Die und B i l d g ü t e . Beugung kommt erst für die geringe Länge / vom Objektiv bis zur Schichte zur Wirkung. Im Vergrößerungsapparat sind die Lichtstrahlen nur das kurze Stück von Lichtquelle bis zum Negativ unbeeinflußt. Bei Durchgang durch das Negativ treten teilweise schon Spalterscheinungen auf, zu welchen sich in der Blendenöffnung noch die Beugungen addieren. K u j a w a , G . : Das Auflösungsvermögen von phot. Objektiven. Veröff. Agfa 4 1935), S. 242.

3*

— 36 — Diese wirken sich auf dem verhältnismäßig langen Weg b vom Objektiv zur Papierschichte aus, denn bei einer «fachen Vergrößerung ist b = (n + 1)/ und die Beugungsscheibchen sind ungefähr «mal größer als bei der Aufnahme. Während die Beugung beim kleineren Blenden zunächst nur dio Schärfe beeinflußt, kann bei kleinsten Öffnungen sogar eine Verschleierung bzw. die Aufhellung der Schatten und das Kraftloswerden der Vergrößerung eintreten. Mit dem Maßstab der Vergrößerung soll daher auch die Öffnung größer werden. Für eine fünffache Kleinbild-Vergrößerung ist noch eine Öffnung von 1:9 zulässig, während für die zehnfache 1:5 und für eine zwanzigfache nur mehr 1:2 ohne Einfluß auf die Schärfe bleiben. Besonders große Anforderungen an das Auflösungsvermögen werden in der Astronomie und in der Mikrophotographie gestellt. Hier handelt es sich hauptsächlich um die Trennbarkeit naher Sterne und Gegenstandspunkte. Im ersteren Falle um festzustellen, ob es sich um einen oder zwei Sterne handelt, im zweiten Falle um möglichst viele Einzelheiten zu erkennen. Die Anforderungen an die Schärfe selbst 1 •/ sind keinesfalls so hoch als in der reinen Photographie. Au6 d = k—^ist zu erkennen, daß der Durchmesser des Beugungsscheibchens mit wachsendem Linsendurchmesser d kleiner wird. Daher werden bei allen Fernrohren mit langer Brennweite große Objektivdurchmesser angestrebt, um die Auflösung zu verbessern. Auch bei den Mikroskopen erhöht eine große Apertur des Mikroobjektives das Auflösungsvermögen. Die Verwendung stärkerer Okulare hingegen führt nur zu einer Vergrößerung des Bildes, keinesfalls zur besseren Wahrnehmung von Einzelheiten. Durch Verringerung der Wellenlänge des Lichtes /. kann man die Beugung verkleinern. Rotes Licht mit etwa 700 m/y und violettes mit etwa 400 m¡i liegen auch in bezug auf die Auflösung um etwa den doppelten Wert auseinander. Noch höher ist das Auflösungsvermögen durch Verwendung von ultraviolettem Lichte (200 m//) unter Verwendung von Quarzobjektiven zu treiben. Da es sich hier um einfarbiges Licht handelt, ist eine Farbenverbesserung des Objektives nicht nötig. Die Trenngrenze von zwei Einzelheiten liegt im ultravioletten Lichte bei 100 m/i. Darunter versagen die lichtoptischen Einrichtungen und es muß zu den elektronenoptischen übergegangen werden. Im Über- oder Elektronenmikroskope erreicht man als unterste Trenngrenze ungefähr 15 m/u. Bisher wurde der Einfluß der Abbiendung auf den Strahlengang des Lichtes ohne Rücksicht auf die Bilderzeugung untersucht. Für die Wiedergabe ebener Gebilde spielt die Größe der Objektivöffnung keine

— 37 — wesentliche Rolle. Bei einem halbwegs guten Objektive treffen sich die Lichtstrahlen, welche aus den Punkten in der Ebene des Gegenstandes kommen, mit ausreichender Annäherung wieder in der Bildebene. Ist der Gegenstand jedoch räumlich und seine Tiefe nicht mehr vernachlässigbar, so fallen die Punkte des Bildes nicht mehr in eine Ebene (Bild 18). Den entfernteren „ Gegenstandspunkten werden nähere und den näheren weiter vom Objektiv abliegende Bildpunkte entsprechen. Der Tiefe des Gegenstandes T kommt eine entsprechende Tiefe des Bildes t zu. Würde das Bild durch eine fehlerfreie, ausreichend große Linse I)as Bild des räumlichen entstehen, so daß die Schnitte der (ieiienslamies. Lichtstrahlen in mathematischen Punkten erfolgen, so könnte auf der Mattscheibe immer nur ein Punkt des Gegenstandes scharf erscheinen. Von einem räumlichen Gebilde wäre überhaupt kein brauchbares Bild zu erhalten. ,\un ist bereits bekannt, daß infolge der Linsenfehler an die Schärfe der Abbildung Zugeständnisse zu machen sind. Dies stört in bestimmten Grenzen um so weniger, als die Sehschärfe des Auges gleichfalls eine begrenzte ist. Unter einem gewissen Abstand trennt das Auge nahe beieinander liegende Punkte nicht mehr und kann nicht unterscheiden, ob es sich um 2 Punkte oder ein Scheibchen handelt. Bleibt daher die durch die Tiefe im Bilde bedingte Unschärfe unter einem bestimmten Maß, so wird das Auge sie nicht wahrnehmen und die Scheibchen noch immer als Punkte sehen. Die jeweilige Tiefe im Bilde wird eine veränderliche Größe sein, welche von der zulässigen Unschärfe oder genauer von dem zugelassenen Durchmesser des Zerstreuungskreises abhängt (Bild 19). Die drei Punkte eines Gegenstandes A, ß, C haben im Räume die .---v'5' Tiefe T und ihre Bilder a, b, c . a 6 c die Tiefe im Bilde t. Nur für 96-v einen Punkt kann daher volle Schärfe erreicht werden, während die Lichtkegel der anderen auf der Bildebene ein B i l d 19. D i e T i p l e i m F e l d e u n d d i e T i e f e n s c h ä r f e . mehr oder minder rundes Scheibchen ergeben. Der Durchmesser der größten sei J . Dieser darf höchstens gleich dem des zulässigen Fehler-Zerstreuungskreises ö sein. I ist je nach der Bildgüte, wie bereits angeführt, 1 / i n bis i / 3 0 mm.

— 38 — Ist nun diese Voraussetzung, daß d = A erfüllt, so werden alle drei Bilder trotz der Tiefe im Bilde auf der Mattscheibe oder Schichte dem Auge scharf erscheinen. Dieser zulässige Wert der Tiefe im Bilde wird nun T i e f e n s c h ä r f e genannt und f ü r den Gebrauch einfach als die zugehörige Tiefe des Raumes T in Metern angegeben. Bei einer bestimmten Öffnung des Objektives entspricht einer gegebenen Entfernungseinstellung eine Tiefe T von 6 bis 10 m. Alle Gegenstände, welche sich in diesem R a u m a b s c h n i t t e befinden, w r erden ausreichend scharf abgebildet. Es ist aber gleichfalls zu erkennen, daß sich innerhalb dieser Zone noch immer die Ebene der größten Schärfe befindet. Ist daher für einen Gegenstand die beste Schärfe zu erreichen, so hat die Einstellung jedenfalls auf dessen unmittelbare E n t f e r n u n g zu erfolgen. Mit der Tiefenschärfe ist dann zu arbeiten, wenn räumliche Gebilde oder größere Raumabschnitte zu erfassen sind. Aber auch bei einem einzelnen P u n k t e sind alle Erscheinungen der Tiefenschärfe zu finden (Bild 20). Hier gibt es gleichfalls eine Ebene der schärfsten Abbildung, eine vordere und hintere Unschärfengrenze, also eine Tiefe im Bilde. Innerhalb dieser Zone wird der P u n k t ausreichend scharf abgebildet. Diese Tiefenschärfenzone erleichtert die Einstellung, wenn die E n t f e r n u n g nicht ausreichend genau bekannt oder der Gegenstand in Bewegung ist.

Bild 20.

T i e f e n s c h ä r f e des P u n k t e s .

B i l d 21.

Blende und Tiefenschärfe.

Wird die Öffnung des Objektives durch Abblenden verkleinert, so werden die Lichtbündel eingeengt und dadurch die Unschärfen verringert (Bild 21). Die Ebenen, in welchen der Durchmesser des TiefenZerstreuungskreises den Grenzwert hat, rücken von der schärfsten Ebene ab, so d a ß sich die Tiefenschärfe vergrößert. Das Abblenden verbessert daher die Tiefenschärfe und ermöglicht die Erfassung eines wesentlich tieferen Raumes. Es ist noch der Einfluß der Brennweite auf die Tiefenschärfe festzustellen (Bild 22). Die beiden Objektive haben den wirksamen Durchmesser D und d und die Brennweiten F, f . Die relativen Öffnungen

— 39 — — und -j- seien gleich. Der Gegenstand h a t in beiden Fällen die Tiefe * 1 7 \ T2, und die Tiefe im Bilde ist daher t2 bzw. f 3 tt. Der Tiefenzerstreuungskreis für den achsenparallelen Lichtstrahl auf der Bildebene des Bildpunktes t2 h a t den Durchmesser A und es ergibt sich aus der Beziehung D : F = A : b — F.

F r,

-

-

-

_

ff -

-

„ ,

U

__

Tl Bild 22. B r e n n w e i t e u n d T i e f e n s c h ä r f e .

Die Bildweite b = b —F -

gF •-F

gF g~

daher ist F =

gF — F (gg~F

F)

F2

_ 1) • F D-F2 -/•"" '~F(g — F) ~g — F DF Wenn nun g sehr groß gegen F ist, wird A D:F =

A:

F2

Aus dieser Beziehung für den Durchmesser des Tiefenzerstreuungskreises ist zu ersehen, daß dieser zunächst vom wirksamen Durchmesser D, der Brennweite F und endlich der Gegenstandsweite g abhängt. Die Tiefenschärfe ist daher nur von der Lichtstärke und der Brennweite des Objektives abhängig. Die optischen Eigenschaften desselben haben keinen Einfluß. Alle Objektive mit gleicher Öffnung und Brennweite haben die gleiche Tiefenschärfe. Die oft geäußerte Ansicht, eine Optik h ä t t e eine besonders gute Tiefenschärfe, ist irrig und falsch. D d-f Setzt man in der Formel der kürzeren Optik für d und

/=

so wird A dann

D-F ~ 4

r

also

— 40 — Hier liegt der Vorteil der k u r z b r e n n w e i t i g e n O b j e k t i v e , wie sie in d e r K l e i n b i l d p h o t o g r a p h i e v e r w e n d e t w e r d e n . Sie besitzen eine wesentlich größere T i e f e n s c h ä r f e und sind in b e z u g auf die E i n s t e l l u n g weniger e m p f i n d l i c h . Sie ü b e r b r ü c k e n bei gleicher L i c h t s t ä r k e eine größere R a u m t i e f e u n d h a b e n eine hohe A u f n a h m e b e r e i t s c h a f t . Die F o r m e l zeigt a b e r auch, d a ß die Tiefenschärfe f ü r weit e n t f e r n t e G e g e n s t ä n d e gleichfalls besser wird. R ü c k t der G e g e n s t a n d ins so wird A = 0. Das heißt in diesem Falle erscheint das scharfe Bild in F. Seine Tiefe ist d a n n gleichgültig. N u n g i b t es O b j e k t i v e , welche scheinbar eine bessere T i e f e n s c h ä r f e h a b e n . Dies ist a b e r n u r auf eine geringere G e s a m t k o r r e k t u r zurückzuf ü h r e n . Ist der Fehlerzerstreuungskreis m e h r f a c h größer, so wird die U n s c h a r f e , welche aus der Tiefe des Bildes e n t s t e h t , weniger zu m e r k e n sein, als bei einem hochwertigen Geräte. Man k a n n d a h e r bei billigen A p p a r a t e n auf die Einstellmöglichkeit verzichten u n d eine sog. FixF o k u s - O p t i k v e r w e n d e n . Es e r ü b r i g t sich d a n n jede E i n s t e l l u n g , weil die G e s a m t u n s c h ä r f e h i n g e n o m m e n wird. A u c h bei O b j e k t i v e n mit sehr kleinen B r e n n w e i t e n , wie in der S c h m a l f i l m t e c h n i k , sind solche V e r e i n f a c h u n g e n wegen des kleinen d-f ... • W ertes von zulässig. Die T i e f e n s c h ä r f e eines O b j e k t i v e s erhöht sich s o m i t scheinbar, w e n n auf einen Teil der Allgemeinschärfe verzichtet wird. Sog. Weichzeichner, d a s sind O b j e k t i v e , bei welchen F a r b e n - u n d Zonenfehler n i c h t bis zur möglichen Grenze b e h o b e n werden, sind in d e r Lage, d u r c h die u n s c h a r f e Z e i c h n u n g eine größere R a u m t i e f e zu erfassen. M o d e r n e Weichzeichner h a b e n f ü r die M i t t e l s t r a h l e n volle Fehlerfreiheit, so d a ß ein scharfer Bildkern e n t s t e h t . Die u n k o r r i g i e r t e n R a n d zonen des O b j e k t i v e s erzeugen d a n n die weiche U m r a h m u n g . Beide Bilder ü b e r l a g e r t , geben den in der b i l d m ä ß i g e n P h o t o g r a p h i e beliebten Weichzeichnungseffekt. Auch die Vorschalt-Weichzeichner a r b e i t e n n a c h den gleichen Ges i c h t s p u n k t e n . Die Mittelzone ist als scharfer K e r n u n v e r ä n d e r t gelassen, w ä h r e n d in den R a n d z o n e n d u r c h einige in die Glasscheibe eing e ä t z t e , konzentrische Ringe eine A b l e n k u n g der S t r a h l e n , also eine S t ö r u n g erzeugt wird. Die T i e f e n s c h ä r f e l ä ß t sich f ü r jedes O b j e k t i v , j e d e Ö f f n u n g u n d j e d e E i n s t e l l u n g berechnen. M a n c h e Hersteller verfassen f ü r ihre E r zeugnisse eigene T i e f e n s c h ä r f e n t a f e l n 1 ) , 2 ) , u m das A r b e i t e n zu erleichtern. Leitz gibt z. B. seinen O b j e k t i v e n ein ganzes H e f t m i t , welches f ü r einen Z e r s t r e u u n g s k r e i s von 1 / 3 0 m m b e r e c h n e t ist. In T a f e l V sind solche Ang a b e n auszugsweise wiedergegeben. E r n s t Leitz, W e t z l a r : T a b e l l e n z u r L e i c a - K a m e r a . '2) Z e i ß - I k o n , D r e s d e n : S c h ä r f e n t i e f e n - T a b e l l e n zur K l e i n b i l d - P h o t o g r a p h i e .

— 41 — T a f e l V. .V

/ 2

4,5 F

.V

F

N

/ 9

F

X

/ 18

F

E= 1 E= 2 E= 3 E= 5 E = 10

0,98-- 1,03 0,95-- 1,06 0 , 9 0 - - 1,13 m 0,82-—1,29 m 1,91- - 2,10 1,80- - 2,30 1 , 6 0 - - 2,60 1,40-- 3 , 6 0 2,80-- 3,24 2,60-- 3,60 2 , 3 0 - - 4,50 m 1,80-- 9 , 0 0 m 4,45--- 5,70 3,90-- 6,90 3 , 2 0 - -11,20 2,40- — X m 3,10-— X 8,00-- 1 3 , 3 0 6,40-- 2 2 , 5 0 •4,70— CC E = 20 m 13,50—.39,50, 9,50— x 6,20— x , 3,70— » E = oo 40,50— x • 18,00— x 9,00— x i 4,50— » E . . eingestellte Entfernung an der Teilung des Objektives. ,V .. Nahpunkt des Tiei'ensrliarfenbereiehes I .... ., , ,, n 1 1 rr- f 1 •• t V ' . '30 " 1' •> pc .. iernpunkt des Tjefenscharfenbereiehes If ' t

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Die H a n d h a b u n g solcher Zahlentafeln ist für raschere Arbeit umständlich, weshalb bessere Objektive mit Tiefenschärfenringen ausgestattet werden (Bild 23). Um den Einstellstrich, mit welchem die Objektivschnecke auf der Entfernng eingestellt wird, sind für jede Blende Naliund F e r n p u n k t e eingraviert. So ergeben sich bei jeder eingestellten E n t f e r n u n g sofort mit einer Ablesung für alle Blenden die Tiefenschärfenbereiche. Wird der Fernpunktteilstrich eines Blendenwertes auf x eingestellt, so gibt der N a h p u n k t den vorderen Tiefenbereich an. Diese »l'nendlieh-XahEinstellung« ist dann wichtig, wenn die Entfernungen vorher nicht genau festzustellen sind. Diese Einstellungsart hat zu einer eigenen »Schnappschußtechnik« geführt, mit welcher alles unbestimmt Bewegte erfaßt wird. Sie ist von Brennweite und Blende abhängig. Für Blende Bild ¿3. Der Tii'IVnscIilni'en-Rinf;. 1:9 und / = 3,5 cm ist sie z. B. 2 m — x , für / = 5 cm und 4 1 m — x und bei / = 10 cm, 20 m — x u. dgl. Bei photographischen Arbeiten ergibt sich oft die Notwendigkeit, bestimmte Maßstäbe zu erzielen. Dazu muß die Brennweite angep a ß t werden können. Da selten ganze Sätze von verschieden brennweitigen Objektiven zur Verfügung stehen, sind V o r s a t z l i n s e n ein gutes und auch vielfach verwendetes Hilfsmittel.

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42

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Vorsatzlinsen sind leicht sammelnde und zerstreuende Einzellinsen oder Achromate. Sie werden durch Einschrauben in das G e w i n d e ' d e r vorderen Linsenfassung oder durch Aufstecken angebracht. J e nach der Sammel- oder Zerstreuungswirkung verlängern oder verkürzen sie die Brennweite der Optik. Da die Verlängerung bis auf das Doppelte und die Verkürzung um ein Drittel erfolgen kann, lassen sich die Wirkungen der Fern- und Weitwinkelobjektive mit einer Optik und einem Satz von Vorsatzlinsen ohne weiteres erreichen. Gegenüber der Verwendung von Hinterlinsen symmetrischer Objektive zur Erzielung längerer Brennweiten ergibt sich der Vorteil, daß die dort auftretende Verzeichnung durch die Zusammenarbeit von Vorder- und Hinterlinse nicht oder nur geringfügig in Erscheinung t r i t t . Vorsatzlinsen geben weiters die einzige Möglichkeit, bei unsymmetrischen Objektiven die Brennweiten zu ändern. Als Vorsatzlinse sind bereits die einfachen, billigen Brillengläser entsprechender Stärke bzw. Brechkraft zu verwenden. Bessere Ergebnisse sind selbstverständlich mit den besonders von den optischen Werken f ü r diese Zwecke geschliffenen Linsen zu erzielen. Die Kennzeichnung erfolgt nicht wie bei den photographischen Objektiven in Brennweitenlängen, sondern nach Stärke, Brechkraft bzw. Dioptrien, wie in der medizinischen Optik. Die Brechkraft einer optischen Anordnung oder die Stärke einer 1 Linse ist / ) = - - . Die Einheit der Brechkraft, bezogen auf die Einheit der Länge (1 m) weist daher jene optische Anordnung auf, welche eine Brennweite von 1 m besitzt. Die Einheit der Brechkraft wird mit D i o p t r i e bezeichnet. Ein Objektiv mit 10 cm Brennweite hat daher eine Brechkraft von 10 dptr., ein Augenglas mit 4 dptr. eine Brennweite von 25 cm. Vorsatzlinsen haben je nach der erwünschten Änderung der Brennweite Stärken von ± 0,5 bis 5 dptr. Das Arbeiten mit dem Begriffe der Stärke oder Brechkraft bringt den Vorteil, daß sich die Brechkraft der neuen Anordnung einfach als Summe von D1 + D2 finden läßt. Ein Objektiv mit 12 cm Brennweite (8,5 dptr.) gibt mit einer Sammellinse von 2 dptr. eine Brechkraft von 10,5 dptr. und eine Brennweite f =

= 9,5 cm.

Das gleiche Objektiv mit einer Zerstreuungslinse

von — 2 dptr. gibt 8,5 — 2 = 6,5 dptr., das ist / = 15 cm. Soll ein vorhandenes Objektiv mit 18 cm Brennweite (5,5 dptr.) auf 32 cm (3,1 dptr.) verlängert werden, so muß die Vorsatzlinse — 2 , 4 dptr., d. s. 40 cm Brennweite, haben. Die besondere Bedeutung haben jedoch die Vorsatzlinsen erst durch die photographischen Geräte mit kastenförmiger, fester K a m m e r er-

— 43 — halten. Bei diesen erfolgt die Einstellung des Objektives auf die E n t fernung durch ein Schneckengewinde. Der Auszug, d. h. die mögliche Bildweite, ist durch die beschränkte Baulänge der Schnecke eingeengt und reicht von x bis zu 1 m. Näher befindliche Gegenstände können nicht mehr scharf eingestellt werden. Soll nun durch die Verringerung der Gegenstandsweite mit der Kamera ein größerer Maßstab erzielt werden, so kann dies gleichfalls mit einer Vorsatzlinse geschehen. In diesem Falle ist es eine Sammellinse mit der Einstellentfernung als Brennweite. Befindet sich der Gegenstand in dem Brennpunkte, so entsteht von ihm ein Bild im cc, das heißt die Lichtstrahlen verlassen die Linse parallel (Bild 24). Diese Lichtstrahlen treffen nun auf das Objektiv, als ob sie aus dem x kommen und erzeugen im Abstände / das Bild. Durch solche Linsen verschiedeBild 24. Vorsatzlins« für Naheiiislellung ner Brennweite lassen sich beliebige Maßstäbe der Abbildung erzielen. Bei den Kleinbildgeräten, welche keine Möglichkeit zur Verlängerung der Bildweite haben, sind sie ein wichtiges Hilfsmittel. Auch die Filmtechnik muß bei N a h a u f n a h m e n von Vorsatzlinsen 1 ) Gebrauch machen, da die Verwendung beliebig kurzer Brennweiten durch den Verschlußmechanismus nicht möglich ist. d) Wartung und Prüfung photographischer Objektive. F ü r die Güte des Bildes ist die peinliche Beinhaltung der Glaslinsen von Staub, Fettflecken, Fingerabdrücken u. dgl. wesentlich. Jede Unreinheit bringt Störungen des Lichtverlaufes, Streuungen der Strahlengänge u. dgl. Besonders gefährlich ist das Beschlagen von kalten Linsen beim Betreten erwärmter Räume. Die Arbeitsfähigkeit des Objektives wird dadurch auf längere Zeit gestört. Durch eine gewisse Umsicht läßt sich dies aber vermeiden. Die Kamera ist bei kalter W i t t e r u n g nicht frei zu tragen. Kleinere A p p a r a t e führt man am besten unter dem Schutze der Überkleider mit. Dann bleiben alle Teile so warm, das eine schädliche Abkühlung während der A u f n a h m e k a u m eintritt. Ist die Kamera zu groß zum Tragen in dieser Art, so h a t schroffer Temperaturwechsel durch Mitnehmen in warme R ä u m e zu unterbleiben. Das Gerät muß dann in weniger w a r m e n Räumen langsam soweit vorgewärmt werden, daß ein Beschlagen, das auch Metall- und die Verschlußbestandteile erfaßt, nicht eintritt. x ) Siemens-Halske, Berlin: Vorsatzlinsen f ü r die Siemens-Kino-Kamera bellen).

(Ta-

— 44 — Die R e i n i g u n g v o n Linsen ist m i t sorgfältig a u s g e w a s c h e n e n alten, ganz weichen L e i n e n l a p p e n d u r c h z u f ü h r e n . R e h l e d e r e n t h ä l t o f t Sandkörner u n d h a r t e Einschlüsse, welche die P o l i t u r verletzen. U n b e d i n g t zu v e r m e i d e n ist es, O b j e k t i v e in u n g e s c h ü t z t e m , offenem Z u s t a n d e zu t r a g e n . Die S o n n e n b e s t r a h l u n g t r ü b t die K i t t u n g der Linsen. Die geringen S t a u b - u n d S a n d m e n g e n der L u f t ü b e n m i t der Zeit eine schädliche S c h l e i f w i r k u n g auf die L i n s e n o b e r f l ä c h e aus. Das O b j e k t i v soll i m m e r d u r c h einen s t a u b d i c h t e n Deckel abgeschlossen sein. In den B e r e i t s c h a f t s t a s c h e n sind die Linsen n i c h t ausreichend geschützt. Dies ist ganz b e s o n d e r s bei K r a f t w a g e n f a h r t e n , beim A u f e n t h a l t a m .Meeresstrand u. dgl. zu berücksichtigen. O b j e k t i v e sollen weiters keinen großen E r w ä r m u n g e n u n d raschen T e m p e r a t u r ä n d e r u n g e n ausgesetzt werden. S c h ä d i g u n g e n an der Kitt u n g sind d a n n n i c h t zu v e r m e i d e n . E s ist u n n ö t i g , beispielsweise die K a m e r a längere Zeit in der Nähe eines H o c h o f e n a b s t i c h e s auf das flüssige Eisen zu r i c h t e n . R a s c h e E i n s t e l l u n g und A u f n a h m e sind selbstverständlich u n s c h ä d l i c h . Dann ist die K a m e r a sofort aus d e m Bereich der W ä r m e s t r a h l e r zu bringen bzw. das O b j e k t i v a b z u d e c k e n . Diese V o r s i c h t s m a ß r e g e l n sind leicht e i n z u h a l t e n u n d b e d e u t e n keine Bel a s t u n g der H a n d h a b u n g . Es wird n a t ü r l i c h Fälle geben, wo solche S c h u t z m a ß n a h m e n a u ß e r a c h t bleiben m ü s s e n , weil wissenschaftliche oder technische F o r d e r u n g e n keine R ü c k s i c h t auf die K a m e r a dulden. D a n n s e l b s t v e r s t ä n d l i c h ist das Risiko zu t r a g e n . N u r m u ß sich der Einsatz lohnen. Aus Fahrlässigkeit darf keine K a m e r a geschädigt werden. T r o t z d e m die G ü t e von M a r k e n o b j e k t i v e n verläßlich ist, erscheint es e m p f e h l e n s w e r t , d u r c h einfache Versuche O p t i k und K a m e r a zu ü b e r p r ü f e n . P l a n m ä ß i g e P r ü f u n g e n ergeben einen guten Einblick in die besonderen E i g e n s c h a f t e n des Gerätes. W e n n auch der Hersteller O b j e k t i v u n d K a m e r a g e w i s s e n h a f t einstellt u n d p r ü f t , k a n n auf dem Versandwege t r o t z sorgfältigster V e r p a c k u n g eine S t ö r u n g der Justier u n g e i n t r e t e n . A b e r a u c h das O b j e k t i v selbst ist ein Gebilde aus Mens c h e n h a n d u n d menschlichen U n z u l ä n g l i c h k e i t e n u n t e r w o r f e n . Die einfachste Versuchsmöglichkeit, welche einen a u s r e i c h e n d e n Überblick gibt, ist die A u f n a h m e von S c h r i f t e n , b e s o n d e r e n Gegens t ä n d e n und Ciebäuden. Vorzüglich geeignet sind ebene A n k ü n d i g u n g s wände, die sich nicht in einer H a u p t v e r k e h r s s t r a ß e befinden oder von der Sonne grell b e l e u c h t e t werden. D u r c h Abschreiten, besser aber Abmessen des A b s t a n d e s von der W a n d , wird die richtige E i n s t e l l u n g der E n t f e r n u n g gesichert. Ist ein E n t f e r n u n g s m e s s e r v o r h a n d e n , so wird dieser gleichzeitig m i t g e p r ü f t . Die A u f n a h m e n erfolgen auf feinkörnigen Schichten, m i t voller Ö f f n u n g des O b j e k t i v e s , a u s verschiedenen A b s t ä n d e n . Die E n t w i c k l u n g wird auf beste Feinkörnigkeit und guten Ausgleich d u r c h g e f ü h r t . E r l a u b t die B e l e u c h t u n g kurze

— 45 — Belichtungszeiten, so können die Aufnahmen aus der Hand erfolgen. Die Verwendung eines Dreibeines verhindert Täuschungen in dieser Hinsicht, es ist aber darauf zu achten, daß weder Luftzug, Straßenerschütterungen, noch das Auslösen des Verschlusses Unscharfen bringen. Die aus den verschiedenen Entfernungen vorgenommenen Aufnahmen werden mit dem Vergrößerungsglase untersucht und geben Aufschluß, ob O b j e k t i v und K a m e r a gut zusammenarbeiten. Die Überprüfung der Nahbereiche allein genügt jedoch nicht, es müssen auch Aufnahmen mit der Unendlich-Einstellung durchgeführt werden. F ü r solche Untersuchungen sind große, kantige Häuserfronten geeignet, welche gut beurteilbare Einzelheiten, Gesimse, Schieferdächer, Blitzableiter u. dgl. aufweisen. F ü r die Beurteilung ist die Beleucht u n g ausschlaggebend. E s muß seitliches Sonnenlicht vorhanden sein, um durch L i c h t und S c h a t t e n ausreichende Gegensätze zu erzielen, welche ein richtiges Bild über die Schärfe geben. Zerstreutes Licht t a u g t wenig. E s ist günstig, verschiedene Blenden zu berücksichtigen, um aus der Schärfenzunahme die wirksamste Abbiendung zu finden. Solche P r o b e a u f n a h e m n nach b e s t i m m t e n Zeitabschnitten wiederholt, geben Aufschluß über den Zustand der K a m e r a und lassen feststellen, ob beim Gebrauche nicht Änderungen der Feineinstellung eingetreten sind. Der Vergleich mit den früheren Aufnahmen läßt Unterschiede ohne weiteres erkennen. F ü r eine genauere Prüfung werden Prüftafeln herangezogen. Diese sind durch Aufkleben von Druckschriften auf Pappetafeln behelfsmäßig herzustellen. Auswertbare Ergebnisse verlangen aber schon ausgesprochene Strichtafeln. Diese haben schwarze lot- und waagrechte Linien auf weißem Grunde. Linie und Zwischenraum sind gleich stark und wachsen von Feld zu Feld. Bei der Aufnahme einer solchen Tafel ist die Verkleinerung an einen mitphotographierten M a ß s t a b zu bestimmen. Je nach dem Auflösungsvermögen von Optik und Schichte sind mehr oder minder dünne Linien noch getrennt oder nicht mehr aufgelöst, zu einem Grauton verschmolzen. Die in der Aufnahme durch die Verkleinerung gegebene S t ä r k e der letzten erkennbaren Striche gibt dann ein Maß über O b j e k t i v und Schichte. Um das Auflösungsvermögen der Optik allein zu erfassen, muß der Einfluß der S c h i c h t e soweit als möglich ausgeschaltet werden. F ü r solche Versuche sind sehr feinkörnige Emulsionen, das sind Diapositivschichten, zu verwenden. Um die Ergebnisse zu steigern, ist selbstverständlich die E n t w i c k l u n g auf feinstes K o r n nötig. F ü r besonders weitgetriebene Versuche kommen noch die fast kornlosen Kollodiumschichten in F r a g e . Bei guten Objektiven werden solche Versuche sehr weit zu führen sein, um Unterschiede zu finden. Diese Prüfverfahren

— 46 — sind keinesfalls wissenschaftlich einwandfrei, sondern Näherungsverfahren, welche den Vorteil aufweisen, daß sie ohne verwickelte Einrichtungen durchgeführt werden können. Da aber im Gebrauche das Auflösungsvermögen der Objektive das der Schichten weit übertrifft und nie erschöpft wird, reichen diese Prüfungen für den praktischen Gebrauch vollkommen aus. Bei der serienmäßigen Herstellung von Objektiven sind zwei Gesichtspunkte über den Gütegrad eines Objektives zu beachten und zwar die optische Fehlerfreiheit und die Abbildungsgüte. Die Fehlerfreiheit ist zur N a c h p r ü f u n g der Berechnung wichtig. Die einzelnen optischen Fehler werden getrennt bestimmt und in Fehlerkurven erfaßt. Diese Untersuchungsverfahren kommen nur f ü r die wissenschaftliche Beurteilung der Objektive in Frage, da die einzelnen Fehler keinen Aufschluß über die Zusammenwirkung aller und über die Abbildungsgüte geben. Die früher besprochenen Aufnahmen von Testtafeln lassen die Abbildungsgüte wohl vergleichsweise erkennen, geben aber keinen Gütegrad. Für große Herstellungsfolgen ist es nötig, die Einflüsse, welche auf dem Fertigungswege entstehen, zahlenmäßig zu erfassen. Dann läßt sich eine scharfe Beurteilung der zulässigen Abweichungen erzielen. Das Siemens-Stern-Prüfverfahren 1 ) ermöglicht es, jedes Objektiv einer Herstellungsfolge rasch und einfach zu untersuchen und einen Gütegrad, dem der Zerstreuungskreis zugrunde liegt, anzugeben. Die Prüftafel besteht aus elf auf Glas aufgebrachten und von rückwärts durchleuchteten Sternen Bild 2a. S i e m e n s - S t e r n von je 250 mm Dmr. Jeder dieser Sterne hat /2 schwarze und weiße Sektoren (Bild 25). Diese haben daher vom B a n d e weg eine veränderliche Stärke und werden gegen den Mittelpunkt immer feiner, bis endlich sowohl Auge als auch Objektiv nicht mehr in der Lage ist, Schwarz und Weiß aufzulösen und ein grauer Kern entsteht. Ist der Durchmesser des unaufgelösten Kernes d mm, so ergibt 7i- d sich die Größe des Zerstreuungskreises mit mm. /2 Das zu untersuchende Objektiv wird in eine P r ü f k a m e r a eingesetzt und die Prüftafel so groß aufgenommen, daß die elf Sterne in der Diagonale des Formates Platz haben. Das Bild wird unmittelbar auf der Schichte mit der Lupe eingestellt und dann auf einem unbelichteten Stück die A u f n a h m e gemacht. Um Einstellfehler auszuschalten, werden fünf A u f n a h m e n mit jeweils neuen Einstellungen durchgeführt. zur O b j e k t i v p r ü f u n g .

*) S t r ö b l , \Y.: Verfahren zur serienmäßigen P r ü f u n g und Einstellung von A u f n a h m e o b j e k t i v o n . Z. tec.hn. P h y s . 1938, S. 332.

Als Aufnahmematerial k o m m t eine Sonderschichte der F i r m a Perutz in Verwendung, welche unter dem Namen »Perutz-Meßplatte für SiemensPrüfverfahren « im Handel ist. Sie wird sowohl ortho- als auch panchromatisch erzeugt. Die Schichte h a t ein sehr hohes Auflösungsvermögen, aber keine steile, sondern eine ähnliche Gradation wie Normalschichten. Dadurch werden die gleichen Bedingungen, wie bei der Aufnahme geschaffen. Die Entwicklung erfolgt bei genauer Einhaltung der T e m p e r a t u r von 18° C, welche mittels eines Thermostaten auf i y 2 ° eingehalten wird. Die Bestimmung des Graukerndurchmessers kann mit einem Okularschraubenmikrometer sehr genau erfolgen, da der Übergang von Grauton kurz ist. Die Messung ist an jedem Stern in zwei Richtungen vorzunehmen. Ausgewertet wird n u r die beste Aufnahme, da eine ungünstige Einstellung die Güte eines Objektives verschlechtern, aber niemals verbessern kann. Siemens verwendet für die Auswertung ein eigenes Gerät, bei welchem der Schreibstift mit der Stellung der Schraube und der Prüfplatte gekuppelt ist. Ablesungen sind daher nicht nötig, denn nach der Einstellung wird der Schreibstift niedergedrückt, um auf dem Papier den Meßpunkt einzuzeichnen. Übersteigt der Zerstreuungskreis einen durch E r f a h r u n g ermittelten Wert, so scheidet das Objektiv aus. Das Verfahren ist so rasch durchzuführen, daß tatsächlich jedes Objektiv einwandfrei geprüft und die Fabrikation laufend überwacht wird. Objektive für Bildwerfer müssen in der gleichen Form, wie sie arbeiten, untersucht werden, das heißt die Auswertung erfolgt nicht auf photographischen Schichten, sondern n u r mit der Lupe. Die Frage nach der absoluten Güte gleichwertiger oder ähnlicher Objektive läßt sich nicht eindeutig beantworten. In bezug auf Fehlerfreiheit, Schärfe und Reinheit der Zeichnung wird eine weitgehende Gleichheit vorliegen. Trotzdem gibt es in bestimmten Grenzen immer Unterschiede. Bei der nach der E r f a h r u n g üblichen Beurteilung von Objektiven spielen die Vorliebe für bestimmte Erzeugnisse, Einbildung, einseitige Erfahrungen u. dgl. eine große Rolle. Ein Urteil kann daher n u r gefühlsmäßig, von einem persönlichen S t a n d p u n k t e , aus erfolgen. Die Annahme, daß bestimmte, besondere Eigenheiten e i n e r Marke zukommen, ist ein Irrtum. Sie werden durch die unvermeidbaren kleinsten Unterschiede der Herstellung des Glasgusses, Schliffes, der Kittung, Fassung u. dgl. bedingt. Jedes Objektiv ist etwas Einmaliges, dem ein anderes wohl sehr nahe, niemals aber gleichkommen kann. Eine Erkenntnis, welche in der Technik zur Genüge geläufig ist. Da der Benützer einer Optik selten mehrere Stücke der gleichen Fertigung

— 48 — in die Hand bekommt, um diese feinsten Unterschiede in längerer Arbeit kennen zu lernen, schreibt er oft gute und schlechte Eigenschaften, die er an seinem Stücke beobachtet, der betreffenden Marke zu. Bei der Anschaffung von Objektiven kann schon das Arbeitsgebiet eine Berücksichtigung finden. Sonderobjektive haben immer f ü r Sonderzwecke beachtliche Vorteile. Im allgemeinen k o m m t man aber mit guten, gebräuchlichen Objektiven durch die meisten Gebiete der Photographie, wobei es dann erträglich erscheint, in einem seltenen Sonderfalle keine Spitzenleistung aus dem Gerät holen zu können.

2. Die photographischen Aufnahmegeräte 1 ). Für photographisch-meßtechnische Zwecke ist grundsätzlich jeder photographische Apparat verwendbar. Die Ansicht, daß für solche Arbeiten unbedingt Sondergeräte notwendig sind, ist verfehlt, wenngleich sich mit Meßkamrnern weitergehende Anforderungen an die Genauigkeit erfüllen lassen. Erstaunlich ist jedenfalls, wieviel wertvolle Hilfe auch der einfachste A p p a r a t bei zweckmäßiger Verwendung in der photographischen Meßtechnik bieten kann. Niemals sollte man in Ermangelung besonderer Kameras die Photographie bei meßtechnischen Fragen grundsätzlich ablehnen. Immer wäre erst zu prüfen, ob nicht mit den vorhandenen Einrichtungen die Aufgaben zu lösen sind. Kann die Kamera gewählt werden, so sind wegen der geringen Materialkosten Kleinbildgeräte vorzuziehen. Nur in den Fällen, wo hohe Genauigkeit gefordert ist, wie z. B. in der Bildmessung, werden große Formate nötig. Vor wenigen Jahren blieb noch die Frage offen, ob Platten- oder Filmkameras vorzuziehen sind. Die Plattenemulsionen waren in Bezug auf Gleichmäßigkeit und Auswahl wesentlich überlegen. Auch das Planliegen der Filme zur Erzielung einer gleichmäßigen Schärfe konnte keinesfalls für gelöst gelten. F ü r die Anforderungen der technischen und wissenschaftlichen Photographie war daher die Platte vorherrschend. Die Entwicklung hat jedoch in kurzer Zeit eine grundlegende Wandlung gebracht. Die auf Film vergossenen Emulsionen sind heute hervorragend und den Plattenschichten zumindest gleichwertig, wenn nicht überlegen. Hinter diesen Erfolgen stehen die E r f a h r u n g e n einer jährlichen Erzeugung von 50 bis 60 Millionen m Kinofilm, ein Rückhalt, den die Plattenherstellung nie aufweisen konnte. Zu diesen Erfahrungen kommen die Forderungen der KleinbildTechnik, die von kleinsten Negativen größte Bilder verlangte. Die Leistungen der Emulsionstechnik sind nahezu unglaublich. Durchschnitt') K u p p e n d e r , >S. 301.

I t . : Fortsehrit.te im B a u p h o t . A p p a r a t e .

Z. V D I . 82 (1938),

— 49 — lieh gute Feinkornfilme lösen auf 1 mm ungefähr 50 bis 80 Linien auf. Der Agfa-Isopan-FF erreicht sogar 120. Die ebene Lagerung des Filmes bei der A u f n a h m e ist bei den meisten Kamera-Bauarten der letzten Zeit weitgehendst erreicht und als es außerdem noch gelungen war, die unregelmäßigen Schrumpfungen 1 ) der Filme beim Entwickeln und Trocknen zu verkleinern, wurden Filme des geringen Gewichtes und der Unzerbrechlichkeit wegen sogar in der Bildmessung eingeführt. a) Die Bauarten der photographischen Aufnahmegeräte. Das photographische Aufnahmegerät besteht aus: 1. 2. 3. 4.

der lichtdichten Kammer, dem Objektivträger und dem Objektive, der Platten- oder Filmhalteeinrichtung, dem Verschlusse zur Bemessung der Lichtmenge.

Die lichtdichte Kammer schafft den zwischen Objektiv und Schichte zur Bilderzeugung nötigen Baum. Sie muß innen vollkommen mattschwarz sein, um alle auf die W ä n d e auftreffenden, nicht zum Bilde gehörigen Lichtstrahlen zu schlucken. Die Kammer ist je nach der Bauart fest und starr wie bei den

Bild 26. Zweiäugige S p i e g e l - R e f l e x - K a m e r a .

Bild 27. F l i e g e r k a m e r a 1 3 x 1 8 cm, / = 18 c m .

billigen Kasten- bzw. Boxkameras, den doppeläugigen SpiegelreflexKameras (Bild 26) und endlich den Bildmeßkammern. Bei allen ist durch die Starrheit die gleichbleibende Lage von Objektiv- zur Schichtebene gesichert (Bild 27). L a c m a n n , O.: Bildmess. u. Luftbildwesen 3 (1928), S. 101. F i n k , Meßtechnik.

4

— 50 — Zur Verminderung der Abmessungen wird auch auf die Starrheit verzichtet und die Verschiebbarkeit zwischen Objektiv- und Schichtebene vorgesehen. Die Kammer wird dann von einem Balgen aus Leder oder Kunststoff gebildet. Das Objektiv muß nun durch einen eigenen Träger, der S t a n d a r t e getragen werden, welche ausreichend fest, die richtige Lage zu sichern hat. Die Standarte verschiebt sich auf dem Schlitten des L a u f b o d e n s , von dessen Festigkeit und sauberer Fertigung gleichfalls die Bildgüte abhängt. Um beim Auseinanderziehen des Balgen einen Unterdruck zu vermeiden, welcher das Eindrücken des Balgens und bei Filmkameras das Aufsaugen und Wölben des Filmes verursacht, muß eine ausreichende, B i l d '28. S p r e i ' / . e n k a i u e r a m i t L a u f h o d e n . lichtsichere L ü f t u n g vorgesehen sein. Soll der Laufboden vermieden werden, so läßt sich das Objektiv auch durch eine Spreizen- oder Schereneinrichtung tragen. Der bei manchen

Bild 29.

Spreizenkamera ohne

Laufboden.

Bauarten noch vorhandene Scheinlaufboden ist dann nur ein Teil des Spreizenmechanismus und dient außerdem zum Schutze der Optik (Bild 28). Die Spreizen können auch allein das Objektivbrett tragen (Bild 29). Solche A p p a r a t e sind rascher schußbereit.

— 51 — Bei Laufbodenkameras kann durch eine entsprechende Länge des Laufbodens der Auszug verdoppelt und die Hinterlinse des Objektives für die größere Abbildung entfernter Gegenstände oder bei Nahaufnahmen verwendet werden. Spreizenkameras sind im Auszuge beschränkt und kommen mit der Einstellung nur auf einen Abstand von ungefähr 1 m. Für Nahaufnahmen sind dann Vorsatzlinsen nötig. Auch das Auswechseln von Objektiven mit verschiedenen Brennweiten ist schwieriger. Eine neue Bauform hat die Kleinbild-Kamera gebracht. Hier ist höchste Präzision für die Haltung des Objektives nötig, ohne die Abmessungen unnütz zu vergrößern. Es wurde daher ein Teil der Kammer in das starre Metallgehäuse, in welchem Filmraum und Verschluß untergebracht sind, verlegt und der andere mit dem Objekte zu einem Metallrohre zusammengefaßt. Das Rohr läßt sich in das Gehäuse schieben, wird zur Aufnahme ausgezogen und durch einen Renkverschluß gehalten. Daß die eingeschlagenen Wege richtig waren, haben die hohen Herstellungszahlen der Contax von Zeiß-Ikon und der Leica von LeitzWetzlar gezeigt. Besonders die ältere Leica war mit dem vollkommen neuen Weg im Apparatebau bahnbrechend für das Kleinbildwesen. Die Objektivträger sind der Kamerabauart angepaßt. Bei den starren Kameras ist das Objektiv an der Vorderwand angebracht, so daß sich irgendwelche Einrichtungen erübrigen. Bei der Balgenkamera ist das Objektiv von der Standarte getragen und in dieser beweglich angeordnet. Es läßt sich heben, um bei hohen Gegenständen das Neigen des Apparates und die sich ergebenden stürzenden Linien zu vermeiden. Bei besseren Geräten kann das Objektiv für beide Kameralagen sowohl hoch, als auch quer verschoben werden. Um ein rasches Auswechseln der Objektive zu ermöglichen, sind diese vielfach nach dem Heben einer Klinke auszuheben. Bei den Spreizenapparaten wird bei Formaten unter 6,5 X 9 cm auf die Objektivverschiebung verzichtet, denn die einwandfreie Haltung der Optik ist an sich schwierig genug, um sie noch mehr zu erschweren. Die neueren Kamera-Bauarten verzichten sogar auch beim Format vpn 6 x 9 cm auf die Objektivverstellung, wie z. B. die Zeiß-Ikon-Super-Ikonta. Während bei den Spreizenkameras der Verschluß noch mit dem Objektive zusammengebaut wird, ist bei den eigentlichen KleinbildApparaten, wie Contax, Leica u. dgl. dieser vor die Schichte verlegt, um eine Vereinfachung des Objektivträgers zu erzielen. Der Metalltubus verhindert selbstverständlich die Objektivverschiebung, bringt aber den Vorteil der leichten Auswechselbarkeit und ersetzt auch den Auszug bei längerbrennweitigen Optiken. Die Befestigung des Metallrohres am Kameragehäuse erfolgt entweder mittels eines Gewindes oder eines Renkverschlusses (Bild 30). Beide Einrichtungen haben Vor- und Nachteile. 4*

— 52 — Das Gewinde ist eine vom Mikroskope übernommene, verläßliche Befestigung. Die längere Dauer des Festschraubens wird durch die gute H a l t u n g aufgewogen. Das Gewinde läßt sich durch einen geschickten Mechaniker ohne weiteres herstellen, so daß für wissenschaftliche und technische Zwecke besondere Hilfseinrichtungen und Geräte leicht selbst anzufertigen sind. Bequem und rasch ist die H a n d h a b u n g des Renk-(Bajonett-)Verschlusses. Durch eine kurze Drehung wird das Objektiv frei und ebenso rasch ein anderes eingesetzt. Der Renkverschluß bedingt eine sehr genaue Fertigung und erfüllt seinen Zweck n u r dann, wenn beste Präzisionsarbeit vorliegt. Bei der Contax ist dies im vollen Umfange gelungen. Der Nachb a u ist aber k a u m möglich, so daß Hilfseinrichtungen keinesfalls selbst anzufertigen sind. Bei der Vielseitigkeit der Hilfsgeräte der Contax und dem vielfach niederen Preis wird dies jedoch selten nachteilig sein. An dieser Stelle soll auf einen Unterschied der Kleinbild-Geräte eingegangen werden. Die Aufnahmegeräte 24 X 36 m m und 24 X 24 m m lassen sich in zwei Gruppen teilen. Die erste k o m m t aus einer selbständigen E n t wicklung und hat über eigene Wege Bild 30. W e c l i s r l f a s s u n g f ü r O b j e k t i v e den heutigen Stand erreicht. E s sind mit Renkverscliluß. dies Contax, Leica, u. dgl. Die zweite Gruppe ist die verkleinerte Nachbildung größerer Bauarten, wobei auf die Besonderheiten des kleinen Negatives Rücksicht genommen wurde. Diese sollen zum Unterschied zur Großformat-Kamera, KleinformatKamera b e z e i c h n e t werden. Zu ihnen gehören Kodak-Retina, AgfaK a r a t u. dgl. Aus dem wesentlich geringeren Preis solcher KleinformatKameras geht schon hervor, daß ein anderer Weg gewählt und ein anderer Zweck verfolgt wird. Ein Teil an Entwicklungsarbeit war durch die Anlehnung an bereits Bestehendes zu ersparen. Es ist auch nicht bezweckt, eine überzüchtete Kamera zu schaffen, welche der A m a t e u r selten ausnützt. Die Kleinf o r m a t - K a m e r a ist preiswert, mit allen Erfahrungen des Kamerabaues hergestellt und für den gewöhnlichen Gebrauch in jeder Hinsicht ausreichend. Keinesfalls ein minderer Ersatz. Die Spreizenanordnungen, Balg u. dgl. können naturgemäß nicht die Widerstandsfähigkeit der Rohrkonstruktion haben, so daß bei gleicher Beanspruchung mit einer

— 53 — kürzeren Lebensdauer zu rechnen ist. Da der Preis nur 1 / 5 von dem einer Contax oder Leica beträgt, ist dies kein ausschlaggebender Nachteil. Die Bildgüte beider Gruppen ist kaum zu unterscheiden. Vergleichsversuche des Verfassers mit einer Leica und einer Retina haben keine feststellbaren Unterschiede ergeben. Auch nach dreijährigem, zwar mäßigem Gebrauche der Retina hat sich dieser Zustand nicht geändert. Für die Bildgüte jeder Kamera ist neben der Optik die Durchbildung der Platten- oder Filmhalte-Einrichtung wesentlich. Die größte Präzision aller anderen Teile wird hinfällig, wenn die Schichte nicht ausreichend genau in der Schärfenebene liegt oder im Bildfenster Wölbungen annimmt. Bei Plattenapparaten ist der Aufgabe leicht beizukommen. Liegen Mattscheibe und Plattenschichte an gleicher Stelle, so wird die Schärfe gesichert sein. Diese Bedingung ist bei gewissenhafter Fertigung ohne weiters einzuhalten. Die Kassette selbst kann angelegt oder in einen Falz eingeschoben werden und die Hauptschwierigkeit liegt nur in der Dichtung. Samtdichtungen sind eine schwache Stelle. Damit die Haare des Samtes elastisch bleiben und sich immer wieder aufrichten können, sollen die Schieber bei ungeladener Kassette abgenommen sein. Beim Filme als Schichtträger werden die Aufgaben um ein Vielfaches schwieriger. Die Zellhornunterlage ist durch die lichtempfindliche Schichte einseitig beansprucht und erhält die Neigung zum Rollen und Wölben. Die Schwierigkeit, den Film plan zu halten, stand lange Zeit seiner umfassenden Einführung entgegen. Die erste Schutzmaßnahme bleibt das Weiterschalten des Filmes unmittelbar vor der Aufnahme. Der Zug gibt die gute Spannung, welche bis zur Aufnahme durchhält. Unter dem längeren Einflüsse der Luft und Feuchtigkeit verstärkt der Film hingegen seine Neigung zum Wölben und steigt im Bildfenster auf. Bei der Kleinbild-Kamera ist dies durch die Betätigung des mit der Filmfortschaltung gekuppelten Verschlußaufzuges unmittelbar vor der Aufnahme selbstätig erreicht. Auch bei den Filmpacks, wo der Planfilm nach der Aufnahme mittels Papierstreifen in den rückwärtigen Teil der Filmpack-Kassette gezogen wird, ist der Wechsel unmittelbar vor der Aufnahme geboten. Die Planfilme sind wohl in bezug auf das Ebenbleiben am ungünstigsten. Die Haltung kann nur an schmalen Randstreifen mit begrenztem Drucke erfolgen, so daß das Aufsteigen leicht eintritt. Wenn auf eine ausreichende Gesamtschärfe Wert gelegt ist, soll immer mit kleineren Blenden gearbeitet werden, um der Wölbung des Films durch die größere Tiefenschärfe zu begegnen. Beim Rollfilm wird durch die Möglichkeit das Filmband zu ziehen, zumindest in der Längsrichtung ein gutes Spannen möglich. Am besten sind die Bedingungen für den gelochten

— 54 — Kinofilm. Der Lochungsrand gibt eine ausgezeichnete H a l t u n g des Films. Dieser U m s t a n d hat den mit Kinofilm arbeitenden Kleinbild-Geräten den Erfolg und die hervorragende Bildgüte der Kleinnegative gesichert. Aus dieser Überlegung sind die Bemühungen zu verstehen, einwandfreie Filmführungen zu bauen. Diese sollen einerseits den Film verläßlich halten, anderseits die Schichte nicht beschädigen, verkratzen oder entwicklungsfähige Druckspuren erzeugen. Die Bobot, welche den Filmtransport und das Aufziehen des Verschlusses selbsttätig durch ein Uhrwerk besorgt, hat eine andere inter-

Bild 31. F i l m f ü l i r u n g bei d e r

Robot.

essante F i l m f ü h r u n g geschaffen. Es handelt sich wieder darum, den Film gut zu halten, beim Fortschalten aber keine großen Bremskräfte zu erzeugen, damit das Uhrwerk und die Kamera selbst nicht zu groß werden. Das Filmband ist bei der Bewegung vollkommen frei und erst in der Aufnahmestellung wieder durch die Feder der Andruckplatte, welche daher besonders kräftig sein kann, angepreßt (Bild 31). Beim Filmvorschub hebt' die unrunde Zackenrolle das Filmband vom Bildfenster und die Andruckplatte vom Film ab. Erst dann schiebt die Zackenrolle den Film weiter. Trotz des verhältnismäßig großen Filmweges von zwei Bilderlängen in der Sekunde ist bei bester Schärfe vollkommene Schrammenfreiheit erreicht. b) Die photographischen Verschlüsse 1 ). Der letzte, wichtige Bestandteil einer Kamera ist der zur Lichtbemessung dienende Verschluß. Auch ihm sind alle Fortschritte und Erkenntnisse der Feinwerktechnik Pate gestanden. ') L i n d , \V.: Objektiv-Verschlüsse f. phot. Apparate. Z. V D I . 77 (1933), S. 753.

— 55 — Die einfachste Vorrichtung zum Belichten der Schichte ist der F a l l v e r s c h l u ß . E r besteht aus einer Platte mit einem Schlitze, welche in zwei Führungen herabgleitet. Bei richtiger B a u a r t lassen sich sehr gleichbleibende Belichtungen erzielen, so daß dieser Verschluß für wissenschaftliche Versuche vielfach Verwendung findet. Wegen der Empfindlichkeit auf die lotrechte Lage ist die Anwendung auf das Laboratorium beschränkt. Durch seine Verläßlichkeit wurde er auch vom Normenausschuß für die neue Empfindlichkeitsbestimmung der Schichten als Verschluß bestimmt. Vom Fall- zum Schlitzverschluß ist nur ein Schritt, denn an die Stelle der Schwerkraft t r i t t zur Bewegung der Platte eine Feder. Um die Bauhöhe zu verringern wird statt der Scheibe lichtdichtes Tuch auf Rollen aufgewickelt. Dieser sog. Rouleau-Verschluß war die erste brauchbare Einrichtung zur Erzielung kurzer Belichtungen. Mit festem Schlitze wurde er zunächst auf das Objektiv aufgesetzt, um d a n n zur Schichte zu rücken und mit veränderlicher Schlitzbreite als der eigentliche S c h l i t z v e r s c h l u ß seinen Siegeszug zu beginnen. Die seinerzeitige Entwicklung war mit der Einführung des gedeckten Aufzuges abgeschlossen. E r s t die letzten Jahre haben wieder, nach vielen Versuchen, eine grundlegende Neuerung im Metallschlitzverschluß der Zeiß-Ikon-Werke gebracht. Die Kupplung des Filmvorschubes mit der Verschlußspannung und die vielseitigen Ansprüche an die Verschlußgeschwindigkeiten ergeben recht verwickelte Werke, deren verläßliche Fertigung jedoch vollkommen gelöst erscheint. Bild 32. V e r z e i c h n u n g d e r Schlitzverschlüsse.

Schlitzverschlüsse belichten die Schichte streifenweise über die ganze Breite. Dies ergibt eine vollkommene Ausn ü t z u n g des Lichtes, welches von der Optik k o m m t . Da die Belichtung der Schichte jedoch streifenweise erfolgt, ergibt sich bei schnellen Bewegungsaufnahmen eine verzeichnete Wiedergabe des Gegenstandes. In der Zeit t, wo der Schlitz die Bildlänge durchläuft, h a t sich der Gegenstand im Bilde um 5 weiterbewegt (Bild 32). L ä u f t der Schlitz mit der Bewegung, so wird das Bild des Gegenstandes u m s größer, läuft er dagegen, um s kürzer. Geht der Schlitz quer zur Richtung, so werden sich die oberen Teile des Bildes gegen die unteren um s verschieben. Die Verzeichnung wird am geringsten, wenn der Schlitz gegen die Bewegung läuft.

— 56 — Um dies zu erreichen, muß z. B. bei den über die Schmalseite laufenden Schlitzen zur Hochaufnahme übergegangen werden. Die Leica hat einen über die Längsseite laufenden Schlitz, aber auch hier ist zu überlegen, ob er gegen die Bewegung läuft, sonst ist die Kamera verkehrt zu halten. Bei Meß-Aufnahmen ist diese Erscheinung unbedingt zu berücksichtigen und zu überlegen, ob die Verzeichnungen stören. Aus diesem Grunde haben Luftbild-Meßkammern in die Objektive eingebaute Lamellenverschlüsse. Diese Luftbild-Meßkammern sind jedoch mit den zur Erkundung des Geländes dienenden Fliegerkammern, welche Schlitzverschlüsse besitzen, nicht zu verwechseln. Aus den Fallverschlüssen sind die O b j e k t i v v e r s c h l ü s s e entstanden. Zunächst eine in das Objektiv eingebaute, umlaufende, kreisrunde Scheibe mit einem ausgeschnittenen Sektor. Beim Spannen wird die Scheibe gegen eine Feder gedreht, welche sie beim Auslösen wieder in die Ruhelage schnellt. In der Laufbildtechnik ist der Verschluß als umlaufende oder pendelnde Sektorblende durchgebildet, welche hier ungefähr in der Mitte zwischen Optik und Schichte liegt. Die VerändeBiiti 3 3 . s c h i e u d e r v e r s c i i i u ß . rungdes Sektorwinkels läßt bei gleichbleibender Umlaufszahl die Belichtungszeit einstellen. Aus diesen Verschlüssen haben sich die neuzeitlichen Bauarten entwickelt. Für billige, einfache Apparate kommen die Schleuderverschlüsse in Verwendung (Bild 33). Bei diesen wird Spannen und Auslösen mit einer einzigen Bewegung besorgt. Der Fingerhebel h wird nach abwärts gedrückt und biegt die Feder F zusammen. Die Federeinspannung am Hebel fh rückt dann über die an der Scheibe / s . In diesem Augenblicke drückt die Feder die Scheibe unten durch und die Öffnung gibt das Objektiv O frei. Wird der Hebel nach aufwärts gedrückt, erfolgt gleichfalls eine Belichtung. Für Zeitaufnahmen schlägt der Anschlag s gegen einen Sperrhebel. Dieser bei den BoxKameras angebrachte Verschluß hat keine B i k l 34. K e g e l b a r e r S e h l c u d c r Regelung der Zeit und läßt nur eine Belichverschluü. tung von ungefähr x / 20 bis 1 / 30 s zu. Die einfache Ein-Hebel-Bedienung konnte auch bei regelbaren Schleuderverschlüssen, so lange keine übermäßigen Geschwindigkeiten verlangt sind, beibehalten werden. Als Beispiel sei unter vielen der Agfa-Billy-Verschluß angeführt (Bild 34). Bei Niederdrücken des Finger-

— 57 — hebels h werden die beiden Lamellen so lange angehoben, bis die Nase 11 vom Zeithebel Z gefaßt ist. Dabei wird die Verschlußfeder F und die Lamellenfeder / gespannt. Bei weiteren Drücken gleitet die Klinke k am Spannbolzen b vorbei, so daß die Voreillamelle V unter der Federwirkung zurückschnellen kann, während die Nacheillamelle N an Z hängen bleibt. Das Objektiv ist nun freigegeben. Bei der Rückbewegung der Lamelle V hat sich der Drehpunkt von N gesenkt, so daß die Nase n von Z abgleiten, diese Lamelle gleichfalls durch die Feder / zurückschnellen kann und so das Objektiv wieder verschlossen wird. Durch Spannhebel

Selbstauslöserknopf

Drahtauslösernippel

Zeitstellring

Fingerauslöser

Blendeneinstellung Bild 35.

Compur-Verschluß.

die höhere oder tiefere Stellung von Z läßt sich die Belichtungszeit von 1 . 25, Vso u n d Vioo s erreichen. Bei Schleuderverschlüssen kann die Geschwindigkeit über diese Werte nicht gesteigert werden, da einerseits die Lamellen zu schwer, anderseits mit einem Fingerhebel, der auch auslösen soll, die Federspannung auf dem kurzen Wege nicht zu bewältigen ist. Auch nach der Trennung von Verschlußspannung und -auslösung ergaben sich bei großen Geschwindigkeiten durch die hin- und herschwingenden Teile beträchtliche Schwierigkeiten. Sie schienen so unüberwindlich, daß zunächst versucht wurde, umlaufende Lamellen zu verwenden. Alle diese Bauarten haben großen Raumbedarf und konnten sich nicht durchsetzen. Sehr weitgehende Lösungen brachten die V e r b u n d v e r s c h l ü s s e , bei welchen die Zeitbelichtungen ähnlich den Automatverschlüssen, die Momentbelichtung aber durch eine eigene Feder getätigt werden.

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58 —

E i n e sehr hohe S t u f e h a b e n diese Verschlüsse d u r c h die E n t w i c k l u n g s a r b e i t e n der F . Deckel-Werke, M ü n c h e n , e r r e i c h t (Bild 35). Die f ü r einen g e d r ä n g t g e b a u t e n L a m e l l e n v e r s c h l u ß h e r v o r r a g e n d e L e i s t u n g einer Belichtungszeit v o n 1 / 5 0 0 s, wird n a c h V e r s u c h e n des Verfassers t a t s ä c h l i c h erreicht. Die f r ü h e r einmal v o r h e r r s c h e n d e Meinung, d a ß die Z e i t a n g a b e n auf den Verschlüssen n u r A n g a b e n seien, ist n i c h t m e h r allgemein z u t r e f f e n d . Die Arbeitsweise der F e i n w e r k t e c h n i k zu beschreiben, f ü h r t ü b e r den diesen A u s f ü h r u n g e n gezogenen B a h m e n u n d es m u ß auf die S o n d e r s c h r i f t e n verwiesen w e r d e n . Die U n t e r t e i l u n g in m e h r als zwei Lamellen (Bild 36) b r i n g t d e n Vorteil, d a ß die Ö f f n u n g s t e r n f ö r m i g frei wird u n d so die R a n d z o n e n

'

k ö n n e n sogar den E i n s t e l b hebel e n t b e h r e n , dessen A u f g a b e n der Zeitstellring m i t übernimmt. Die A u f g a b e n ^des Ver-

lichkeit. Die großen Ö f f n u n gen der langbrennweitigen O b j e k t i v e lassen eine V e r k ü r z u n g der Belichtungszeit u n t e r 1 / 1 5 0 s n i c h t zu. F ü r die M e ß a u f n a h m e des in n o r m a l e r H ö h e fliegenden Flugzeuges ist dieser W e r t f ü r die nötige Bildschärfe u n t e r s t e Grenze. E i n e u m f a n g r e i c h e R e g e l u n g der Belichtungszeiten k o m m t f ü r solche Verschlüsse n i c h t in B e t r a c h t . Sie h a b e n o f t n u r diese Zeit oder drei E i n s t e l l u n g e n , u n d z w a r V75 V120 s, Viso N e b e n den Zentralverschlüssen üblicher B a u a r t h a t sich wegen der Verläßlichkeit a u c h der Verschluß von L a b r e l y , Paris, b e w ä h r t , welcher u n m i t t e l b a r v o r d e m O b j e k t i v e a n g e b r a c h t ist (Bild 37). Die Verschlußelemente bestehen a u s rechteckigen Blechlamellen, welche sich ausreichend ü b e r d e c k e n . D u r c h ein m i t t e l s einer F e d e r a n g e t r i e b e n e s Malteserk r e u z M w e r d e n sie u m 90° auf- u n d i m gleichen Sinne bis zur D e c k u n g weitergeschleudert. Die n ä c h s t e B e l i c h t u n g erfolgt d u r c h eine D r e h u n g Biid

36.

''^

w e r k des compur-Yerschiusses.

— 59 — im entgegengesetzten Sinne. Das Malteserkreuz f ü h r t die Belichtung in drei Abschnitten d u r c h : Aufschleudern, Offenhalten und Zuschleudern. Dies gibt einen guten Verschlußwirkungsgrad. Nachdem n u n m e h r die wichtigsten Bestandteile der Kameras besprochen sind, sollen einige der wesentlichsten Bauarten photographischer Aufnahmegeräte behandelt werden. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß es der Raum dieser Arbeit nicht zuläßt, umfangreiche Beschreibungen oder Auszüge ' = i aus Gebrauchsanweisungen Bild 37. . M e B b i l d k a m m c r - Y e r s c h l u ß v o n L a b r e l y . wiederzugeben. Diese sind in den kostenlos erhältlichen Druckschriften der Hersteller zu finden. Es k o m m t daher n u r eine übersichtgebende Behandlung in Frage, welche sich ausschließlich auf den für Meßzwecke in Betracht kommenden Sondergebieten verbreitern kann. Die normalen Aufnahmegeräte sind soweit als b e k a n n t anzunehmen, als sie für die Arbeiten der bildmäßigen Amateurphotographie verwendet werden. Ihre Verwendung f ü r meßtechnische Arbeiten wird in den bezüglichen Abschnitten behandelt. Abweichend von ihnen stehen die Kleinbild-Geräte und die Bildmeßkammern, welche daher eine weitere Berücksichtigung verlangen. c) Die Kleinbild-Geräte. Wie schon früher erwähnt, ist die Kleinformat-Kamera eine Nachbildung bewährter B a u a r t e n größerer Formate. Sie haben eine sehr weittragende Verbesserung durch die E i n f ü h r u n g der Gehäuseauslösung erfahren. Das Vorgreifen mit dem Finger, um den Auslösehebel auf der Standarte zu erreichen, vermindert die Bildschärfe. L ä ß t sich das Kameragehäuse fest umfassen und die Auslösung ohne Lagenveränderung der Finger erreichen, so wird eine wesentliche Steigerung der Bildgüte erzielt. Dadurch ist eine weitgehende Annäherung der Kleinformat- an die Kleinbild-Kamera erreicht. Für durchschnittliche Anforderungen wird die Kleinformat- der Kleinbild-Kamera demnach fast gleichwertig sein. Erst bei der Steigerung der Aufgaben und den Ansprüchen an die Vielseitigkeit wird die Kleinbild-Kamera voll zur Geltung kommen. Vollkommen neue Wege sind die Hersteller der eigentlichen Kleinbild-Kamera gegangen, so daß eine eingehendere Behandlung wichtig

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erscheint, u m so m e h r als f ü r technische u n d wissenschaftliche Zwecke diese Geräte i m m e r m e h r V e r w e n d u n g finden. Die A n p a s s u n g durch die S c h a f f u n g der verschiedenartigsten Hilfsgeräte ist d a d u r c h auf eine ganz ungewöhnlich, hohe Stufe gekommen. Der ältere V e r t r e t e r ist die L e i c a (Bild 38) v o n Leitz in Wetzlar 1 ). Aus der ersten Bauart schrittweise fortentwickelt, stellt sie eine Spitzenleistung deutscher F e i n w e r k t e c h n i k dar. Mit dem gekuppelten E n t f e r nungsmesser, den VerschlußB i l d 38. » L e i c a « M o d e l l III m i t S u m n i a r geschwindigkeiten v o n 1 bis ZU 6 6 / = 5 cm, 1:2. 1/ 1000 / s und einem g u t ausgew ä h l t e n Satz v o n Wechselobjektiven (Bild 39) ist sie ein allen Anforder u n g e n gewachsenes Gerät. Die Verläßlichkeit des aus T u c h hergestellt e n Schlitzverschlusses wird in aller Welt a n e r k a n n t . Die zweite Kleinbild-Kamera vom R a n g ist die C o n t a x der ZeißI k o n - W e r k e in Dresden 2 ). W ä h r e n d die Leica das Gehäuse aus einem S t ü c k h a t , besitzt die Contax eine a b n e h m b a r e R ü c k e n w a n d . Die I n n e n e i n r i c h t u n g der K a m e r a ist dadurch nicht so geschützt, aber zu-

B i l d 39.

Wechselobjektive zur

Leica.

gänglich. D a f ü r k a n n beispielsweise s t a t t der R ü c k w a n d ein P l a t t e n a d a p t e r angesetzt werden (Bild 40), und es lassen sich E i n z e l a u f n a h m e n auf P l a t t e n herstellen. Die Einstellung erfolgt mit der E i n s a t z m a t t scheibe, welche ins Bildfenster einzusetzen ist (s. Bild). Sie wird ab'•) E r n s t L e i t z , W e t z l a r : Die Leica in W i s s e n s c h a f t u n d T e c h n i k . (FirmenDruckschrift,.) '-) Z e i ß - I k o n , D r e s d e n : C o n t a x p h o t o g r a p h i e . (Firmen-Druckschrift.)

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genommen, die Kassette zugeklappt und nach dem E n t f e r n e n des Kassettenschiebers rückt die P l a t t e selbsttätig in die Aufnahmeebene vor. F ü r technische und wissenschaftliche Zwecke, wo oft n u r eine einzige A u f n a h m e in Frage k o m m t , eine wichtige Einrichtung. Zeiß-Ikon hat die Weiterentwicklung der Contax aus den früheren Bauarten nicht verfolgt. Mit den neuen Erkenntnissen wurde das Alte großzügig verlassen und der neue Weg ungehemmt eingeschlagen. Eine Maßnahme, welche für den Hersteller ungeheure wirtschaftliche Opfer verlangt, aber auch an den BeB i l d 40. P l a t t e n - A d a p t e r z u r C o n t a x . nützer Anforderungen stellt, d a er die bereits vorhandenen Einrichtungen an den neuen Geräten nicht verwenden kann. Der Absatz der neuen Contax II und I I I (Bild 41) hat Zeiß-Ikon jedoch recht gegeben. Die Vorteile der neuen Geräte wurden erkannt und die Herstellungsfolgen der Contax haben eine Vervielfachung erfahren. Contax II und Contax I haben nur mehr wenig Gemeinsames. Der Verschlußaufzug ist von der Vorderplatte nach oben gerückt. Der

B i l d 41.

Contax II und

Contax III.

Viergruppenverschluß, welcher zwei Einstellungen bedingt, ist durch eine vollkommen neue Bauart ersetzt, welche n u r einen Knopf für Aufzug und Zeiteinstellung aufweist. Sucher und Entfernungsmesser sind zusammengelegt und haben eine einzige Einblicksöffnung. Die Auslösung ist mit dem Aufzugsknopf zusammengelegt. Ein Selbstauslöser ist in jedes Gerät und in der Contax III schließlich der lichtelektrische Belichtungsmesser eingebaut. 15 Contax-Objektive lassen für jedes

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technische und wissenschaftliche Gebiet die richtige Optik finden (Bild 42). Auch in Sonnenblenden ist eine reichliche Auswahl vorhanden. Das A u ß e n b a j o n e t t ermöglicht die Anbringung einer Sonnenblende un-

abhängig von der Objektivstellung, so daß der rechteckige Ausschnitt tatsächlich jedes ungewünschte Licht fernhält. Eine ganz hervorragende Einrichtung ist der Mattscheibenadapter. Er besteht aus einem Metallrohr, welches genau die Höhe des Kamera-

— 63 — gehäuses hat. Mit dem Renkverschlusse wird er auf das Objektiv gesetzt und gibt die Möglichkeit, auf der Mattscheibe Bildausschnitt und Scharfeinstellung zu beobachten. Dann wird er abgehoben und an seine Stelle das Kamera - Gehäuse gebracht. Das Objektiv ist mit einem Dreibein gehalten. Dadurch kann auch jede Aufnahme einzeln eingestellt werden. Die Kosten dieses Adapters sind gering. Leitz erreicht den gleichen Zweck etwas weniger einfach, dafür gleichfalls vollendet mit seinem Einstellrevolver (Bild 43). Leica und Mattscheibenadapter sind auf der Drehscheibe und können wechselweise über das Objektiv geschwenkt werden. Für die umfassende Verwendungsmöglichkeit des Kleinbildes war der mit dem Objektive gekuppelte Entfernungsmesser ausschlagB i l t l 43 E i n s t c „ — l v e r f ü r a i c L e i c a . gebend. Wenn auch die Tiefenschärfe kurzbrennweitiger Optiken verhältnismäßig groß ist, so liegt innerhalb dieser Zone noch immer die Ebene des schärfsten Bildes. Soll der Bildaufbau nicht unklar werden, muß der Hauptgegenstand immer die beste Schärfe im Gesamtbilde aufweisen. Bei den starken Vergrößerungen des Kleinbildes ist es jedenfalls eine wichtige Forderung, verläßlich diese Ebene festzustellen. Daß Meßbilder immer die bestmögliche Schärfe haben sollen, versteht sich von selbst. Die beiden Hauptvertreter der Kleinbild-Kamera , . " " Leitz und Zeiß-Ikon haben auch dies erkannt und den gekuppelten E n t f e r n u n g s m e s s e r geschaffen. Sie verwenden die gleiche Grundlage wie die militärischen Geräte. Der Gegenstand wird B i I d 44 E n ( f e m ^ c s s e r der L c i c a . einmal unmittelbar durch einen halbdurchlässigen festen und das zweitemal durch den beweglichen Spiegel gesehen. Beide Bilder werden im festen Spiegel beobachtet. R ü c k t der Gegenstand aus dem oo zum Beobachter, so wird der bewegliche Spiegel um den Winkel « geschwenkt werden müssen, damit die Bilder zur Deckung kommen. Aus b • cot « ergibt sich die Entfernung E.

— 64 — Bei den photographischen Entfernungsmessern kommen nur die E n t fernungen innerhalb der Nahzone in Betracht, so daß die Basis klein gehalten werden kann. Die Verläßlichkeit der Geräte hängt dann von der Genauigkeit der Winkelmessung ab. Leitz hat als Basis den Abstand von 5 cm, Zeiß-Ikon hat 10 cm gewählt. Während der Fühlhebel der Leica-Entfernungsmesser auf dem Objektivrohre gleitet (Bild 44), ist bei der Contax eine SteuerBild 45. S c h w e n k k e i l - E n l f e r n u i i K s m e s s e r d e r C o n t a x kurve eingebaut. Die Schwenkung des Spiegels beträgt von cc bis zu 1 m nur wenige Grade, so daß sehr große Übersetzungen nötig werden. Um diese zu umgehen, wurden die Drehkeilgeräte entwickelt. Der Drehkeil ist robust, hat einen großen Verstellwinkel und kann auch getrennt vom Gehäuse am Objektive angebracht sein. Eine weitere Verbesserung ist der

Bild 46.

Spiegelrcflcx-Alisal•/. » y i e k t o s k o p « zur

Contax.

Schwenkkeilentfernungsmesser, welcher sehr große Bilder zuläßt und daher im Meßsucher der Contax II Anwendung findet (Bild 45). Bei langbrennweitigen Objektiven ist der Tiefenschärfenbereich so eng, daß eine genaue Einstellung notwendig wird, um gute Vergrößerungen zu erhalten. Es wurde deshalb für die Contax ein SpiegelreflexAnsatz »Flektoskop« (Bild 46) geschaffen, welcher die Beobachtung

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G5

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und Einstellung bis zum Augenblicke der Aufnahme gestattet. Durch Druck auf dem Auslöser wird der Spiegel hochgeschwenkt und der Verschluß ausgelöst. Die Leica hat gleichfalls einen Spiegelansatz und zwar für das Teleobjektiv Telyt. Für wissenschaftliche, technische und medizinische A u f n a h m e n h a t die Contax noch eine Spiegeleinrichtung für Nahaufnahmen. Leitz und Zeiß-Ikon stellen für ihre Kameras noch Naheinstellgeräte her. Das Contameter ist ein aufsteckbarer Nah-Entfernungsmesser für drei feste Entfernungen von 50, 63 und 20 cm. Die Objektiveinstellung erfolgt mit drei zugehörigen Vorsatzlinsen (Bild 47). Die Kamera wird dem Gegenstande soweit genähert, bis die Entfernungsmesser-Bilder zusammenfallen und dann der Verschluß aufgelöst. Das Naheinstellgerät von Leitz hat eine Verlängerungsschnecke für den Aus-

Bild 47. N a h e i n s t e l l g e r ä t zur C o n t a x .

Bild 48. N a h e i n s t e l l g e r ä t z u r L e i c a .

zug und mit dieser gekuppelt einen Vorsatzkeil für den Kamera-Entfernungsmesser. Die H a n d h a b u n g ist die gleiche wie bei gewöhnlichen Aufnahmen. Es kann jede E n t f e r n u n g von 1 m bis zu 50 cm eingestellt werden. Eine Blende korrigiert das Sucherbild und die Parralaxe (Bild 48). Das Contameter ergibt durch die festen Abstände für jede Aufnahme sofort die Gegenstandsweite, so daß sich die Vergrößerung bzw. die Gegenstandsgröße aus dem Bilde bestimmen läßt. Die Aufnahmebereitschaft ist bei den Kleinbild-Geräten mit gekuppeltem Aufzug und Filmvorschub sehr gesteigert. Ohne die Kamera vom Auge zu nehmen, kann durch Drehen des Aufzugsknopfes die nächste Aufnahme vorbereitet werden. Zur Vergrößerung der Aufnahmefolge hat Leitz zur Leica den Schnellaufzug gebaut, welcher an Stelle des Kameradeckels eingesetzt, durch einen kurzen Zug an einem Fingerhebel, den Verschluß spannt und den Film vorschiebt. Um beim Aufnehmen von aller Nebentätigkeit befreit zu sein, ist letzten Endes der Leica-Motor entstanden ein gleichfalls an Stelle des F i n k , Meßtechnik.

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Gehäusedeckels ansetzbares Federwerk, welches bis zu 2 A u f n a h m e n in der Sekunde und leistet mit einem Aufzug 14 hintereinander durchführen kann. Ein kurzer Druck auf den Auslösehebel t ä t i g t eine einzige Aufnahme, der dauernde Druck läßt das Werk laufen. Es sind auf diese Weise laufbildähnliche Bildfolgen herzustellen. Bei vielen photographischen Meßverfahren wird eine solche Einrichtung sehr wertvoll sein. Eine ebenfalls mit Federwerk-Motor betriebene SchnellschußKamera ist der von Berning in Westfalen gebaute »Robot«. Das Negativ hat nicht 24 X 36 m m , sondern nur 24 X 24 mm, so daß das Federwerk

Durchblick und Winkelsucher

Einstellung

ties Verschlusses Bild 49. S e l b s t a u f z u g k a m e r a

»Robot«.

schwächer und die Kamera kleiner bleiben kann (Bild 49). Die Belichtung erfolgt mit einem umlaufenden Sektorenverschluß, welcher von 1 bis 1 / 5 0 0 s regelbar ist. Die Sektorenöffnung ist unveränderlich, die Zeiten werden durch die Raschheit des Umlaufes erzielt. Ein Federaufzug reicht für ungefähr 24 A u f n a h m e n , wenn nicht die hohen Verschlußgeschwindigkeiten, welche eine stärkere Federspannung benötigen, in Verwendung sind. Über die Filmhaltung ist bereits auf S. 54 das Nötige gesagt worden. Die Aufnahmefolge läßt sich bis auf etwa 2 1 2 Bilder in der Sekunde steigern. Die Schnellschuß-Kamera der Zeiß-Ikon-Werke ist die Tenax. Bei diesem Geräte ist auf das Federwerk verzichtet und vorne an der Kamera ein Schnellaufzughebel vorgesehen. Mit diesem wird der Verschluß gespannt und der Film vorgeschoben. Der Meßsucher läßt das

— 67 — Bildeinstellen und den Ausschnitt beobachten. Interessant ist die Bauart des Verschlusses. Es handelt sich um einen Compur-Bapid-Verschluß, welcher aber nicht in die Optik, sondern in das Gehäuse eingebaut ist, so daß das Auswechseln des Objektives möglich wird (Bild 50). d) 31eßbild-Aufnahmegeräte 1 ) 2 ) 3 ). Die höchste Präzision im Kamerabau wurde bei den Aufnahmegeräten für die Erd- und Luftbildmessung erreicht. Handelt es sich hier doch um die Herstellung von maßstabrichtigen Karten und Bild 50. S c h n o l l a u f z i i g k a n i e r a »Tenax«. Plänen nach photographischen Bildern. Der wirtschaftliche Vorteil der Bildmessung, wo in kurzer Zeit ein Gelände von vielen km 2 erfaßt werden kann, läßt alle erdenklichen und teuren Sonderbauarten zu, wenn mit ihnen eine Steigerung der Leistung und der Genauigkeit zu erzielen ist. Die Größe des Interesses an der Bildmessung und an zweckmäßigen Meßkammern kann daraus ersehen werden, daß es unzählige oft auch in Einzelfertigung hergestellte Meßkammern gibt, um irgendwelche Verbesserungen zu versuchen. Die vorliegende Arbeit kann sich m i t der Erd- und Luftbildmessung nur so weit beschäftigen, als die hier verwendeten Verfahren für die allgemeine photographische Meßtechnik wichtig und anregend erscheinen. Darüber hinaus muß auf das umfangreiche Sonderschrifttum verwiesen werden. Auch bei der Besprechung der Meßbildkammern k a n n n u r eine kleine Auswahl an Bauarten in Frage kommen, und zwar jene, welche Interessantes zeigen. Das Wesentliche aller Meßbildkammern ist, daß sie vollkommen starr und größtenteils aus Metall gebaut sind. Größe und Gewicht spielen keine ausschlaggebende Rolle, d a f ü r aber muß die Feineinstellung dauernd gewährleistet sein. Es darf keine Lagenveränderung der optischen Achse zur Bildebene, keine Verminderung der Bildschärfe u. dgl. eintreten. Das Aufnahmegerät wird daher fest und schwer sein. e) Die Grundlagen des Meßbildes. Da die Objektive für Meßzwecke weitgehendst frei von Verzeichnungen und Fehlern sind, wird das auf der Schichte erhaltene Bild m i t *) D o l e z a l , E . : Die Anwendung der P h o t . i. d. p r a k t . Meßkunst. Halle a. S. 1896. 2 ) l l u g e r h o f f , W . : P h o t o g r a m m e t r i e u. Luftbildwesen. Ilay, H d b . d. wiss. u. a n g e w a n d t e n P h o t . Bd. 7, V I I . Aufl., Wien 1930. 3 ) F i n s t e r w a l d e r , l t . : P h o t o g r a m m e t r i e . Berlin 1939.

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großer Annäherung ein genaues Fluchtbild (Perspektive) mit dem Mittelpunkt der Optik als Zentrum sein (Bild 51). Die optische Achse, welche bei jeder Meßkammer die Schichte senkrecht treffen soll, bestimmt an dieser Stelle den B i l d h a u p t p u n k t Ii. Wird von dem Negative auf optischem Wege ein Positiv hergestellt, so ist dieses in den Raum so eingeordnet zu denken, daß die Sehstrahlen die Positivebene in den entsprechenden Bildpunkten trifft. Die weiteren Betrachtungen lassen sich dann einfach auf der Positivebene durchführen. P

Bild 51. Die G r u n d l a g e n d e s M e ß b i l d e s .

Eine durch die optische Achse gelegte lotrechte Ebene zeichnet auf dem Bild die »Hauptvertikale« vv und die durch den Hauptpunkt H gelegte waagrechte die »Haupthorizontale« hh. Die waagrechte Ebene, welche durch M geht, gibt den Horizont und schneidet die Bildebene im »Bildhorizonte«. Ist die optische Achse waagrecht eingerichtet, dann fallen Bildhorizont und Haupthorizontale zusammen. Bei jeder Meßkammer werden auf das Bild an den Stellen vv, hh Marken mitphotographiert. Die Kammer muß mit einer genauen Wasserwaage (Libelle) waagrecht eingerichtet sein, so daß hh die Haupthorizontale geben kann. Der Bildhauptpunkt H und die Bild- bzw. Brennweile / geben die »innere Orientierung«, der Bildhorizont, die Haupthorizontale und die Lage der optischen Achse die »äußere Orientierung« des Meßbildes. Die Lage der optischen Achse ist durch den Neigungswinkel zur Waagrechten und dem O r i e n t i e r u n g s w i n k e l •„ bis • ; „ , Selbsttätiger Antrieb für ÜherdeckunirsreKler. Ansctzbarc Jlorizonlbildk a m m e r usw. < :roüraunilriani;ulienii>ji u n d topographische < irofinäelieiikartienni;.'.

Diese R ü c k f ü h r u n g erfolgt durch Bildwurf in eigenen Entzerrgeräten, welche alle Neigungen des Geländes zur Aufnahmekamera nachahmen lassen. Das Negativ oder Diapositiv wird in das Gerät eingebracht. Auf dem neigbaren Tisch ist ein Zeichenblatt aufgespannt, auf welchem die vier P u n k t e maßstäblich eingezeichnet sind. Nun wird der Tisch solange geneigt und gedreht bis die entsprechenden P u n k t e des Bildes mit den P a ß p u n k t e n zusammenfallen. Eine besondere Einrichtung, welche später beschrieben wird, sorgt dafür, daß das Bild auf dem Tisch trotz aller Neigungen

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scharf bleibt. Es [lassen sich n u n m e h r alle wichtigen Gelandepunkte einzeichnen oder auf lichtempfindlichem Papiere Positive im gewünschten Maßstabe herstellen. Es werden auch die Geländeformen mit Tusche nachgezeichnet und dann das Silberbild mit Blutlaugensalz-Abschwächer entfernt.

B i l d 61. W e i t w i u k e l - M e ß a u f n a l i m e e i n e r F l u g h ö h e 1000 m . i / =

Jliltelgebirgslandseliaft.

10 c m , H i l f s a b b i l d u n g : D o s e n l i b e l l e , L'lir. A u f n a h m e z ü h l w e r k u n d Kammerbildweite.

Mit Einzelbildern gelingt das Entzerren nur bei fast ebenem Gelände. Sind größere Höhenunterschiede vorhanden, so t r i f f t der schräg einfallende Sehstrahl die Kartenebene an einer anderen Stelle als der Senkrechtbetrachtung des Geländes entspricht. Damit wird das Verfahren unbrauchbar. Werden nun zwei A u f n a h m e n der Art hergestellt, daß die 2. Aufnahme so weit verschoben ist, um noch für beide Bilder eine Über-

— 78 — deckung von ungefähr 60 vH zu erhalten, so ergibt die B e t r a c h t u n g im Stereoskope das Raumbild des Geländes, in welchem alle Höhenunterschiede deutlich sichtbar sind. Da die Verschiebung der K a m e r a um eine große Strecke erfolgen muß, k o m m e n nur Aufnahmen aus dem Flugzeuge in B e t r a c h t . Alle U n t e r n e h m u n g e n m i t Flugzeugen sind kostspielig; so ist es selbstverständlich, daß bei solchen Anlässen nicht zwei Aufnahmen, sondern Reihen, welche sich immer entsprechend überdecken, gemacht werden.

B i l d 62. E r d m e ß b i l d a u f g e n o m m e n m i t Z e i ß - P h o t o t h e o d o l i t . 1 3 X 1 8 c m , / = 19 c m . A m oberen und u n t e r e n B i l d r a n d S t r i c h k r e u z e zur i n n e r e n O r i e n t i e r u n g .

Die Auswertung solcher Reihenbilder erfolgt nun derart, daß das 1. B i l d wieder auf Paßpunkte eingerichtet wird. Das 2. Bild wird m i t der Überdeckung auf das 1. eingepaßt und das nunmehr entstehende R a u m b i l d im Stereoplanigraphen ausgewertet. Dieser besteht aus zwei Bildwerfern, welche ein Raummodell des Geländes erzeugen. E i n e Meßmarke, welche durch optische Einrichtungen gleichfalls im R ä u m e schwebt, wird nun auf die einzelnen P u n k t e eingestellt, wobei sich die Lage der Marke immer selbsttätig aufzeichnet. Der H ö h e n m a ß s t a b ist abzulesen und einzutragen. Nunmehr werden die anderen Bilder der Reihe nach auf die vorhergehenden eingepaßt, so daß n u r beim ersten F e s t p u n k t e gegeben sein müssen, u m Geländestreifen bis zu 100 k m L ä n g e überbrücken zu können.

— 79 — X)ie wesentlichste Anforderung an L u f t b i l d a u f n a h m e n ist die richtige Überdeckung und zur Erleichterung der Entzerrung eine angenähert lotrechte Lage der optischen Achse. Um die F ü h r u n g des Flugzeuges von der Aufnahmearbeit zu entlasten, damit sie sich zur Gänze der Einhaltung des Kurses widmen kann, werden für Reihena u f n a h m e n selbsttätige Reihen-Meßkammern verwendet. Diese besorgen das Fortschalten des Filmes, Spannen des Verschlusses und das Auslösen im richtigen Zeitpunkte, damit die gewünschte Überdeckung erreicht wird. Bei der H a n d h a b u n g der A u f n a h m e sind nur nach der Fluggeschwindigkeit die Aufnahmeintervalle einzustellen. Der Filmvorrat beträgt 30 bis 50 m, so daß lange Flugstrecken zurückgelegt werden können. Der Antrieb der Einrichtungen erfolgt entweder mit Elektromotor oder durch einen Luftpropeller vom Fahrwinde aus. Die Größe der Aufnahme ist meist 18 X 18 cm. Die Belichtung erfolgt durch Zentralverschluß. Der Film wird bei der Aufnahme durch L u f t d r u c k plangehalten. Auf jeder A u f n a h m e werden die vier optischen Marken, Brennweite, Aufnahmenummer, eine Dosenlibelle oder auch der Horizont abgebildet. Um den Flug besser auszunützen und einen breiteren Geländestreifen zu erhalten, werden Mehrfach-Meßkammern eingesetzt. Bei den Zweifach-Meßkammern sind die optischen Achsen unter ungefähr 30° zueinander geneigt. Wird die K a m m e r im Flugzeuge quer gestellt, so erhält man einen doppelt so breiten Geländestreifen. Steht sie in der Flugrichtung, so wird die Überdeckung vergrößert und die Auswertegenauigkeit gesteigert. Die Vierfachkammer ist eine Zusammenfassung zweier gekreuzter Zweifachkammern und verbessert die Auswertung der Bilder bei Aufnahmen aus größeren Höhen. F ü r besondere Zwecke wird die Zahl der Objektive erhöht, um die Reichweite jeder A u f n a h m e bis zur äußersten Grenze zu vergrößern. So wurde bei der Arktisfahrt des Luftschiffes »Graf Zeppelin« eine K a m m e r mit 9 Objektiven zur Bildmessung verwendet, um jede Flugstunde einer so seltenen F a h r t lOOprozentig für wissenschaftliche und Forschungszwecke auszunützen (Bild 59). Die Bilder der Mehrfachkammern sind schwieriger auszuwerten. Es wurde daher versucht, durch Weitwinkel-Meßkammern (Bild 60) mit einer A u f n a h m e eine entsprechende Reichweite zu erzielen. Bei 10 cm Brennweite wird das F o r m a t 18 X 18 ausgezeichnet, so daß die K a m m e r das gleiche wie eine Vierfachkammer leistet. Daß sich bei der Auswertung von nur einer A u f n a h m e wesentliche Zeitersparnis ergibt, ist begreiflich. Bild 61 zeigt die hervorragende Reichweite einer solchen Aufnahme.

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h) Die Laufbild-Aufnahmegeräte. Bei Laufbildaufnahmen 1 ) wird jeweils ein Bild auf dem stehenden Filmbande belichtet. Nach der Abdeckung des Bildfensters durch die Verschlußblende rückt das Filmband um eine Bildhöhe weiter. Dann kommt die nächste Belichtung. Normal erfolgen 16, beim Tonfilm 24 Aufnahmen in der Sekunde, während für Sonderfälle die Bildwechselzahl/s auf 100, 200, 1000 und mehr erhöht wird. F ü r wissenschaftliche und technische Zwecke 2 ) ist jedoch auch eine Verminderung der Bildwechselzahl auf wenige Bilder in der Sekunde, Minute oder Stunde nötig. Werden solche Aufnahmen im Laufbildwerfer mit normaler Geschwindigkeit vorgeführt, so verlangsamen sie im ersten Falle die Bewegung ( Z e i t l u p e , Z e i t d e h n e r ) , während im zweiten Falle eine Beschleunigung der Vorgänge ( Z e i t r a f f e r ) auftritt. Eine Laufbildkamera (Bild 63) besteht aus dem lichtdichten Kameragehäuse, der Optik, Filmschalteinrichtung und den Filmbehältern, das sind Kassetten oder Spulen. Neu ist gegenüber der Stehbildkamera die Film - Bewegungseinrichtung, welche das Abrollen des Filmbandes, Bewegung und Stillstand, die Belichtung des im Filmfenster stehenden Bildes und zuletzt das Aufrollen des Filmbandes zu besorgen hat. Zum ruckweisen Fortbewegen des Filmbandes wird bei allen Aufnahmegeräten hauptsächlich der Greifer verwendet (Bild 64). Die Greiferstifte oder Nasen greifen in die Lochung ein und ziehen das Band um eine Bildhöhe weiter. Dann treten die Stifte zurück, der Film bleibt stehen und wird belichtet, während der Greifer in seine Anfangslage zurückkehrt, um den Film wieder vorziehen zu können. Bei Laufbildgeräten erfolgt die Belichtung mit einer umlaufenden Sektorenblende. Bei Schmalfilmgeräten auch mit schwingenden Platten. Die Sektorenblende hat bei neueren Ausführungen eine Verstellvorrichtung, welche es ermöglicht, den Öffnungswinkel von voller Größe, das ist etwa 180°, bis zum vollkommenen Abschlüsse zu verkleinern. Auf diese Weise kann die Belichtung verkürzt und bei raschen Bewegungen eine schärfere Abbildung erzielt werden. Ist die Sektorenverstellung mit dem Laufwerke gekuppelt, und zwar in der Art, daß mit dem Weiterschalten der Bilder ein selbsttätiges Schließen oder Öffnen erfolgt, so entsteht eine Überblendungseinrichtung. Das sog. Ü b e r b l e n d e n wird durch die beim langsamen Schließen der Sektoren von Bild zu Bild fortschreitende Unterbelichtung erzielt. Im Positiv tritt dann ein Schwächerwerden des Bildes bis zum Verschwinden ein. Wird dann die nächste Aufnahme auf dem zurückLiesegang', 2)

P . : Wissenschaftliche

T h u n , R . : D e r F i l m i. d. T e c h n i k .

Kinematographie. Berlin 1925.

Leipzig

1920.

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8 1

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gekurbeltem F i l m s t ü c k e durch langsames Öffnen des Schlitzes belichtet, so entsteht dort ein allmähliches Erscheinen des Bildes und ein Ineinanderübergehen der beiden Aufnahmen. Seitenansicht

Vorderansicht

ohne

Türe.

Verschlussblende

Bild 63.

Einfaches

Laufhild-Anfnahmcgeräl.

B e i teuren Laufbildgeräten ist die Überblendungseinrichtung selbsttätig. Man stellt die Anzahl der Bilder, während welcher die Überblendung erfolgen soll, ein und drückt im gegebenen Augenblick den Überblendungsknopf. Die Sektorenblende schließt sich und dunkelt nach der gewählten Bildanzahl vollkommen ab, worauf die F i l m s c h a l t u n g g e h e m m t wird. Durch Rückdrehen der Kurbel wird der Film bis zum Beginn der Überblendung zurück geführt und gesperrt. Nach dem Einstellen der neuen Aufnahme beginnt über die gleiche Anzahl von Bildern das Öffnen der Sektorenblende. Der ganze Vorgang geht ohne irgendwelche Überlegungen vor sich. Um jederzeit die bereits beFilm Vorschub Film Stillstand lichtete Filmlänge festzustellen, ist Bild 64. (¡reifer. an den Geräten ein Filmzähler und ein Meßwerk für die Bildwechselzahl vorgesehen. Der belichtete Film k o m m t meist aus lichtdichten K a s s e t t e n , welche bei Tageslicht auszuwechseln sind. Durch die Vorwickelvorrichtung wird das B a n d gleichmäßig dem Greifer zugeführt, von diesem ruckweise am Filmfenster vorbeigezogen und endlich durch die Nachwicklung wieder der K a s s e t t e zugeführt. E i n e Vor- und Nachwickelschleife verhindert das Übertragen der ruckweisen F i l m s c h a l t u n g auf die Spulen. Fink,

Meßtechnik.

6

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8 2

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D u r c h die B r e i t e der F i l m b ä n d e r ist die B i l d g r ö ß e b e s t i m m t , welche wieder die A b m e s s u n g des L a u f b i l d g e r ä t e s festlegt. N a c h den N o r m e n sind folgende drei B a n d b r e i t e n a n e r k a n n t , der 3 5 m m b r e i t e N o r m a l f i l m und die 1 6 m m , sowie 8 m m breiten S c h m a l f i l m e . E i n älteres S c h m a l f i l m f o r m a t ist noch das 9 , 5 m m b r e i t e . Die B e z e i c h n u n g K l e i n f i l m wurde durchwegs a b g e l e h n t (Bild 65). D e r S c h i c h t t r ä g e r der Normalfilme b e s t e h t aus Nitro-Zellstoff und ist d a h e r sehr feuergefährlich, so d a ß u m f a n g r e i c h e S c h u t z v o r k e h r u n g e n bei der L a g e r u n g und bei der V o r f ü h r u n g gesetzlich vorgeschrieben [crm 6,5

LXJ 9,5—

„„,,„,„„ I 18 •< 24 m m Bildmaße • { 16 x 22 m m Bildfläche 433 (352) m m ! Bilder je m 52 Meter je Minute Laufdauer 20 ( 2 8 ) 1 0 0 in L a u f d a u e r 5 m i n (3 m i n ) Bild 65.

7.5 x 10,3 m m 77.2 m m * 132 7.5 14 min

Die g e b r ä u c h l i c h e n

6.5 x 9 m m 58.5 m m 2 132 7.5 14 min

3.3 x 5 m m 18.0 n u n 2 264 3.77 28 m i n

Filmformale.

sind. D e r S c h i c h t t r ä g e r der S c h m a l f i l m e ist j e d o c h aus A z e t y l - Z e l l s t o f f , w e l c h e r zwar nicht a b s o l u t u n v e r b r e n n b a r , a b e r s c h w e r e n t f l a m m t und keine s t i c h f l a m m e n a r t i g e V e r b r e n n u n g zeigt, so d a ß er als S i c h e r h e i t s film b e z e i c h n e t wird. S c h m a l f i l m e sind n a c h i n t e r n a t i o n a l e m Ü b e r e i n k o m m e n ausschließlich als S i c h e r h e i t s f i l m e hergestellt, bei ihrer H a n d h a b u n g sind daher keine besonderen S i c h e r h e i t s m a ß n a h m e n vorges c h r i e b e n . N o r m a l f i l m e müssen n a c h der R e i c h s v e r o r d n u n g v o m 3. 10. 3 9 a b 1. 4. 4 0 aus u n v e r b r e n n b a r e m M a t e r i a l 1 ) b e s t e h e n . B i s h e r h a t t e es eine zu geringe F e s t i g k e i t um den hohen A n f o r d e r u n g e n des schweren T h e a t e r b e t r i e b e s gewachsen zu sein. Nach den l e t z t e n F o r t s c h r i t t e n der H e r s t e l l u n g ist a b e r die ungefähre G l e i c h w e r t i g k e i t erreicht. B e i m S c h m a l f i l m sind durch die kleineren S c h a l t w e g e und die wesentlich geringeren Gewichte der Spulen n i e m a l s solche m e c h a n i s c h e A n f o r d e rungen gestellt gewesen. W e n n auch alle L a u f b i l d g e r ä t e grundsätzliche Ä h n l i c h k e i t aufweisen, so werden sie doch dem V e r w e n d u n g s z w e c k weitgehend ange1)

M e t z , L . : E r f a h r u n g e n mit S i c h e r h e i t s f i l m beim N o r m a l f i l m .

(1938), S. 1.

K i n o t e c h n . 20

— 83 — p a ß t . E s gibt Geräte, welche wenige hundert Mark kosten, bis zu den teueren Ausführungen, bei welchen der Preis auf tausende Mark ansteigt. F ü r die meisten meßtechnischen Arbeiten wird man mit den einfachen und billigen Laufbild-Aufnahmegeräten das Auslangen finden. Der Antrieb erfolgt bei diesen mit der Handkurbel. E s ist der Einergang mit einer und der Normalgang mit 8 Bildschaltungen pro Kurbelurndrehung vorgesehen. Mit 2 Kurbelumdrehungen in der Sekunde wird die normale Bildwechselzahl von 16 erreicht. Der Fassungsraum der K a s s e t t e geht selten über 30 m Filmlänge, was aber für Meßzwecke fast immer ausreicht. Die Bildwechselzahl läßt sich durch rascheres Drehen ungefähr bis 2 0 in der Sekunde steigern. Darüber hinaus treten aber beträchtliche E r schütterungen auf, sodaß die Schärfe der Abbildung leidet. Solche Geräte sind nicht mehr marktgängig und lassen sich sehr billig erstehen. W e n n auch das Kurbeln bei einer gewissen Übung keine Schwierigkeiten verursacht, so lenkt es von der eigentlichen Aufnahme ab. E s wurde daher versucht, durch entBild 66. K i n o - B e r u f s a u r n a h m e g e r ä t der A s k a n i a - W e r k e , Berlin. sprechende Federwerke A s k a n i a - Z - K a m e r a mit K o m p e n d i u m als S o n n e n s c h u t z , 1 2 V A n t r i e h s m o t o r m i t Sammlerbatterie, fahrbares diese Arbeit zu übernehKugelkopfstativ. men. T r o t z der früheren Ansicht, daß nur mit der Handkurbel das richtige Gefühl aufzubringen ist und der weichere Antrieb Schaltstörungen verhindert, so ist man bei den neuen Geräten durchwegs auf den mechanischen Antrieb durch Uhrwerk oder E l e k t r o m o t o r übergegangen. Diese haben sich bei der Güte der Schaltwerke vollkommen durchgesetzt. Selbstlaufende Geräte haben den Vorteil, daß sie besonders den nicht berufsmäßigen K a m e r a m a n n entlasten und seine A u f m e r k s a m k e i t der Aufnahme zuwenden lassen. Durch das Vermeiden äußerer Drehkräfte ß*

— 84 — ist die Aufstellung nicht so schwierig. Bei den leichteren Geräten sind sogar A u f n a h m e n aus der Hand durchzuführen. Die Durchzugslänge der Federw e r k k a m e r a s ist, um hohes Gewicht, zu vermeiden, beschränkt. Sie ziehen u n g e f ä h r 6 bis 7 m F i l m l ä n g e durch, gleichgültig ob es sich u m Normal- oder S c h m a l f i l m g e r ä t e handelt. Es ändert sich nur die L a u f dauer, welche d a n n für Normalfilm e t w a 18 s und S c h m a l f i l m e t w a 60 bis 70 s b e t r ä g t . Geräte mit elektrischem Antrieb haben eine unbeschränkte, nur mehr von der Filmlänge a b h ä n g i g e L a u f d a u e r . Über die einfachen L a u f b i l d g e r ä t e hinaus sind selbstverständlich auch Berufsgeräte für Meßzwecke B i l d 67. A s k a n i a - Z - K a m e r a . geeignet (Bild 66 und 67). Diese Seitentüren ßeötfnel. Vorderkasten hochgeklappt, links und rechts die Filmkassetten, haben im allgemeinen die gleichen Vor- und Naehwiekelsehleife, Bildfenster. Einrichtungen, nur in erweiterter Durchbildung, wobei durch die Berücksichtigung von S o n d e r a u f g a b e n die Vielseitigkeit erhöht ist. Die Wesentlichste ist zunächst die Einstellung des Bildes auf dem F i l m mit einer Lupe. Durch eine besondere A b d i c h t u n g ist auch das Beobachten des Bildes während des Laufes bzw. der A u f n a h m e auf dem Filme möglich. Genaue Filmuhren, Bildzähler und Bildwechselzeiger ermöglichen eine vollkommene Ü b e r w a c h u n g des Gerätes. W e r d e n teure L a u f b i l d g e r ä t e gewählt, so sind solche vorzuziehen, welche eine ausreichende ErgWjjjms höhung der Bildwechselzahl zu[ MsMBÄvst. lassen. Im wesentlichen bleiben I

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B i l d 68.

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Schalteinrichtungen für beide gleich, nur ist durch eine besondere A u s w u c h t u n g aller bewegten Teile ein ruhiger Gang erzielt. W e i t e r s sind bei solchen Geräten Sperrgreifer vorgesehen. Diese greifen in dem A u g e n b l i c k e in die Lochung des Filmes ein, wo der Schaltgreifer diese ausläßt, und sichert ein vollkomme-

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nes Stehen des Filmes im Bildfenster. Die Bildwechselzahl ist mit Sperrgreifergeräten auf etwa 200 in der Sekunde begrenzt. Um einen unnützen Filmverbrauch zu vermeiden, wird ein Vorlauf aus wertlosem Film angeklebt. Die Länge ist genau festzulegen, so daß beim Erreichen der Geschwindigkeit der frische Film vor das Bildfenster kommt. Die Kleb— stelle m u ß entsprechend gut ausgef ü h r t sein, damit sie einerseits den Zugbeanspruchungen gewachsen ist, Sonnenblende anderseits aber keine H e m m u n g hervorruft. Bild 69. W i r k u n g der S o n n e n h l e n d e zum A b h a l t e n der nicht an d e r Bilderzeugung Um die Klarheit des Negativs beteiligten L i c h t s t r a h l e n . zu sichern, wird das Objektiv gegen seitliches Licht sorgfältig geschützt. Bei den Laufbildgeräten sind eigene Einrichtungen vorgesehen, welche zur Befestigung von Lederbalgen dienen, die jedes falsche Licht abhalten (Bild 68). Schräg einfallende Lichtstrahlen, welche nicht an der Bilderzeugung teilnehmen, treffen nämlich (Bild 69) auf die Seitenteile der Optik und der K a m m e r auf. Dort werden sie vom schwarzen Lack teilweise geschluckt, teilweise zerstreut zurückgeworfen und erzeugen auf der Schichte Schleier, welche die Schatten aufhellen. Die Sonnenblende, bzw. der Sonnen-

Bild 70. A s k a n i a - Z - K a m e r a mit Spiegellinsen-Objektiv. / = 60 ein, 1:4,5, korrigiert f ü r alle F a r b e n einschließlich I n f r a r o t , F a r b g l a s r e v o l v e r , Gerät u n d O b j e k t i v auf g e n i e i n s a m e m U n t e r b a u m i t Sclinelleinstellung. Verfolgungsstativ mit Schwungmassen.

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schütz, ist aber auch bei allen StehbildAufnahmegeräten genau so wichtig und soll immer verwendet werden. Für die verschiedenen Arbeitsgebiete der Laufbildtechnik gibt es die verschiedenartigsten Sondereinrichtungen, welche eine weitgehende Anpassung an alle Anforderungen ermöglichen (Bild 70). Die gewöhnlichen Federwerkkameras für Normalfilm haben n u r einen Kassetteninhalt von 25 m Film. F ü r viele Arbeiten sind diese Längen zu gering, weshalb in verschiedenen Ausführungen versucht wurde, einen größeren Kassetteninhalt unterzubringen. In diesen Fällen ist dann auf den Uhrwerkantrieb verzichtet und ein kleiner Elektromotor Bild 71. Askania-Scliulterkainera. eingebaut, welcher vom Netz oder der 60 in Film in Schnellwechselkasset teil. eingebauter 12-Y-Motor. Objektivrevolver. Sammlerbatterie eines Kraftwagens anObjektive sind für Kiitfernung und getrieben werden kann. Eine solche AusBlemleneinsleilung gekuppelt. führung ist beispielsweise die Schulterkamera der Askania-Werke, welche (30 m Film unterbringt, Objektivrevolver u. dgl. besitzt, trotzdem aber eine weitgehende Beweglichkeit aufweist (Bild 71).

Bild 72. Anordnung der Siemens-Kamera für Kimm. « ... Aliwiekelspule. b ... Filmschlaule. r ... Ausl rit tskanal. und % h auf 1 / 3 zu verkürzen ist. Es sind dies natürlich nur Näherungswerte, welche von Schichte, dem Filter, der Jahreszeit, Witterung u. dgl. abhängen. Auch die angegebenen Faktoren ändern sich mit der Farbenempfindlichkeit, Beleuchtung u. dgl., so daß für genauere Arbeiten die versuchsweise Bestimmung notwendig bleibt. Um die Rotempfindlichkeit der Panschichten zu dämpfen, sind dann noch Grünfilter auf den Markt gekommen. Bei den neuen Schichten ist es gelungen, die Rotempfindlichkeit wieder zurückzudrängen, so daß die Grünfilter seltener werden. f) Die Lichthoferscheinungen2). Trifft ein runder Lichtstrahl auf die Schichte, so sollte sein Schwärzungsbild gleich groß und ebenfalls rund sein. Das entwickelte Bild zeigt aber einen Schwärzungskern, welcher mit einem mehr oder minder großen Hof umgeben ist. Die Lichtstrahlen durchdringen die Schichte S, den durchsichtigen Schichtträger, und werden an der Grenzfläche teilweise durchgelassen, teilweise zurückgeworfen, wo sie dann den Lichthof verursachen (Bild V l l a ) . Neben diesen R e f l e k t i o n s l i c h t h o f tritt aber auch bei senkrecht auffallenden Lichtstrahlen eine Störung der Abbildung ein. Nach den optischen Gesetzen müßte dieser Lichtstrahl glatt durch Schichte und -träger durchgehen. Nun ist aber die Schichte ein trübes Mittel, welches durch den Lichtstrahl selbstleuchtend wird und gleichfalls nach allen Richtungen Strahlen aussendet. Diese werden an der Grenzfläche zurückgeworfen und erzeugen den D i f f u s i o n s L i c h t h o f (BildVIIb). Es ist nun auch sofort verständlich, daß die Streuung des Lichthofes d unmittelbar von der Dicke des Schichtträgers abhängt. Filme haben daher wesentlich kleinere Lichthöfe als Platten (Bild VIIc). Die Lichthoferscheinungen sind eine böse Störung. Überall, wo Hell und Dunkel zusammentrifft, entsteht der Lichthof und verhindert ein scharfes Bild der Trennlinie. Es waren daher alle Bestrebungen darauf gerichtet, den Lichthof zu vermeiden. Schon die Doppelschichten brachten eine Besserung. Um den Belichtungsspielraum zu vergrößern, M R h e d e n , Belichtungstabelle. 36. Aufl. (1935), S. 55. ) K u j a w a , G.: Lichthof u n d Auflösungsvermögen phot. Schichten. Agfa 2 (1931), S. 104. 2

Veröff.

118

—

Tafel V I I . Lichthof- und

Bild Vila.

1 Bild Vlld.

Diffusionserscheinungen.

Bild VIIb.

Bild Vile.

v^v v / I \ v-

Bild Vile.

Bild Vllf.

Bild VIII.

Bild VIIs

wird auf den Schichtträger zuerst eine niedrig- und darüber eine hochempfindliche Schichte vergossen. Bei viel Licht arbeitet zuerst die hochempfindliche und d a n n mit dem Überschüsse die andere Schichte, welche die Deckung gibt. Ist wenig Licht vorhanden, so wird das Bifd n u r in der oberen Schichte entstehen. Hat nun der Lichtstrahl die Oberschichte zum Leuchten gebracht, so wird dieses Licht nicht ausreichen, die wenigempfindliche zweite Schichte zu schwärzen und es wird von ihr fast vollkommen verschluckt ( B i l d V I I d ) . Eine gewisse Verbreiterung der Konturen ist aber nicht zu vermeiden. In der Kleinbildphotographie, wo stärkste Vergrößerungen verlangt sind, erscheinen solche Unscharfen aber unerträglich 1 ). Es wird daher der Schichtträger angefärbt ( B i l d V I I e ) . Das Licht wird beim ersten Durchgange durch das graue Zellhorn stark geschwächt und das rückgeworfene fast zur Gänze geschluckt. Die Graufärbung ist bei der weiteren Scheider S. 170.

u n d L u f t : Moderner Lichthofschutz.

Veröff. A g f a 5 (1937),

— 119 — Verarbeitung nicht störend. Ein weiteres Mittel ist eine Rückschichte, welche die gleiche Brechung wie der Schichtträger hat, so daß die Lichtstrahlen ungehindert in sie eintreten. Dort werden sie dann vollkommen geschluckt (Bild VII f). Günstiger ist die Zwischenschichte, welche, wie der Name sagt, zwischen Schichtträger und Schichte liegt. In ihr werden alle Lichtstrahlen geschluckt. Die Rückschichte löst sich im Fixierbade, während die Zwischenschichte meist schon im Entwickler die Farbe verliert (Bild V I I g ) . Die ungeheuren Forderungen der Kleinbildphotographie haben weitere Überlegungen zur Erhöhung der Bildschärfe und zur Verringerung der Störungen gebracht. Der Lichtstrahl, welcher auch die Oberfläche der Schichte leuchtend macht, erzeugt einen Streukegel (Bild V I I h ) , dessen Durchmesser ) B e c k , F . :

Kino-Zeit-Bild-Aufnahmeeinriclitung.

K i n o t e c h n . 12 (1930), S. 98.

—

168

—

d) Bestimmungen von Geschwindigkeiten aus der Bewegungsunschärfe. Wenn unregelmäßige Bewegungsvorgänge mit hoher Geschwindigkeit verlaufen, ist eine Erfassung durch eine unmittelbare Abbildung ohne Sondereinrichtungen oft nicht mehr möglich. Es läßt sich jedoch unter Umständen auch mit einfachen Geräten an seltene Versuchsfälle herankommen. Das Verfahren begründet sich auf die Überlegung, daß einerseits die Unscharfe, aber anderseits auch die Schwärzung ein Maß für die Geschwindigkeit eines Gegenstandes sein kann. Die Unschärfe ist bei bekannter Belichtungszeit ein unmittelbares Maß für die Geschwindigkeit des Körpers, wenn dessen Abstand von der Kamera angenähert bestimmbar ist. Da es sich um keine scharf begrenzte Abbildung handelt, wird die Bestimmung der Unscharfe Übung verlangen. Bei einiger Erfahrung ist es aber fast immer möglich, auffallende Punkte auf dem Gegenstande zu finden und deren Wege auf der Schichte auszumessen. Eine Kugel von 100 mm Dmr. (d) wird durch einen Vorgang in 10 m (g) Abstand von der Kamera hochgeschleudert. Zur Bestimmung der Geschwindigkeit ist nur eine Stehbildkamera mit einem Objektive von 5 cm und einem Verschlusse von höchstens 1/300 s zur Verfügung. Mit der Größe der Unschärfe wird die Messung besser, so daß die Belichtungszeit mit 1/100 s gewählt ist. Die Eichung des Verschlusses gab aus 10 Messungen eine mittlere Zeit von 1/96 s. Der Abbildungs/ 5 1 maßstab m = = ,„aa = ä ' Der Weg der Kugel während der Beg 1000 200 lichtungszeit t ist s = v • t und die Weiterbewegung auf dem Bilde u = v • t • m.

Die Geschwindigkeit ergibt sich daraus mit v = - -

Die Bildgröße der ruhenden Kugel 6 = — = YYL

= 0,5 mm.

Die Länge

^UU

des Bildweges a ist auf der Aufnahme mit 4,5 mm zu messen. Die Unschärfe u = a — (5 = 4,5 — 0,5 = 4 mm. Daraus ergibt sich die Geschwindigkeit v = 4 • 96 • 200 mm/s = 76800 mm/s = 76,8 m/s. Da die Messung der Bildlänge nur einen mittleren Wert darstellt, ist die Geschwindigkeit so anzugeben, daß keine unrichtige Genauigkeit vorgetäuscht wird. Unter der Berücksichtigung, daß dieses Ergebnis schon mit einer Kamera von 50 RM., bei Versuchskosten von 30 Pfennig erreichbar erscheint, ist es sicher beachtenswert. L ä ß t sich die Bewegungsrichtung des Gegenstandes nicht vorher übersehen, wie z. B. bei Sprengungen, so können zwei Kameras wertvolle Aufschlüsse geben. Werden die optischen Achsen parallel ausgerichtet, so sind die Raumbilder besonders gut auszuwerten. Die Gleichzeitigkeit der Aufnahme ist durch elektrische Auslösung zu erreichen. Um sich von der richtigen Funktion und dem Grad der Gleich-

•

— 169 — zeitigkeit zu überzeugen, wird man mit beiden Aufnahmegeräten Versuche wie bei der Belichtungszeitbestimmung von Verschlüssen vornehmen. Das Bild der fallenden Kugel muß auf beiden Aufnahmen die gleiche Lage vor der Teilung haben, wenn die Aufnahmen gleichzeitig erfolgt sind. Neben der Unscharfe ist aber auch die Schwärzung ein gewisses Maß für die Geschwindigkeit des bewegten Gegenstandes. Das Verfahren ist unverläßlicher, kann aber unter Umständen brauchbar sein, weshalb es erwähnt werden soll. Es ist verständlich, daß ein Lichteindruck, der auf 1 mm 2 Schichte wirkt, stärker ist als wenn er durch die Bewegung auf 5 mm 2 ausgebreitet wird. Da die Schwärzung keinesfalls proportional dem Lichteindrucke ist, sondern der von Schwarzschild gefundenen Beziehung folgt, läßt sich die Auswertung nicht ohne weiters durchführen. Es müssen daher Versuche für eine Vergleichsschwärzung vorgenommen werden. Dieses Verfahren ist daher für rasche Vorgänge, welche auf eng begrenztem Räume vor sich gehen geeignet, wo Vergleichsversuche unter ähnlichen Voraussetzungen möglich sind. So sind auf diesem Wege Rückprallerscheinungen gegen starre und elastische Wände zu untersuchen. Auch Zerknallerscheinungen kleiner Gegenstände auf kleinerer Ausdehnung u. dgl. lassen sich erfassen. Die Aufnahmen können im Auf- oder Gegenlichte ausgeprägter werden. Unter Umständen ergeben sich ausgezeichnete Ergebnisse im Schattenbilde, wenn die Gegenstände vor einer Mattscheibe angeleuchtet werden. Es ist von Fall zu Fall zu überlegen und zu prüfen, in welcher Art der Versuch durchgeführt wird. Da die Entwicklung einen wesentlichen Einfluß auf die Schwärzung hat, müssen die Aufnahmen der bekannten Kontrollvorgänge und die Versuche auf gleicher Schichte und mit gleichem Entwickler durchgeführt w r erden. Unter gleicher Schichte ist natürlich auch das nächste Bild auf einem Filmstreifen zu verstehen. Mit einigen Einschränkungen der möglichen Genauigkeit werden diese beiden Verfahren durch die Anspruchslosigkeit an die Einrichtungen manche Aufgabe lösen lassen. e) Untersuchung raschester Bewegungsvorgänge. Zur genauen Untersuchung der raschesten Bewegungsvorgänge reichen die früher besprochenen Verfahren nicht aus. Sie sind entweder der Geschwindigkeit oder den Forderungen nach Genauigkeit nicht gewachsen. Für diese Fälle werden zwei verschiedene Wege eingeschlagen. Der eine versucht mit besonderen Aufnahmegeräten, der andere durch die Beleuchtung des Gegenstandes mit Hilfe elektrischer Funken die Schwierigkeiten zu meistern. Die rein photographischen Verfahren erreichen, wrie bereits besprochen, die beachtenswerten Aufnahmefolgen von ungefähr 80000

— 170 —

— 171 —

a) b) c) d) e)

Bild 133. A u f n a h m e n m i t d e m A E G - Z e i l d e h n e r . F a l l e n eines W a s s e r t r o p f e n s . D u r c h b r e n n e n eines S i c h e r u n g s d r a h t e s . A b s c h a l t f u n k e n . ( D u r c h P r i s m a u m 90° g e s c h w e n k t . ) Ö f f n u n g s v o r g a n g eines p h o t o g r a p h i s c h e n Verschlusses. Wechselstromlichtbogen.

Bildern in der Sekunde. Darüber hinaus muß zu den Funkenverfahren gegriffen werden. Diese bedingen eine mehr oder minder umfangreiche elektrische Einrichtung zur Erzeugung ausreichend lichtstarker und dabei kurzer Funken. Die Beweglichkeit geht verloren, d a f ü r ist die Aufnahmefolge fast unbeschränkt und hält derzeit bei etwa 3000000 Bildern in der Sekunde. Diese Verfahren sind vorwiegend auf den Versuchsraum verwiesen, da sie im Dunkeln durchgeführt werden müssen. Die Steigerung der Bildwechselzahl ist letzten Endes durch die Festigkeit des Schichtträgers begrenzt. Ruckweise geschaltete Film-

— 172 — b ä n d e r erreichen bei 4 m/s, d. s. etwa 200 Bilder, die Grenze. Stetig laufende Bänder sind noch ungefähr 20 m/s (1000 Bilder) gewachsen. Wird auf die Länge verzichtet und der Film auf umlaufende Trommel gespannt, so sind bei bester Klebestelle 100 m/s zu erreichen. Eine weitere E r h ö h u n g der Geschwindigkeit verträgt das Material nicht mehr. Das Filmband wird d a n n auf die Innenseite der Trommel gelegt und durch die Fliehkraft angepreßt. Die Bilder werden m i t Umlenkprismen auf die Schichte geworfen. Hier sind die Grenzen wieder durch die Festigkeit der Trommel und durch die Schwierigkeit der Erzeugung hoher Umlaufzahlen bei ausreichend ruhigem Laufe gezogen 1 ). Unter der Einschränkung der Aufnahmezahl auf wenige Bilder ist es Cranz gelungen, auch diese Schwierigkeiten zu überwinden. Die Schichte bleibt überhaupt in Ruhe und das Bild wandert mit der nötigen Geschwindigkeit weiter. Als Beispiel für das rein optische Verfahren seien einige A u f n a h m e n mit der Thunschen (AEG) Zeitlupe gezeigt. Das Fallen eines Wassertropfens mit 300 Bilder/s im Normalformate erfaßt (Bild 133 a). Mit achtfacher Unterteilung der Bildhöhe ist das Durchbrennen eines Sicherungsdrahtes mit 6700 Bilder/s aufgenommen (Bild 133b). Erstreckt sich der Vorgang nach der Höhe, so würde die Ausnützung der Schichte schlecht sein. Durch ein Glasprisma läßt sich das Bild um 90° schwenken, so daß auch ein solcher Vorgang auf dem schmalen Querstreifen gut Platz findet. Lichtbogen eines Abschaltvorganges mit 5500 Bildern/s erfaßt (Bild 133 c). Die Höhen- und Breitenunterteilung des Bildes läßt eine ansehnliche Steigerung der Bilderzahl zu (Bild 133 d). Der Öffnungsvorgang eines photographischen Verschlusses ist mit 32000 Bildern/'s (Bild 133e), der Wechselstromlichtbogen mit 80000 Bildern/s untersucht. Die Messung höchster Geschwindigkeiten war zuerst in der Ballistik gebräuchlich. Von hier aus wurde einige Dezennien später die Technik befruchtet, um in der Kurzzeitforschung in wenigen J a h r e n den Vorsprung nachzuholen. In vielen Fällen konnten die Verfahren der Ballistik übernommen werden, in anderen mußte die Technik eigene Wege einschlagen. Die Verfahren für die photographische Messung raschester Vorgänge sind sehr zahlreich. Es sollen nur jene besprochen werden, welche aufschlußreich und anregend sind. Ist die Bewegungsrichtung des zu untersuchenden Gegenstandes (Geschosses) bekannt, so läßt sich nach P a u l die Geschwindigkeit auch über kurze Strecken einfach und genau bestimmen. Der Film ist auf 1

) B e c k , F . : Ein neuer T r o m m e l a u f n a h m e - A p p a r a t . K i n o t e c h n . i l (1929), S. 1.

— 173 — eine umlaufende Trommel gespannt, welche mit bekannter betrieben wird (Bild 134).

Drehzahl

Legt der Gegenstand den Weg S von A nach B in der Zeit t zurück,

§

so ist seine Geschwindigkeit V = ----.

Bei stehender Trommel zeichnet

das Bild des Gegenstandes auf der Schichte die Strecke a b. Läuft nun s die Trommel, so ist durch Regelung zu erreichen, daß v = -- wird und das Bild auf der Trommel zum Stillstand kommt. E s entsteht dann nur eine Abbildung. Wenn E die Entfernung vom Objektive und / die Brennweite ist, so wird S:s — E: f = V- t : v t = V: v und es ergibt v' E sich V = ---- - . Die Aufnahmen werden durch zwei Schlitze s, und s9 t von 0,8 mm Breite gemacht. Ihr Abstand D ist 36 mm. Die Regelung der Trommeldrehzahl wird kaum so genau zu erreichen sein, daß die Bilder zusammenfallen. Ist ein Unterschied, so wird das Bild a auf der Schichte entweder an dem Schlitz s2 bereits vorbei sein, oder ihn noch nicht erreicht haben, wenn der Gegenstand bei B angeB i l d 134. (¡csdiwincUKkeltsmcssunR n a c h P a u l . kommen ist und auf der Schichte das Bild I) erzeugt. Bei rascher laufender Trommel wird das Bild b hinter a und bei langsam laufender vor a sein. Es ergeben sich daher zwei Bilder mit einem Unterschied ± d. Durch leichtes Neigen der Trommelachse erreicht man eine Verschiebung der Bilder, so daß a und b zu unterscheiden sind. Für die langsamer laufende Trommel ist V =

/

: v. — und für die rascher laufende V = D — d

V-~,

f

k D + d

Die Trommelgeschwindigkeit wird durch die Aufzeichnung des Bildes einer schwingenden Stimmgabel sehr genau ermittelt. Ein Verschluß läßt eine Belichtung nur während einer Trommelumdrehung zu. Da die genaue Messung von Drehzahlen immer besondere Einrichtungen bedingt, ist von D u d a der Versuch gemacht worden, die Zeitangabe mit dem Aufnahmevorgange zu vereinigen. Auf jeder Zinke einer Stimmgabel wird ein Leichtmetallblech befestigt, welches mitschwingt ohne die Schwingungen zu stören. Jedes Blech hat einen engen Schlitz. Beide Schlitze geben in der Ruhelage der Stimmgabel, ein schmales Lichtbündel des Objektives frei, welches auf die bewegte Schichte fällt. Bei Ausschwingen der Zinken nach oben und unten decken die Bleche den Schlitz ab. Beim Durchgang durch die Mittellage

— 174 — entsteht auf der Schichte eine Linie. Durch das Bewegen der Schichte ergeben sich nach der Schwingungszahl der Stimmgabel eine entsprechende Anzahl von Linien in der Sekunde. Bewegt sich das Bild des Gegenstandes (Geschosses) längs des Schlitzes, so wird die Linie unterbrochen. Aus der Brenn- und Gegenstandsweite ist der Weg des Gegenstandes und aus der Zahl der Linien die Zeit bzw. die Geschwindigkeit zu ermitteln. Durch die Handlichkeit bietet diese Aufnahmeeinrichtung manche Vorteile. Die Geschwindigkeit eines rasch bewegten Körpers läßt sich auch aus dem Bilde der Bewegungsbahn auf einer dazu senkrecht bewegten Schichte bestimmen. Der Weg des Körpers (Bild 135), welcher sich mit der Geschwindigkeit v bewegt, ist S = u • /. Bild 1 35. (icseliwiniliK- Das Bild dieses Weges A B s = S • m = v • t • m. Ist keitsinossunif mil Hilfe die Schichte in Ruiie, so zeichnet der Körper die iii'wesjk'r Schichten. Linie A B, bewegt sie sich jedoch, so wird eine Ablenkung um den Winkel BAC = x nach C entstehen. Dieser W e g ist dann v•t•m COS Ot

cos rv

s' COS Oi t•m Die Kenntnis der Bewegungsgeschwindigkeit der Schichte ist keinesfalls nötig. Sie m u ß nur ausreichend groß sein, u m den Winkel « gut messen zu können. Die Zeit t ergibt sich entweder aus der genau bekannten Belichtungsdauer oder Zeitmarken auf der Schichte. Ist die Länge des Bahnbildes s' = 128 mm, die Brennweite / = 100 m m , der Abstand der Bahn von der Kamera 50 m, die Belichtungsdauer t = 1 / 2 5 s und der Winkel « = 60°, so ergibt sich die Geschwindigkeit v folgend: m =

100 mm 50 000 m m s' cos « 128 t•m 1 25

1 cos x — 0,5 500 ' mm 0,5 ' = 128 • 0,5 • 25 • 500 = 800 m/s. 1 S '500

Nach diesen Gesichtspunkten ist der ballistische Phototheodolit von R u m p f 1 ) für die Messung der Geschoßgeschwindigkeiten gebaut. Die Schicht ist auf einer umlaufenden Trommel befestigt (Bild 136). Die Drehachse der Trommel ist allseitig zu verstellen und so immer m i t der Bewegungsbahn des Geschosses gleich zu richten. Ein vor der Optik R u m p f , II.: Die wiss. Pliot. als experimentelle Grundlage im Geschützbau. Bonn 1920.

— 175 — anzubringendes Prisma ergänzt diese Einstellbarkeit. Durch drei feine Lichtstrahlen werden drei Abstandslinien auf der Schicht erzeugt, welche das Ausmessen erleichtern. Eine Stimmgabel, die eine Öffnung freigibt, dient zur Zeitangabe. Diese Verfahren lassen sich zur Messung der höchsten Geschwindigkeiten, wie sie bei elektrischen Entladungen auftreten, ausbauen 1 ). 5! !

La /

Schwenkbares Objektiv

j

L

rp\

i

I v'=u

i :

i

Bild 137. Cieschwindiiikcilsmessimj? ans der rmlaufzeit von Seil ich teil.

Bild 136. Ballistischer Pliotntlieodolit nach Ruinpfl'.

Da hier die Belichtung durch den elektrischen F u n k e n erfolgt, dessen Dauer u n b e k a n n t ist, m u ß der Zeitmaßstab mit der Schichtbewegung erhalten werden. Verläuft ein Vorgang mit der Geschwindigkeit v m/s und bewegt sich die Schichte mit u' m/s senkrecht dazu, so wird das Bahnbild bekanntlich nicht von A nach B, sondern nach C verlaufen (Bild 137). Der W e g A B — s = v t und B C = v' t. t gö

:X =

v =

v' • t 0-t

v' V

V

tg«

Zur Erziel ung hoher Schichtgeschwindigkeiten wird diese auf umlaufende Trommeln aufgebracht, so daß v' = u =

(Umfangsgeschwindig-

keit) ist. tg« Ist u - 100 m/s und « = 4° (tg wird so weit erhöht, daß an der Funkenstrecke F der Überschlag auftritt. Der Spiegel wirft das