КИНОПРОЕКТОР С ОПТИЧЕСКИМ ВЫРАВНИВАНИЕМ ИЗОБРАЖЕНИЯ Советский патент 1931 года по МПК G03B41/08 

Существующие кинопроекторы с оптическим выравниванием изображения, даваемого непрерывно движущимся фильмом, можно разделить на три группы.

1) Кинопроекторы с вторичными движениями выравнивающих оптических элементов. Представителем этой группы является проектор Мехау с вращающимися и в то же время качающимися зеркалами. Эти проекторы дают точное выравнивание изображения, но недостатком является сложность конструкции и необходимость чрезвычайной точности изготовления, тщательного ухода, ремонта и т.п.

2) Кинопроекторы со сложными оптическими поверхностями. Представителем этой группы является проектор д-ра Хатчека с винтовой торической поверхностью в качестве выравнивающего оптического элемента. Эти проекторы дают точное выравнивание изображения, но недостатком их является трудность точного выполнения поверхностей выравнивающего элемента.

3) Кинопроекторы с большим числом выравнивающих элементов. Таков, например, проектор Эрнеманна, недостатком которого является неточное выравнивание изображения и чрезвычайная трудность изготовления, вызываемая требованием хорошей иллюстрировки отдельных выравнивающих элементов.

Предлагаемый проектор можно отнести ко второй из перечисленных групп, при чем авторы имели в виду устранить основной недостаток указанной группы путем применения выравнивающих элементов с цилиндрическими поверхностями.

Известно применение вращающегося диска с линзами для выравнивания изображения. В предлагаемом проекторе такой диск выполнен в виде кольца из отрицательных цилиндрических линз.

На чертеже фиг. 1-4 иллюстрируют принцип действия предлагаемого проектора; фиг. 5 - изображает схему проектора; фиг. 6 10 - различные формы выполнения линз, образующих вращающееся кольцо.

Принцип действия предлагаемого проектора заключается в следующем. Пусть имеется (фиг. 1) некоторый предмет 1, и при помощи призмы 2 получается его изображение 3. В тот момент, когда предмет находится в одном из своих крайних положений (например, в верхнем относительно оси), для выравнивания его изображения необходимо, чтобы отклоняющий угол призмы имел некоторую вполне определенную величину. Когда, далее, предмет переходит в такое положение, что точка, изображение которой нужно получить на оси (например, центр предмета), лежит на оси (фиг. 2), то угол отклонения призмы должен быть равен нулю. Когда же, наконец, предмет находится в другом крайнем положении (например, в нижнем относительно оси), угол призмы (фиг. 3) должен быть равен углу, соответствующему первому крайнему положению предмета (фиг. 1), но вершина призмы должна быть направлена в противоположную сторону. Таким образом, применяя призму переменного угла отклонения и подобрав соответственно закон изменения угла призмы в зависимости от положения предмета, можно получить точное выравнивание изображения.

Так как в кинопроекторе фильм (предмет) движется непрерывно и равномерно, то очевидно, что тангенс угла отклонения проектирующего пучка должен изменяться также непрерывно и равномерно.

Если рассматривать обыкновенную линзу (фиг. 4) с точки зрения оптики Гаусса, то очевидно, что равномерному изменению расстояния от оси линзы луча, падающего на линзу параллельно оси, соответствует равномерное изменение тангенса угла отклонения этого же луча после преломления его в линзе, так как фокусное расстояние линзы есть величина постоянная и равная отношению расстояния луча, параллельного оси, к тангенсу угла пересечения этого же луча с осью после преломления в линзе.

Таким образом, призму переменного угла отклонения можно заменить равномерно движущейся цилиндрической линзой, соответственным образом рассчитанной.

Изгибая эту линзу по некоторой окружности и заставляя ее равномерно вращаться около центра этой окружности (ось вращения должна быть параллельной образующим поверхностей линзы), можно получить призму переменного угла отклонения.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. В рамке 11 (фиг. 5) непрерывно проходит фильм, при чем каждый кадр его сопровождается одной из отрицательных цилиндрических линз 3 кольца. Система линз 4 и 5 проектирует изображение кадра 2 в плоскости диафрагмы 7. Для устранения передвижения плоскости изображения фильма вдоль оси в зависимости от толщины линз 3 при различных ее положениях, лучи между линзами 4 и 5 проходят параллельным пучком. Для устранения действия линз 3, постоянно изменяющих сходимость пучка лучей, лежащего в плоскости чертежа (параллельный пучок при прохождении через линзу 3 делается расходящимся), применяется цилиндрическая компенсационная линза 6, которая может быть заменена путем изготовления одной из поверхностей линз 4 или 5 по торической (в частном случае, по цилиндрической) поверхности. Выравненное изображение кадра в плоскости диафрагмы 7 ограничивается ею. Это ограниченное изображение проектируется на экран при помощи подходящего проекционного объектива 1 любого фокусного расстояния. Для лучшего направления светового пучка в объектив может быть применен известного типа конденсор 12. Для использования диаметрально - противоположной половины кольца линз 3 в качестве водителя светового пучка, освещающего фильм, применяется призма 8. Призма 8, путем отражения светового пучка от гипотенузы, изменяет направление его движения в плоскости чертежа от обратного движения фильма в сопровождающее. Это изменение направления движения пучка происходит таким образом, что изображение рамки 15, проектируемое линзой 10 в плоскости фильма 2, покрывает только один кадр и следует за ним по мере его передвижения в окне 11 двойной высоты. Для лучшего направления светового пучка в линзу 4 может быть применен известного типа конденсор 13. Фильм освещается при помощи какого-либо источника света 14. Совокупность линз 4 и 5, дающая изображение кадра, проектируемое объективом, должна быть достаточно хорошо коррегирована на все аберрации. При вычислении линз 4 и 5 должен быть принят во внимание конденсор 12. Для лучшего устранения аберраций, возникающих в цилиндрических линзах 3, поверхности последних могут быть выполнены по каким либо кривым (фиг. 6) (в сечении линз, перпендикулярном к оси вращения), или в случае упрощения выполнения их - по дугам окружностей (фиг. 7), при чем в частном случае одна из поверхностей, внешняя или внутренняя (фиг. 8 и 9), может быть выполнена по дуге окружности, описанной из центра вращения кольца. Кроме того, известную роль в смысле уничтожения аберраций, даваемых линзами 3, может играть и компенсационная линза 6.

Что касается аберраций, свойственных линзам 3, как призмам (аберрации, вообще говоря, ничтожны и появляются лишь при максимальных отклоняющих углах), то здесь главную роль играет максимальная отклоняющая сила линз, которая зависит от числа линз в кольце, от диаметра кольца, от фокусного расстояния линзы 4, от ее светосилы и т.п. Что касается хроматизма линз, как призм, то здесь играет еще большую роль остающееся зрительное впечатление глаза; при замене одной из линз 3 следующей максимальный угол отклонения изменяется на прямо противоположный, при чем хроматизм меняется точно так же на обратный, и суммируясь с остающимся зрительным впечатлением глаза (замена линз происходит с достаточной скоростью), теряет свою силу. Далее, путем составления каждой из линз 3 из двух склеенных между собой (фиг. 10) или не склеенных стекол, все аберрации линз 3 (при любых размерах) могут быть уничтожены совершенно.

Число линз 3 совершенно произвольно, но для совпадения осей всей оптики необходимо, чтобы число линз было четным. Для удобства изготовления линз 3 необходимо, чтобы они не достигали полуцилиндра, а для копировки желательно иметь возможно меньшее число элементов.

Система для освещения кадра не является столь ответственной, как система для выравнивания изображения кадра, поэтому в ней отсутствует компенсационная линза; линзы 3 работают в не параллельном пучке лучей, а вместо системы линз 4 и 5, ставится одна линза 10, помещаемая с той или другой стороны кольца.

Описанная система заставляет перемещать фильм в рамке 11 снизу вверх. Вместо призмы 8, заставляющей световой пучок следовать за кадром в окне 16, может быть применена какая-либо оборачивающая призма 9 (фиг. 5), например, призма Аббе. Такая призма позволяет перемещать фильм, как обычно, сверху вниз.

1. Кинопроектор с оптическим выравниванием изображения, состоящий из вращающегося диска с линзами, отличающийся тем, что диск выполнен в виде кольца из отрицательных цилиндрических линз 3, а для проектирования изображения кадра в плоскости диафрагмы 7 применены линзы 4, 5, между которыми расположена компенсационная линза 6 (фиг. 5).

2. При кинопроекторе по п. 1 применение призмы 8, расположенной перед кадровым окном 16 и служащей для направления светового пучка, прошедшего через рамку 15 конденсора и линзу 3 на фильм 2 (фиг. 5).

3. Видоизменение кинопроектора, по п. 1, отличающееся применением вместо призмы 8, оборачивающей призмы 9, с целью направления движения фильма сверху вниз.

4. Форма выполнения линз по п. 1, отличающаяся тем, что поверхности линз выполнены или по двум дугам окружностей (фиг. 6, 7, 8 и 9), или линзы склеены из двух стекол соответствующей кривизны (фиг. 10).