Handbuch der praktischen Kinematographie / Die verschiedenen Konstruktions-Formen des Kinematographen, die Darstellung der lebenden Lichtbilder sowie das ...

Namentlich bei Anwendung größerer Kondensoren ist eine Form von Vorteil, die man als dreifachen oder Triple-Kondensor bezeichnet; der Vorteil besteht darin, daß das Linsensystem der Lampe etwas genähert wird, wodurch man eine bessere Lichtausnutzung und mithin größere Helligkeit erzielt. Es gibt verschiedene Arten von Triple-Kondensoren, beispielsweise solche aus zwei plankonvexen Linsen mit zwischengesetzter bikonvexer Linse; eine viel gebrauchte Form besteht aus einem Doppelkondensor, dem eine etwas kleinere Meniskuslinse vorgesetzt ist, wie Fig. 59 zeigt. Die Meniskuslinse, die in der Regel durch eine Hartglasscheibe geschützt wird, ist dabei der Lichtquelle zugekehrt.

Für den Kinematograph kommt ebenso wie für die Glasbilder-Projektion als geeignetes Instrument in der Regel eine Objektivkonstruktion zur Verwendung, die vor fast 70 Jahren von Petzval für die Zwecke der Porträtphotographen errechnet wurde. Dieses Objektiv besteht, wie die Abbildung Fig. 60 zeigt, aus zwei Linsensystemen, deren vorderes aus zwei verkitteten Linsen zusammengesetzt ist, während das rückwärtige zwei durch einen Ring getrennte Linsen hat. Die Gläser sind in eine Messingfassung verschraubt, die zur Erleichterung der scharfen Einstellung des Bildes mit einem Zahntriebe versehen ist. Man achte ja darauf, die Linsen wieder in der richtigen Reihenfolge einzusetzen, wenn man sie zwecks Reinigung aus der Fassung herausgenommen hat. Als Anhalt für die Lage der drei Linsenteile merke man sich, daß alle gewölbten Flächen nach vorne zeigen. Das Putzen der Linsen darf nur mit einem weichen Tuch geschehen.

Der besprochene Petzvalsche Objektivtypus gibt nun eine gute Durchschnittsschärfe, die in vielen Fällen ausreichend erscheint. Eine höhere Leistung aber, eine wie man sagt »geschnittene« Schärfe und dabei plastische Zeichnung, wird von den modernen lichtstarken Instrumenten geliefert, die man als Anastigmate bezeichnet. Ein vortreffliches Instrument dieser Art ist beispielsweise das Projektionsanastigmat Triplar. Es wird in den Kinematographentheatern leider noch zu wenig auf die Verwendung eines wirklich tadellosen Objektives gesehen. Man sollte sagen, in einem Unternehmen, das Tausende für die Ausstattung angelegt hat, dürften nicht rund 100 Mark gespart werden bei der Beschaffung eines Instrumentes, von dessen Wirkung die Güte der Schaustellung abhängt. Von der Beschaffenheit des Objektivs hängt außer der Schärfe die Größe des Bildes ab, welches man auf einen bestimmten Abstand von der Projektionswand erhält. Wenn wir beispielsweise zwei verschiedene Objektive nehmen und nacheinander am Apparat anbringen, so mag das eine bei einem Abstande von 10 Metern ein 3 Meter großes Lichtbild liefern, während man mit dem zweiten auf die gleiche Entfernung hin ein nur 2 Meter großes Bild bekommt. Und setzten wir diese Versuche mit anderen Objektiven fort, so würden wir Instrumente darunter finden, die noch kleinere oder aber größere Lichtbilder liefern.

Worin besteht nun der Unterschied dieser Objektive? — Da sagt der Optiker: sie haben verschiedene »Brennweite«, und er sagt ferner: wenn ich die Brennweite eines Objektives kenne, so kann ich mit Hilfe einer einfachen Regel feststellen, wie große Bilder man damit bekommt; und umgekehrt kann ich leicht berechnen, welche Brennweite das Objektiv haben muß, um auf vorgeschriebene Entfernung ein Lichtbild bestimmter Größe zu geben. — Es dürfte mithin wohl von Wert, jedenfalls aber von Interesse sein, zu wissen, was man unter »Brennweite« versteht.

Die Brennweite und ihre Bestimmung.

Am leichtesten läßt sich der Begriff der Brennweite durch das bekannte Experiment mit einer einfachen Sammellinse, dem sogen. Brennglase, erklären, wie es in Fig. 61 veranschaulicht ist. Wenn man eine solche Linse gegen die Sonnenstrahlen hält und nun mit der anderen Hand ein Blatt Papier dahinter bringt, so wird man durch Vor- und Zurückschieben des Blattes bald eine Stelle finden, wo die Strahlen fast zu einem Punkte zusammengezogen sind. Dieser hell leuchtende Fleck ist nichts anderes als ein Bildchen der Sonne; man hat die Stelle »Brennpunkt« genannt, weil hier auch die mit den Lichtstrahlen vereinigten Wärmestrahlen konzentriert werden, die das Papier in Brand setzen. Den Abstand des Brennpunktes von der Linse oder richtiger von der Mitte des Glaskörpers bezeichnet man nun als »Brennweite«.

Bei diesem Versuche ist es wichtig, daß sich der betreffende Gegenstand, wie oben erwähnt, in großer Entfernung befindet. Wenn man nämlich Linse und Papier auf einen nahen Gegenstand »einstellt«, so wird der Abstand vom Papier zur Linse größer als die Brennweite, und zwar um so größer, je näher man an den Gegenstand heran kommt. Das läßt sich leicht auf folgende Weise demonstrieren. Man setzt in einem sonst dunklen Raume auf den Tisch eine brennende Kerze und in einigen Abstand davon ein weißes Kartonstück, das man auf einem Hölzchen befestigt hat, sodaß es senkrecht steht. Bringt man nun die Linse, die man wenn möglich auch auf einem Ständer befestigt, dazwischen und schiebt nun den Karton hin und her, so wird man bald ein Bild der Kerze darauf bekommen. Rückt man nun die Kerze näher an die Linse heran, so muß man den Karton weiter fort schieben, wobei das Bild gleichzeitig größer wird. Bei weiterem Experimentieren und fortwährendem Vergleichen der Abstände und Bildgrößen kommt man zu einem interessanten Resultat: wenn nämlich Kerze, Linse und Karton derart aufgestellt sind, daß das Bild der Kerze gerade so groß wird wie die Kerze selbst, so sind auch die Abstände von Kerze bis zur Mitte der Linse gleich groß, und zwar ist jeder dieser Abstände genau doppelt so groß wie die Brennweite; daraus ergibt sich weiterhin, daß die Entfernung des Kartons von der Kerze bei dieser Einstellung viermal so groß wie die Brennweite ist (vgl. Fig. 62). Experiment und Berechnung zeigen nun, daß sich ein zusammengesetztes Linsensystem geradeso wie eine einfache Linse verhält, welche die Brennweite dieses Systems hat. Wir können uns also die Erfahrung, die wir soeben mit dem Brennglase gemacht haben, für unser Projektionsobjektiv zunutze machen. Halten wir das Projektionsobjektiv gegen die Sonne oder richten es gegen einen entfernten Gegenstand, so bekommen wir ebenfalls auf einem dahinter gehaltenen Blatt Papier ein Bild der Sonne oder des Gegenstandes. Wir werden aber in Verlegenheit kommen, wenn es nun gilt, die Brennweite zu bestimmen; denn von welchem Punkte des Objektives an sollen wir sie messen? — Der Optiker klärt uns auf, daß das Objektiv einen sog. »optischen Mittelpunkt« habe, der für die Messung maßgebend sei, doch diese Aufklärung kann uns hier wenig helfen; denn der optische Mittelpunkt ist nicht zu sehen. Man hilft sich nun häufig damit, daß man die Mitte zwischen den Linsen des Objektives aufsucht und den Abstand des Papiers bis dahin mißt. In vielen Fällen ist diese Art der Brennweite-Bestimmung für eine ungefähre Orientierung durchaus genügend; zuweilen kann man hierbei aber auch ein recht ungenaues Resultat bekommen, und wir tun daher gut, nach einer anderen Methode zu suchen.

Was liegt da näher, als auf das Experiment, wie es in Fig. 62 veranschaulicht wurde, zurückzugreifen. Wir fanden dort, daß der Abstand des Gegenstandes (hier der Kerze) vom Bilde viermal so groß ist wie die Brennweite, wenn das Bild auf Gegenstandsgröße eingestellt wird, und wir hörten ferner, daß diese Regel sowohl für die einfache Linse als auch für jedes zusammengesetzte Linsensystem gilt. Um die Brennweite genau zu bestimmen, brauchen wir diesen Versuch nur mit dem Projektionsobjektiv zu wiederholen; allerdings wird man ihn in etwas anderer Ausführung machen. Am schönsten geht es mit einer photographischen Kamera, an der man das Objektiv anbringt; auch der Projektionsapparat kann dazu benutzt werden, wenn er soviel »Auszug« hat, daß man das Objektiv in hinreichend großen Abstand von der Bildbühne bringen kann. An Stelle der Kerze, die hier ungeeignet ist, nimmt man einen weißen Karton, worauf man mittels Tusche einen Streifen von genau abgemessener Länge aufzeichnet oder ein entsprechendes Stück schwarzen Papieres aufklebt. Für Kinematographen-Objektive nimmt man den Streifen beispielsweise 2 cm lang, für Glasbilder-Projektionsobjektive etwa 6 cm. Nun stellt man, wie es zum Photographieren geschieht, scharf darauf ein, wobei man bei Anwendung des Projektionsapparates in die Bildbühne ein Stück mattes Glas setzt und zur leichteren Beobachtung von rückwärts her den Kondensor heraus nimmt. Es gilt dann so lange hin und her zu rücken, bis der Streifen auf der Mattscheibe in Originalgröße, und zwar möglichst scharf erscheint; zur besseren Beurteilung der Schärfe kann man neben dem Streifen noch ein Stück Papier mit klarer Druckschrift kleben. Hat man die richtige Einstellung gefunden, so mißt man den Abstand der Mattscheibe vom Karton und teilt ihn durch vier; die Brennweite ist nämlich genau gleich einem Viertel dieses Abstandes.

Die Arbeit des Einstellens läßt sich hierbei übrigens bedeutend erleichtern, indem man zuvor die Brennweite nach der ersten Methode ungefähr bestimmt und sich dadurch einen Anhalt für die Abstände von der Objektivmitte zum Karton und zur Mattscheibe verschafft. Ferner ist es zweckmäßig, auf die Mattscheibe einen Papierstreifen in genauer Größe des Einstell-Streifens zu kleben, wonach man sich beim Einstellen bezüglich der Bildgröße richten kann.

Bei Verwendung eines photographischen Apparates kann man auch so verfahren, daß man zunächst auf einen weit entfernten Gegenstand einstellt und den Kamera-Auszug markiert, worauf man auf einen nahen Gegenstand, wie eben beschrieben, in Originalgröße einstellt und den Auszug wieder markiert. Der Abstand der beiden Marken ist dann die Brennweite.

Es verdient hervorgehoben zu werden, daß diese Methoden der Brennweiten-Bestimmung, wenn man sie genau ausführt, sehr exakte Resultate geben. Die Brennweite, welche man auf diese Weise gefunden hat, bezeichnet der Optiker als »äquivalente Brennweite«; davon ist streng zu unterscheiden die sogen. »rückwärtige Brennweite«, die den Abstand der Hinterlinse des Objektives von dem Bilde eines entfernten Gegenstandes darstellt und daher kürzer ist als die ersteren. Ein Projektions-Objektiv von 14 cm äquivalenter Brennweite hat beispielsweise eine rückwärtige Brennweite von etwa 9 cm. Dieser Hinweis ist notwendig, weil diese beiden Bezeichnungen häufig verwechselt werden und dadurch leicht Irrtümer entstehen.

Objektiv, Distanz und Bildgröße.

Es ist wohl jedem, der mit dem Projektionsapparat zu tun hat, bekannt, daß das Lichtbild um so größer wird, je weiter man mit dem Apparat vom Schirm zurückgeht; wir hörten ferner oben, daß die Stärke der Vergrößerung abhängig ist vom Objektiv, daß man auf eine und dieselbe Entfernung hin auch ein größeres oder kleineres Lichtbild bekommen kann, wenn ein entsprechend anderes Objektiv genommen wird. Solche Objektive unterscheiden sich, worauf ich bereits hinwies, durch die Länge ihrer Brennweite, deren Begriff und Bestimmung wir soeben kennen gelernt haben.

Es besteht nun ein einfaches rechnerisches Verhältnis zwischen Brennweite, Bildgröße und Abstand, das uns in manchen Fragen raschen Aufschluß gibt. Ich habe daraus die nachfolgende Regel abgeleitet, welche sowohl für die Glasbilder-Projektion wie für die kinematographische Projektion Geltung hat; es handelt sich dabei, was ausdrücklich zu betonen ist, stets um die »äquivalente«, nicht aber um die »rückwärtige Brennweite«, wie man sie vielfach in Preislisten verzeichnet findet. Die Regel lautet: Der Abstand des Apparates von der Projektionswand ist stets ebensoviele Male größer wie das Lichtbild (seiner Höhe und Breite nach), als die Brennweite größer ist wie das kleine Glas- oder Filmbild (ebenfalls der Höhe oder Breite nach), oder kurz ausgedrückt: Abstand verhält sich zu Lichtbild, wie Brennweite zu Glas- oder Filmbild. Nehmen wir beispielsweise an, es sollten Glasbilder abprojiziert werden, deren Maskenausschnitt 7 cm hoch und breit ist, und die Brennweite f des Objektives betrage 14 cm (vgl. Fig. 63), dann ist die Brennweite doppelt so groß wie das Bild; mithin wird auch der Abstand des Apparates stets doppelt so groß wie das Lichtbild auf der Wand sein. Wir bekommen dann auf 3 Meter Distanz ein 1,50 Meter großes Bild, auf 6 Meter ein 3-Meter-Bild usw. Beträgt die Brennweite 21 cm, so haben wir ein Verhältnis 1:3 und wir erhalten, wie die untere Zeichnung in Fig. 63 andeutet, ein 3 Meter großes Lichtbild auf 9 Meter Entfernung.

Die kleinen Filmbildchen beim Kinematograph sind ungefähr 2 cm hoch und 2 ¹/₂ cm breit. Wenn der Vorführer nun ein Objektiv von 10 cm Brennweite besitzt, so ist die Brennweite viermal größer als die Breite des Filmbildes und dementsprechend wird auch der Abstand des Apparates von der Projektionswand viermal größer sein als die Breite des Lichtbildes. Auf 8 Meter Entfernung gibt es also ein 2 Meter breites Bild, auf 10 Meter ein 2 ¹/₂-Meter-Bild usw. Es ist dabei zu beachten, daß der Abstand (Apparat zur Wand) stets vom Objektiv an zu messen ist.

Die Regel gibt uns nun auch noch anderen Aufschluß. Wenn nämlich der Vorführer ein neues Objektiv braucht, das für eine andere Distanz paßt oder eine andere Bildgröße geben soll, so kann er mit Hilfe der Regel leicht feststellen, welche Brennweite das neue Objektiv haben muß. Es sei beispielsweise ein Kinematographen-Objektiv erforderlich, welches auf 15 Meter Distanz ein 3 Meter breites Lichtbild werfe. Dann folgern wir einfach: die Distanz ist fünfmal so groß wie das Lichtbild, mithin muß auch die Brennweite fünfmal so groß wie das Filmbild sein. Das Filmbild ist aber 2 ¹/₂ cm breit, mithin ist die erforderliche Brennweite 5 mal 2 ¹/₂ gleich 12 ¹/₂ cm.

Will der Vorführer auch noch Glasbilder projizieren, die bei 15 Meter Abstand auf 3 Meter große Lichtbilder gebracht werden sollen, so braucht er dazu ein Objektiv, dessen Brennweite 5 mal größer ist als das Glasbild (Höhe oder Breite des Maskenausschnittes); bei Bildern der normalen Größe mit einem Innenmaß von etwa 7 × 7 cm müßte die Brennweite also 5 × 7 gleich 35 cm sein.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß die Rechnung einen kleinen Fehler gibt. Ich habe nun eine weitere einfache Regel aufgestellt, die uns sagt, wie groß dieser Fehler ist, sodaß derjenige, welcher ein ganz genaues Resultat haben will, auch dieses leicht bestimmen kann. Und diese Regel lautet: Das Lichtbild, dessen Größe man errechnet hat, wird in Wirklichkeit um soviel kleiner, als das zu projizierende Glas- oder Filmbild breit bezw. hoch ist. Wenn wir also beispielsweise mit einem Objektiv von 21 cm Brennweite auf 9 Meter Entfernung Glasbilder projizieren, so wird das Lichtbild nicht 3 Meter groß, wie die Rechnung sagt, sondern um 7 cm kleiner, also genau 2,93 m. Bei der kinematographischen Projektion beträgt der Fehler nur 2 ¹/₂ cm; während wir z. B. bei einer Brennweite von 10 cm und einer Distanz von 12 Metern der Rechnung nach ein 3 Meter breites Lichtbild erhalten, wird dieses in Wirklichkeit 2,97 ¹/₂ m groß. Der Fehler ist wohl hinreichend klein, daß man ihn vernachlässigen und sich der zuerst gegebenen Regel anvertrauen kann.

Große Lichtbilder auf kurze Distanz.

Dem Vorführer bereitet es allemal Kopfschmerzen, wenn es gilt, auf kurze Distanz große Lichtbilder zu werfen. Und der Optiker, von dem ein entsprechendes Objektiv dazu verlangt wird, ist mit seinen Kenntnissen ebenfalls zu Ende; er sagt: »es geht nicht, Sie müssen größere Distanz nehmen oder sich mit kleineren Lichtbildern begnügen«.

Die Bildgröße hängt, wie wir wissen, von der Brennweite des Objektives ab; je kürzer die Brennweite, desto größer wird das Bild, bei gleicher Distanz. Zur Erzielung großer Bilder auf kurze Distanz brauchen wir also ein Objektiv von recht kurzer Brennweite. Bei der Projektion von Glasbildern mit 7×7 cm Maskenausschnitt muß die Brennweite beispielsweise 7 cm sein, wenn wir auf 3 Meter Distanz ein 3×3 Meter Lichtbild oder auf 4 Meter Distanz ein 4×4 Meter Bild — kurz ein Bild haben wollen, das (in Höhe und Breite) so groß ist wie die Distanz. Ein Projektions-Objektiv von dieser Brennweite zu bauen, bietet an sich keine Schwierigkeiten; aber es wird die Hauptforderung: scharfe Bilder zu liefern, nicht erfüllen, denn das Lichtbild wird bei Benutzung dieses Instrumentes nur in der Mitte scharf sein, nach dem Rande zu aber verschwommen erscheinen.

Der Photograph hat allerdings Objektive von verhältnismäßig noch viel kürzerer Brennweite, sogenannte Weitwinkel-Objektive, die ihm geschnitten scharfe Aufnahmen liefern. Aber diese Instrumente müssen, damit sie scharf auszeichnen, sehr stark abgeblendet werden, und mit solch kleiner Blendenöffnung sind sie für Projektionszwecke nicht zu brauchen. Das Objektiv muß zur Projektion nämlich von so großer Oeffnung sein, daß der Lichtkegel glatt hindurchgehen kann.

Bei der Projektion von Glasbildern der angegebenen Größe empfiehlt es sich im allgemeinen, nicht unter eine Brennweite von 14 cm herunter zu gehen. Ein solches Objektiv gibt Lichtbilder, deren Durchmesser halb so groß ist wie die Distanz. Man wendet wohl noch kürzere Brennweiten an — die kürzeste ist etwa 10 cm, wobei das Lichtbild zwei Drittel der Distanz mißt — doch muß man dann zur Erzielung einer scharfen Auszeichnung unbedingt ein anastigmatisches Objektiv nehmen.

Besser steht man sich bei der Benutzung von größeren Glasbildern, z. B. des Formates 9 × 12 cm. Da kann es gelingen, mit einem Objektiv von etwa 15 cm Brennweite eine zufriedenstellende Auszeichnung zu erzielen. Das Lichtbild wird dann, wenn der Maskenausschnitt ca. 11 cm breit ist, ungefähr drei Viertel der Distanz groß.

Bei der kinematographischen Projektion verhält es sich ähnlich wie bei der Projektion von Glasbildern normaler Größe: als kürzestes noch scharf arbeitendes Objektiv ist ein solches zu bezeichnen, welches Lichtbilder von halber Größe der Distanz liefert; die Brennweite ist dabei etwa 5 cm.

Es ist übrigens zu berücksichtigen, daß die »Distanz« stets vom Objektiv an zu messen ist; man muß also den erforderlichen Platz für den Apparat mit ¹/₂ bis 1 Meter hinzurechnen, und dadurch wird das Verhältnis noch ungünstiger. Dieser Platz läßt sich nun durch ein Aushilfsmittel, wenigstens zum Teil, wieder einholen, indem man nämlich vor das Objektiv einen Spiegel bringt und um die Ecke »projiziert«. Hat man gar einen großen Spiegel zur Verfügung, so kann man dabei noch ein gut Stück an Distanz gewinnen; der Spiegel wird dazu schräg vor das Objektiv gesetzt, während der Apparat selbst jetzt quer (parallel zur Wand) steht und das Licht auf den Spiegel wirft, der es gegen die Wand hin ablenkt. Der Spiegel muß allerdings recht klar und möglichst plan sein, weil sonst die Schärfe des Lichtbildes leidet.

Die Anpassung des Objektives an den Apparat.

In der Regel wird der Apparat, sei er nun für Glasbilder-Projektion oder für kinematographische Projektion oder auch für beides eingerichtet, komplett mit Objektiv geliefert, und der Käufer hat keinerlei Schwierigkeit, klare und scharfe Lichtbilder zu erhalten. Er braucht nur den Zahntrieb des Instrumentes einzuregulieren, eventuell vorher mit dem Rohrauszug, den verschiedene Modelle haben, eine grobe Einstellung vorzunehmen. Jedoch mag der eine oder andere Besitzer eines Apparates in die Lage kommen, sich ein anderes Objektiv zu beschaffen, und da muß er für die richtige Anpassung desselben verschiedenes beachten.

Mit jedem Objektiv bekommt man scharfe Bilder nur dann, wenn es »eingestellt«, d. h. in richtigen Abstand von der Bildbühne gebracht wird; dieser Abstand ist bei der üblichen Objektiv-Konstruktion, wie sie oben beschrieben wurde, um so größer, je länger ihre Brennweite ist. Er läßt sich leicht folgendermaßen finden. Wir richten das Objektiv gegen einen hell beleuchteten Gegenstand, z. B. gegen ein Fenster, wobei wir die Entfernung so groß nehmen, wie die Distanz des Apparates vom Schirm werden soll, stellen dann ein scharfes Bild des Gegenstandes auf einem dahinter gehaltenen Blatt Papier ein und messen nun den Abstand des Objektives vom Papier; damit haben wir das gewünschte Maß. Dieser Abstand, von der Hinterlinse aus gemessen, stellt, wenn die Entfernung des Fensterrahmens groß ist, die »rückwärtige Brennweite« dar; je kleiner man die Distanz nimmt, desto weiter rückt das Objektiv von dem Papier weg. Zu diesem Versuch kann man auch den Projektionsapparat benutzen; man bringt dazu in die Bildbühne ein Blatt durchscheinenden, weißen Papieres oder ein Stück Mattglas und entfernt den Kondensor, damit man das Bild von rückwärts her beobachten kann. Der Apparat wird, in richtiger Entfernung aufgestellt, gegen das Fenster gerichtet und das Objektiv so eingestellt oder mit der Hand davor gehalten, daß ein scharfes Bild des Fensterkreuzes erscheint.

Nehmen wir nun an, es sei ein Apparat vorhanden, der mit einem Objektiv von verhältnismäßig kurzer Brennweite ausgerüstet ist, beispielsweise das in Fig. 64 dargestellte Modell, und es sei ein Objektiv wesentlich längerer Brennweite dazu beschafft worden. Wenn der Besitzer dies neue Objektiv einfach an Stelle des alten einschraubt, so wird er sehr enttäuscht sein, denn soviel er auch am Triebe hin und her schraubt: er bekommt kein scharfes Bild; auch ein Herausziehen des Rohrstückes, worin das Instrument geschraubt ist, wird hier nichts nutzen. Dem Uebelstand ist natürlich leicht abzuhelfen; das Objektiv muß nur in den richtigen Abstand von der Bildbühne gebracht werden, und dazu gehört, entsprechend der langen Brennweite, ein längeres Rohrstück, wie es die zweite Abbildung (Fig. 65) zeigt. Namentlich bei Kinematographen wird der erwähnte Fehler oft gemacht: der Besitzer bringt das neue Objektiv einfach an Stelle des alten, ohne Rücksicht auf dessen längere oder kürzere Brennweite, und der Mißerfolg wird dann gewöhnlich den Linsen zugeschrieben. Es ist übrigens zu beachten, daß mancher Kinematograph das Anbringen eines kurzbrennweitigen Objektives gar nicht zuläßt, indem die Konstruktion nicht gestattet, dasselbe hinreichend nahe an den Film heranzubringen. Daher tut man gut, seinen Apparat vor Beschaffung eines neuen Objektives zu prüfen und zu überlegen, ob sich das Instrument überhaupt daran verwenden läßt, und wie man es am besten anpassen kann.

Aber damit ist diese Objektiv-Frage noch nicht erledigt. Es ist noch zu berücksichtigen, ob auch der Kondensor zur Verwendung mit dem neuen Objektiv geeignet ist. Der Kondensor soll die Lichtstrahlen durch das Glasbild oder Filmbild hindurch derart in einem Kegel nach vorne werfen, daß sie glatt durch die Linsen des Objektives hindurchgehen, ohne dessen Rohrfassung zu berühren. Da muß es augenscheinlich einen Unterschied machen, ob sich das Objektiv nahe am Kondensor befindet oder weiter von ihm entfernt ist; und in der Tat, wenn man einen Apparat, der ein kurzbrennweitiges Objektiv hat (wie in Fig. 63), mit einem solchen von langer Brennweite versieht (vgl. Fig. 64), ohne dabei den Kondensor zu ändern, so wird es schwer halten oder überhaupt unmöglich sein, ein klares Bildfeld ohne rotgelben Rand zu erzielen. Der Kondensor wirft in diesem Falle die Lichtstrahlen in einem für das neue Objektiv zu kurzen Kegel nach vorne und es ist ein Kondensor von längerer Brennweite erforderlich. Kondensor und Objektiv müssen daher bezüglich ihrer Brennweite aufeinander »abgestimmt« sein.

Auswechselbare Objektive verschiedener Brennweiten.

Wer seine Vorführungen nicht immer an einem und demselben Platze macht, sondern einmal in diesem, einmal in jenem Räume arbeitet und dabei gezwungen ist, bald eine kurze, bald eine große Distanz zu nehmen, muß dementsprechend seinen Apparat mit zwei oder mehreren Objektiven ausrüsten. Es wird in solchen Fällen vielfach eine sogenannte Auswechselfassung mit Linsentuben verwandt. Die Linsen der verschiedenen Objektive sind dazu in glatte, zylindrische Rohre montiert, welche in die mit Zahntrieb versehene Fassung passen und rasch gegeneinander ausgewechselt werden können. Solche Einrichtungen werden für die Glasbilder-Projektion wie auch für den Kinematograph gefertigt; Fig. 67 zeigt beispielsweise eine Kinematograph-Objektiv-Fassung mit fünf verschiedenen Linsentuben. Es genügt natürlich nicht, die Tuben einfach auszuwechseln: Dieselben müssen natürlich auch, ihrer Brennweite entsprechend, in den richtigen Abstand gebracht werden, und es ist auch das zu berücksichtigen, was ich im vorigen Abschnitt über das Zusammenstimmen von Kondensor und Objektiv gesagt habe.

Der Photograph besitzt seit einer Reihe von Jahren ein Instrument, welches ihm ermöglicht, auf weitere Entfernungen hin Aufnahmen in verschieden starker Vergrößerung zu machen, und zwar vom gleichen Standpunkte aus; es ist das Teleobjektiv, welches aus einem gewöhnlichen photographischen Objektiv, z. B. einem Aplanat oder Anastigmat, und einer zusammengesetzten Negativlinse besteht. Letztere läßt sich mittels eines Triebes verschieben und dadurch wird die Brennweite des Systems verändert. (Näheres darüber findet man in des Verfassers Werk: »Die Fernphotographie« 1897). Dieses Prinzip hat man nun auch für die Projektion nutzbar gemacht und so wurde ein Projektions-Objektiv von veränderlicher Brennweite geschaffen, wie es in Fig. 68 dargestellt ist. Wir haben hier zunächst ein gewöhnliches Projektions-Objektiv von beispielsweise 15 cm Brennweite, welches allein verwandt auf kurze Entfernungen gute Dienste leistet; für größere Distanzen schraubt man das (in der Abbildung punktiert wiedergegebene) Rohrstück mit dem Negativlinsensystem an, wodurch die Brennweite länger wird. Man kann nun die Brennweite innerhalb gewisser Grenzen verändern, indem man mittels des Triebes das Negativelement verschiebt, je näher man es an das Objektiv heranbringt, desto größer wird die Brennweite. So mag man einen Spielraum von beispielsweise 25 bis 50 cm erhalten. Eine solche Konstruktion wird unter der Bezeichnung »Multar« für die Glasbilder-Projektion und in entsprechender Zusammenstellung unter dem Namen »Kine-Multar« für den Kinematograph in den Handel gebracht. Allerdings ist die Lichtstärke dieser Instrumente bei längerer Brennweite eine verhältnismäßig geringe.

Wenn auf eine Sammellinse Sonnenstrahlen auffallen, so werden diese derart abgelenkt, daß sie sich in einem Punkte (wenigstens annähernd) sammeln. (Fig. 69.) Man bezeichnet diesen Punkt (F) als Brennpunkt und den Abstand desselben (f) von der Linse als Brennweite. In Wirklichkeit bekommt man an jener Stelle ein Bildchen der Sonnenscheibe. Wenn wir nun eine irdische Lichtquelle nehmen und diese zunächst in sehr großen Abstand von der Linse bringen, so zeigt sich das gleiche: wir erhalten im Brennweiten-Abstand von der Linse eine Sammlung der Strahlen, die hier ein Bildchen der Lichtquelle abgeben; das Bildchen erscheint umgekehrt. Wenn wir die Lichtquelle der Linse nähern, so daß die Strahlen nicht mehr wie vorher (annähernd) parallel auffallen, so werden wir gleichfalls ein Bildchen bekommen, jedoch rückt dasselbe über den Brennpunkt hinaus, und zwar wird der Abstand (b) des Bildchens von der Linse um so größer, je näher die Lichtquelle herankommt. Dabei zeigt es sich, daß die Größe des Bildes in gleichem Maße wächst wie der Abstand (a) der Lichtquelle geringer wird. Aus der beigegebenen Abbildung (Fig. 70) ist das Verhältnis, welches zwischen Gegenstandsgröße g und Bildgröße w besteht, leicht ersichtlich: sie verhalten sich direkt wie deren Abstände a und b von der Linse. Die Formel lautet also: wg =  ba.

Die Abstände a und b stehen nun weiterhin in einem bestimmten Verhältnis zur Brennweite f, und zwar wird dasselbe durch folgende Formel ausgedrückt: 1a + 1b = 1f woraus sich ergibt: b = a∙fa - f.

Stellen wir so ein, daß w = g, so wird auch b = a und aus der oben gegebenen Formel folgt dann: b = a = 2f. Darauf beruht die oben beschriebene Methode der Brennweiten-Bestimmung, die darin besteht, daß man diejenige Einstellung sucht, bei welcher Bild- und Gegenstandsgröße (w und g) gleich sind, und dann den Abstand von Bild bis Gegenstand durch 4 dividiert, indem derselbe gleich 4∙f ist.

Für zusammengesetzte Linsensysteme sind diese Formeln ebenfalls anwendbar; denn man kann sich jedes noch so komplizierte System durch eine einzige Linse ersetzt denken, welche die gleiche optische Wirkung hat. Die Brennweite dieser »äquivalenten« Linse hängt von der Brennweite der einzelnen Linsen-Bestandteile und den Abständen derselben von einander ab. Unser Projektions-Objektiv besteht in der Regel aus 4 Linsen, die paarweise angeordnet sind, sodaß man das Instrument als ein Doppel-Objektiv bezeichnet. Die Anordnung ist in Figur 60 auf Seite 90 veranschaulicht; der Einfachheit halber wollen wir uns aber die beiden Linsen-Kombinationen durch je eine Linse ersetzt denken, sodaß wir ein zweilinsiges Objektiv bekommen, wie es Figur 71 andeutet.

Die Wirkungsweise dieses Systems ist folgende: Die erste Linse allein würde ein Bild W₁ im Punkte F₁ hervorrufen; dieses kommt aber nicht zu Stande, da die zweite Linse die Strahlen nach F₂ ablenkt. Hier entsteht ein Bild W₂, welches kleiner ist als W₁. Eine äquivalente Linse, welche imstande wäre, dieses System zu ersetzen, müßte ein Bild in Größe von W₂ liefern; ihre Brennweite f müßte daher soviel mal kleiner sein als die der Vorderlinse (f₁), wie w₂ kleiner ist als w₁. Mithin ff₁ = W₂W₁. Da nun ferner, wie leicht ersichtlich, W₂W₁ = N F₂N F₁ ist, so können wir schreiben ff₁ = N F₂N F₁ oder f = N F₂N F₁ f₁. Wenden wir auf die zweite Linse, deren Brennweite f₂ sei, die allgemeine Formel an unter Berücksichtigung, daß hier der Objekt-Abstand NF₁ negativ ist, so bekommen wir: 1N F₂ - 1N F₁ = 1f₂.

Nun ist NF₁ = f₁-d, wenn wir mit d den Abstand MN der Linsen bezeichnen; also 1 N F₂ — 1 f₁ - d = 1 f₂, woraus ferner folgt: NF₂ = f₂ (f₁ - d)f₁ + f₂ - d. Dieses oben eingesetzt, ergibt für die äquivalente Brennweite den Wert f = f₁ f₂f₁ + f₂ - d. Verlängern wir die einfallenden Strahlen sowie die aus der Hinterlinse austretenden Strahlen bis zu ihren Schnittpunkten ss, so finden wir damit die Stelle, an der eine das System ersetzende Linse steht; SF₂ ist die äquivalente Brennweite.

Der Abstand NF₂ des Bildes von der Hinterlinse, den man vielfach als rückwärtige Brennweite bezeichnet, ist, wie es sich hier deutlich zeigt, kleiner als die eigentliche Brennweite. Wenn wir den oben gefundenen Wert für diesen Abstand etwas umschreiben, so bekommen wir NF₂ = f₁ - df₁·f = (1 - df₁)·f. Es ergibt sich daraus, daß Doppel-Objektive von gleicher äquivalenter Brennweite nur dann dieselbe rückwärtige Brennweite haben, wenn sie in Bezug auf die Brennweite der einzelnen Kombinationen und deren Abstand gleichartig sind. Die Angabe der rückwärtigen Brennweite genügt daher keineswegs zur Charakteristik des Objektives; insbesondere läßt sich die Bildgröße, welche das Instrument gibt, nur bei Kenntnis der äquivalenten Brennweite bestimmen.

Es sei hier auch der oben beschriebenen Konstruktion gedacht, welche dem photographischen Tele-Objektiv nachgebildet ist und die aus einem gewöhnlichen Projektions-Objektiv in Verbindung mit einem Zerstreuungs-Linsen-System besteht. In der beigegebenen Zeichnung (Fig. 72) habe ich der Einfachheit halber das Projektions-Objektiv durch eine einzelne Sammellinse ersetzt, welche die Brennweite f des ersteren hat und daher wie dieses im Punkte F ein Bild w gibt. Das Konkav-Linsen-System (ebenfalls durch eine Linse dargestellt) wirkt nun, wie die Skizze erkennen läßt, in der Weise, daß sie den Sammelpunkt F der Strahlen weiter hinaus wirft und dabei das vom Objektiv erzeugte Bild w auf W vergrößert.

Die Größen dieser beiden Bilder verhalten sich wie deren Abstände v und (f-d) von der Konkav-Linse; die Vergrößerung ist mithin M = Ww = vf - d. Auf Grund der allgemeinen Linsen-Formel erhalten wir ferner: 1v + 1f - d = - 1f₃ wenn f₃ die Brennweite des Konkav-Linsen-Systems ist, und daraus ergibt sich: v = f₃(f - d)f₃ + d - f₁; mithin erhalten wir für die Vergrößerung den Wert: M = f₃f₃ + d - f. Da die Brennweite θ des ganzen Systems M-mal größer als die des vorderen Objektivs (f) ist, so haben wir: θ = Mf = f f₃f₃ + d - f. Durch Verlängerung der aus der Konkav-Linse austretenden Strahlen bis zum Schnitt mit den Einfall-Strahlen bekommen wir wieder konstruktiv die Brennweite S F (=θ), indem durch s s die Lage der äquivalenten Linse gegeben ist.

Die Konkav-Linse bewirkt, wie wir gesehen haben, eine Verlängerung der Brennweite des als positives Element verwandten Projektions-Objektives und damit eine Vergrößerung des von diesem erzeugten Bildes. Das Charakteristische der Konstruktion besteht aber darin, daß man es in der Hand hat, durch Veränderung des Abstandes d die Gesamtbrennweite zu verändern. Dies ist aus den Formeln leicht ersichtlich. Die oben gefundenen Werte für θ und M können wir nämlich auch schreiben: θ = f f₃d - (f - f₃) und M = f₃d - (f - f₃). Damit wir hierfür positive Werte bekommen, muß d größer sein als (f - f₃), ferner aber muß zur Erzielung eines reellen Bildes d kleiner sein als f. Nehmen wir d etwas kleiner als f, so wird M nahezu = 1 und θ ungefähr = f. Je kürzer wir nun den Abstand der Linsen machen, desto größer werden Brennweite und Vergrößerung, bis beide bei einem Abstand d = (f - f₃) unendlich groß werden. Die Grenzen der Vergrößerung liegen also zwischen 1 und unendlich.

Den Wert für die rückwärtige Brennweite hatten wir oben festgestellt; wir können die betreffende Formel auch folgendermaßen schreiben: v = M(f - d) = Mf - Md = θ - Md. Der Abstand des Objektivs vom Film bezw. Glasbild ist also, wie es die Zeichnung schon zeigt, jetzt im Verhältnis zur Gesamt-Brennweite recht kurz, und zwar ist er um ein Stück gleich M·d kürzer als die Brennweite.

Wir kommen nun zu den Betrachtungen über Bildgröße und Distanz beim Projektions-Verfahren sowie über deren Beziehung zur Objektiv-Brennweite. Oben fanden wir, daß sich Bild- und Gegenstandsgröße zu einander verhalten wie die Abstände zum Objektiv. Dies gilt ohne weiteres auch für die Projektion; als Gegenstand ist das »leuchtend gemachte« Glas- und Filmbild anzusehen, von dem die Linse das Lichtbild (W) auf der Wand erzeugt. Wenn wir die Abstände mit b bezw. a bezeichnen, so gilt also: WG = ab. Nun wissen wir aus der Formel, die zwischen a, b und der Objektiv-Brennweite f besteht, daß b = a·fa - f ist, mithin ergibt sich für obiges Verhältnis, welches uns gleichzeitig die Vergrößerung (V) angibt: V = WG = a - ff.

Diese Formel läßt sich vereinfachen, wenn wir statt des genauen Abstandes a (Lichtbild vom Objektiv) mit einer Distanz rechnen, welche um ein Stück gleich der Brennweite f kleiner ist als a; diese Distanz wäre also D = (a - f) und die Formel lautet jetzt: V = WG = Df.

Die Vergrößerung (V) ergibt sich also, indem man die Werte für D und f durcheinander dividiert. Durch Umschreiben der Formel in folgende Form: fG = DW kommen wir zu der oben von mir gegebenen einfachen Regel, welche lautet: die Distanz (D) ist ebenso viel Mal größer wie das Lichtbild (W), als die Brennweite (f) größer ist wie das Glas- oder Filmbild (G).

Bei Anwendung dieser Regel muß berücksichtigt werden, daß der wirkliche Abstand (a) des Lichtbildes vom Objektiv (bezw. dem »optischen Mittelpunkt« desselben) um ein Stück gleich der Brennweite größer ist als D. Wenn wir also wissen wollen, auf welche Entfernung hin das Objektiv ein Lichtbild bestimmter Größe liefert, und erstere dann mit Hilfe der Regel ermitteln, so müssen wir, um zu einem genauen Resultate zu kommen, zu dem gegebenen Werte noch die Brennweite hinzuzählen. Gilt es andererseits die Größe des Lichtbildes zu bestimmen, welche das Objektiv auf eine gegebene Entfernung hin liefert, und rechnen wir dabei diese Entfernung vom Objektiv (bezw. seinem optischen Mittelpunkt) aus, wobei also in die Formel statt des Wertes von D derjenige von a eingesetzt wird, so bekommen wir einen Fehler. Während wir nämlich den Wert erhalten W = Gf·a, so ist dieser in Wirklichkeit W = Gf·(a - f) = Gf·a - G; mithin wird das Lichtbild bei dieser Rechnung linear um ein Stück gleich der Größe des Glas- bezw. Filmbildes kleiner. Ich wies bereits darauf hin, daß sowohl bei der Projektion von Glasbildern, wo das Bild im Lichten in der Regel etwa 7 cm mißt, besonders aber bei der kinematographischen Projektion, wo die Breite des Bildes nur 2 ¹/₂ cm beträgt, dieser Fehler hinreichend klein ist, daß man ihn in der Regel vernachlässigen kann.

Bei Feststellung der Bildgröße unter Anwendung meiner vereinfachten Regel verschlägt es also im allgemeinen nichts, wenn man die Distanz bis zur Vorderlinse des Objektivs rechnet, statt bis zur Brennweiten-Entfernung vor dem »optischen Mittelpunkt«. Dagegen wird man bei Ermittelung der Distanz für eine bestimmte Bildgröße den durch die Regel gegebenen Fehler wohl zu berücksichtigen haben, wenn es sich um ein Objektiv langer Brennweite handelt.

Bei den nach dem Prinzip des Tele-Objektivs konstruierten Systemen ist insbesondere noch zu beachten, daß der optische Mittelpunkt vor dem Objektiv liegt, und zwar um eine Strecke gleich (M‑1)·d vor dem optischen Mittelpunkt des als positives Element verwandten Objektives.

Will man den Abstand E des Lichtbildes bis zur Bildbühne des Apparates berechnen, so hat man den Wert für b hinzuzuzählen; er ist genau E = fG·W + f + b. Da aber bei der Projektion b in der Regel nur um ein Geringes größer ist als f, so können wir ohne merklichen Fehler schreiben: E = fG·W + 2f; man hat also in diesem Fall dem durch die Regel gefundenen Wert 2f hinzuzufügen.

Tabellen für Brennweite, Distanz und Bildgröße.

Die beigegebenen Tabellen habe ich berechnet auf die äquivalente Brennweite der betreffenden Objektive; damit Mißverständnisse vermieden werden, sei hier nochmals darauf aufmerksam gemacht, daß diese verschieden ist von der rückwärtigen Brennweite (Abstand der Hinterlinse vom Glas- oder Filmbild), wie solche häufig in Katalogen angegeben wird.

Als Distanz gilt in diesen Tabellen nicht der Abstand der Projektions-Wand vom Objektiv, sondern vielmehr die Entfernung derselben bis zur Bildbühne des Apparates, also bis zum Glas- oder Filmbild. Ich habe diese, von der üblichen Form allerdings abweichende Methode gewählt, weil sie für den Benutzer bequemer ist; er findet hier die genaue Distanz, ohne daß er sich um die Lage des optischen Mittelpunktes zu kümmern braucht.

Zur weiteren Bequemlichkeit sind die Tabellen in dreifacher Ausführung gegeben; die eine bringt für bestimmte Brennweiten die Distanzen, die andere die Bildgrößen in runden Zahlen, während die dritte als Anhalt zur Ermittelung der Brennweite dienen mag.

Bei den Tabellen für »stehende Lichtbilder« ist angenommen, daß die Glasbilder einen Masken-Ausschnitt von 7 × 7 cm haben; es ist dies das Durchschnitts-Lichtmaß der Bilder mit der Außengröße von 8 ¹/₄ × 8 ¹/₄ und 8 ¹/₂ × 10 cm. Die Kinematograph-Tabellen geben die Breite des Lichtbildes auf dem Projektionsschirm an; die Höhe desselben ist etwa um ¹/₅ kleiner. Ich habe dabei ferner vorausgesetzt, daß die Breite der Fensteröffnung, vor welcher das Filmbild läuft, 23 mm beträgt; es ist nicht die volle Breite des Bildes von 25 mm in Rechnung gezogen, da letzteres doch nur so weit zur Geltung kommt, als es die Oeffnung des Fensters gestattet.

Kinematographische Projektion: Ermittelung der Brennweite.

Kinematographische Projektion: Ermittelung des Abstandes.

Kinematographische Projektion: Ermittelung der Bildgröße.

Glasbilder-Projektion: Ermittelung der Brennweite.