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Vorrichtung zur photographischen Aufnahme und Wiedergabe bewegter Vorgänge.
Bei der photographischen Aufnahme bewegter Vorgänge (Kinematographie) ist es bisher allgemein üblich, das Aufnahmeobjekt mit einer ununterbrochen ausstrahlenden Lichtquelle zu beleuchten und die einzelnen Bewegungsphasen dadurch festzuhalten, dass man das Objektiv des Aufnahmeapparates durch besondere Blendenanordnungen periodisch öffnet und schliesst. Die Zeit, während der das Objektiv geöffnet ist, muss dabei insbesondere bei technischen Aufnahmen, bei denen jedes einzelne Aufnahmebild ausgewertet werden soll, so kurz sein, dass auf dem Film, der die lichtempfindliche Schicht trägt, trotz der Bewegung des Aufnahmeobjektes ein scharfes Bild entsteht.
Dieses Aufnahmeverfahren hat eine Reihe von Nachteilen. Zunächst wird eine verhältnismässig komplizierte Blendenanordnung an der Aufnahmeapparatur selbst benötigt. Infolge der Kürze der Belichtungszeit müssen die Aufnahmeobjekte stark beleuchtet werden, um genügend kontrastreiche Aufnahmebilder zu erzielen. Abgesehen davon, dass so grosse Liehtstärken für das Auge wenig zuträglich sind, setzen die bisher verwendeten Lichtquellen (Bogenlampen, Metalldrahtlampen) den grössten Teil der aufgenommenen elektrischen Energie in Wärme um, so dass der Wirkungsgrad dieser Lichtquellen sehr schlecht ist. Der Energieverbrauch der Lichtquellen verteuert daher das Aufnahmeverfahren nicht unwesentlich.
Diese Nachteile können nun dadurch vermieden werden, dass zur Beleuchtung des Aufnahmeobjektes Lichtquellen verwendet werden, die intermittierend arbeiten, d. h. vorwiegend nur so lange Licht ausstrahlen, wie es zur Belichtung der lichtempfindlichen Schicht des Aufnahmematerials notwendig ist.
Hiezu ist eine Lichtquelle nötig, die sich weitgehend trägheitslos steuern lässt. Es ist bereits versucht worden, den elektrischen Funken für diesen Zweck zu benutzen. Die Lichtstärke der Funkenentladung ist jedoch so klein, dass sie nur in ganz besonderen Fällen, z. B. in der Ballistik als Lichtquelle, benutzt werden kann.
Als starke Lichtquellen, die sich annähernd trägheitsfrei steuern lassen, sind ferner Entladungsröhren bekannt, bei denen das Leuchten eines Gases oder Dampfes durch eine elektrische Entladung hervorgerufen wird, die durch das Gas oder den Dampf hindurchgeht. Der Wirkungsgrad solcher als Lichtquellen benutzten Entladungsröhren ist bekanntlich sehr gut, da nur ein verhältnismässig kleiner Teil der aufgenommenen elektrischen Energie in Wärme umgesetzt wird.
Es ist ferner bekannt, die Steuerung eines gewöhnlichen als Leuchtröhre dienenden Queck- silberdampfentladungsgefässes durch ein im Innern des Gefässes angeordnetes Steuergitter vorzunehmen.
Derartige Lampen sind unter dem Namen"Quecksilber-Thyratronlichtquelle"bekannt. Wegen der höheren Leuchtdichte wäre es an sich wünschenswert, Hoehdruekentladungsgefässe, z. B. Quecksilberhochdrucklampen zu verwenden. Solche Lampen können aber nicht mit einem innerhalb der Lampe angeordneten Gitter gesteuert werden.
Die Erfindung betrifft nun eine Vorrichtung mit einer Hoehdruekentladungsröhre für intermittierende Liehtausstrahlung, bei der die Steuerung durch eine gittergesteuerte Gas-oder Dampfentladungsröhre erfolgt.
Gemäss der Erfindung liegt die Hochdruckentladungsröhre, die z. B. eine Quecksilberhoch- druckentladungsröhre sein kann, im Aufladekreis und/oder Entladekreis eines Kondensators, dessen
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Aufladung und/oder Entladung durch (je) eine mit der Hoehdruckentladungsröhre in Reihe liegende gittergesteuerte Gas-oder Dampfentladungsröhre gesteuert wird. Erst durch diese Schaltung wird ein genauer Einsatzpunkt des Lichtblitze erreicht und damit ein Tanzen des Projektionsbildes vermieden ; ausserdem bietet die neue Schaltung den Vorteil der Verwendung für hohe Frequenzen der Lichtblitze, da die kurze Entionisierungszeit der Steuerröhre einen raschen Wiederanstieg der Kondensatorspannung ermöglicht.
Als besonders günstig hat sieh hiebei die Verwendung einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre mit Glühkathode und Wasserstoffüllung erwiesen, da sie gegen die bei der Kondensatoraufladung oder-entladung auftretende Überlastung besonders unempfindlich ist.
Im folgenden werden einige Ausführungsformen der neuen Vorrichtung zur photographisehen Aufnahme oder Wiedergabe bewegter Vorgänge beschrieben.
Wenn auch für diese Vorrichtung in erster Linie Gas-oder Dampfentladungsröhren als Lichtquellen in Frage kommen, so sind die nachfolgend beschriebenen Anordnungen doch auch zum Betrieb anderer Strahlenquellen beliebiger Wellenlänge, die sich praktisch trägheitslos steuern lassen (z. B.
Röntgenlieht), geeignet.
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das durch die Batterie 6 gegen die Kathode K negativ vorgespannt ist. Erst wenn das Gitter durch einen besonderen Steuerapparat, der an die Klemmen 7 angeschlossen ist, einen positiven Spannungimpuls erhält, wird die Röhre plötzlich stromdurchlässig, und der Kondensator wird über die Röhren 4 und 5 entladen, wobei die Röhre 4 kurzzeitig aufleuchtet. Nach vollständiger Entladung des Kondensators 3 wird die Röhre wieder durch ihr Gitter gesperrt, und der Vorgang kann sich wiederholen. Diese Schaltung lässt sich in mancherlei Weise abändern, ohne dass an der Wirkungsweise grundsätzliches geändert wird. So kann die Stromquelle beispielsweise zwischen Kondensator und Röhren eingeschaltet und der Widerstand parallel zum Kondensator gelegt werden.
Der Kondensator 3 wird dann über die Röhren aufgeladen, wobei die Röhre 4 aufleuchtet und über den Widerstand entladen. Auch kann
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Batterie 6 überflüssig wird.
In der Schaltung nach Fig. 2 ist der Ladewiderstand durch eine zweite gittergesteuerte Gasoder Dampfentladungsröhre 2 ersetzt, so dass jetzt sowohl die Aufladung wie die Entladung des Kondensators 3 mit grossem Strom in kurzer Zeit erfolgt. Die zur Lichtausstrahlung geeignete Entladungsröhre 4 kann hier entweder in den Aufladekreis oder den Entladekreis des Kondensators 3 gelegt oder dem Kondensator 3 unmittelbar vorgeschaltet werden, wie in der Figur dargestellt.
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sators 3 kurzzeitig auf. Die Steuerung der Röhren 2 und 5 kann beispielsweise durch eine den Gittern aufgegebene Wechselspannung erfolgen, wobei die dem Gitter der Röhre 2 aufgedrückt Spannung in Phasenopposition zu der dem Gitter der Röhre 5 aufgedruckten Spannung liegt.
An die Klemmen 1 wird zweckmässig ein Kondensator 6 gelegt, um die bei der Aufladung des Kondensators 3 auftretenden Stromstösse von der Gleiehstromquelle fernzuhalten.
Fig. 3 zeigt eine Schaltung, die zum Anschluss an eine Wechselstromquelle bestimmt ist. In der Figur bedeutet 1 einen Transformator mit der Primärspule 10 und den Sekundärspulen 11 und 12, 2 einen Gleichrichter, beispielsweise eine Gas-oder Dampfentladungsröhre mit Glühkathode, 4 eine
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geladen. Während dieser Halbwelle ist die Röhre 5 durch ihr Gitter gesperrt, das von der Spule 12 eine negative Spannung erhält. In der nächsten Halbwelle, in der der Gleichrichter stromundurchlässig ist, erhält das Gitter der Röhre 5 von der Spule 12 eine positive Spannung, so dass die Röhre zünden kann und der Kondensator 3 über sie und die Röhre 4 entladen wird. In der nächsten Halbwelle wird die Gitterspannung wieder negativ, die Röhre also gesperrt, so dass sich der Vorgang wiederholen kann.
Die Röhre 4 erhält also in jeder Periode der Wechselspannung einen Stromstoss, der sie zum Aufleuchten bringt. Die Frequenz der Lichtblitze ist also gleich der Frequenz der Wechselspannung.
Liegt die Zündkennlinie der Röhre J im negativen, d. h. erfolgt ihre Zündung schon bei negativer Gitterspannung, so muss dem Gitter eine zusätzliche negative Gleichspannung aufgegeben werden, um das Zünden der Röhre in der positiven Halbwelle der Spannung der Spule 11 zu vermeiden. Am einfachsten ist dies dadurch zu erreichen, dass dem Gitterwiderstand 6 ein Kondensator 7 parallel geschaltet wird. Durch geeignete Dimensionierung des Widerstandes 6 und des Kondensators 7 lässt sich weiterhin erreichen, dass die Röhre nur in jeder zweiten, dritten oder allgemein n-ten Periode zündet, so dass die Frequenz der Lichtblitze nur y Vs oder y/ der Frequenz der Wechselspannung beträgt.
Zu diesem Zweck kann dem Widerstand 6 auch noch ein Gleichrichter parallel geschaltet
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werden, der das Abfliessen der Ladung des Kondensators 7, die dem Gitter eine negative Vorspannung erteilt, verhindert bzw. verzögert.
In den beschriebenen Anordnungen kann es unter Umständen auch zweckmässig sein, die als Lichtquelle dienende Entladungsröhre nicht unmittelbar, sondern über einen Transformator in den Auf-oder Entladekreis des Kondensators zu legen.
Durch die Steuerung von Kondensatorentladungen oder-aufladungen mittels gittergesteuerter Gas-oder Dampfentladungsröhren, für die in den beschriebenen Anordnungen einige Anwendungsbeispiele gegeben sind, ist es also möglich, sehr kurze und intensive Stromstösse periodisch zu erzeugen, die sich mit Hilfe einer zur Lichtausstrahlung geeigneten Entladungsröhre in photographisch wirksame Lichtblitze umwandeln lassen. Diese Lichtblitze können nun in verschiedener Weise zur Beleuchtung bei der Aufnahme bewegter Vorgänge dienen.
Beispielsweise können mit Hilfe dieser Beleuchtung Aufnahmeapparate ohne jeden Verschluss- mechanismus und mit kontinuierlichem Filmtransport verwendet werden, da die Lichtblitze so kurz gemacht werden können, dass auch auf einem stetig ablaufenden Film scharfe Bilder bewegter Vorgänge entstehen. Die Frequenz der Lichtblitze wird in diesem Falle gleich der je Sekunde gewünschten Bildzahl gewählt. Bei ruckweisem Filmtransport kann der Synchronismus zwischen Filmtransport und Lichtblitze durch die Gittersteuerung der Gas-oder Dampfentladungsröhren (J in Fig. 1 und 2) leicht erreicht werden. Beispielsweise kann durch den Mechanismus zur Fortbewegung des Films nach jedem Filmtransport ein elektrischer Impuls ausgelöst werden, der dem Gitter zugeführt wird.
Bei Verwendung einer Anordnung nach Fig. 3 zur Erzeugung der Lichtblitze kann zur Betätigung des Filmtransports beispielsweise ein Synchronmotor benutzt werden, der am gleichen Wechselstromnetz liegt wie die Anordnung zur Erzeugung der Lichtblitze. Der Synchronismus zwischen Filmtransport und Lichtblitze ist dann ohne weiteres gegeben.
In gleicher Weise kann bei Aufnahmeapparaten mit Vorrichtungen zum periodischen Öffnen und Schliessen des Objektivs der Synchronismus zwischen dieser Vorrichtung und den Lichtblitze hergestellt werden, so dass die als Lichtquelle dienende Entladungsröhre nur bei geöffnetem Objektiv aufleuchtet. Bei den verhältnismässig kleinen Bildzahlen macht sich in diesem Fall ein starkes Flimmern der Beleuchtung bemerkbar. Um dies Flimmern zu vermeiden oder mindestens herabzusetzen, kann die Anordnung zur Erzeugung der Lichtblitze so gesteuert werden, dass die als Lichtquelle dienende Entladungsröhre zwischen den eigentlichen Aufnahmen, also zwischen den Öffnungen des Objektivs noch ein oder mehrere Mal aufleuchtet. Die Frequenz der Lichtblitze muss dann also ein ganzes Vielfaches der sekundlichen Bildzahl sein.
Die Belästigung durch das Flimmern kann auch dadurch herabgesetzt werden, dass zur Beleuchtung des Aufnahmeobjekts ausser der intermittierend arbeitenden Lichtquelle eine kontinuierlich arbeitende Lichtquelle verwendet wird, deren Lichtstärke ungefähr gleich der mittleren Lichtstärke der intermittierend arbeitenden Lichtquelle sein kann.
Bei dem neuen Verfahren gelangen als Lichtquellen vorzugsweise Entladungsröhren mit Gasoder Dampffüllung aller Art zur Verwendung. In erster Linie kommen dabei die Quecksilberhochdruckentladungsröhren in Frage, die ein photographisch sehr wirksames Lieht erzeugen. Bei der Steuerung dieser Röhren durch Stromstösse ist es besonders vorteilhaft, dass die im langwelligen Teil des Spektrums liegenden Linien stärker angeregt werden als bei normalem Betrieb der Röhre, so dass die Farbe des Lichtes der des Tageslichtes ähnlich ist. Die zumeist unerwünscht starke kurzwellige Strahlung kann durch den Einbau der Lampe in farbige Gläser teilweise abgeschirmt oder durch fluoreszierende Gläser in langwelliger Strahlung umgewandelt werden.
Weiterhin kommen als Lichtquellen insbesondere Entladungsröhren mit Cadmium-Amalgam-Fiillung, eventuell mit Quecksilberzusatz in Frage, die ein nahezu weisses Licht erzeugen. Nach einem weiteren Erfindungsgedanken können auch mehrere Entladungsröhren verschiedener Gas-oder Dampffüllung gleichzeitig benutzt werden. Diese Entladungsröhren werden dann so gesteuert, dass sie gleichzeitig aufleuchten. Ferner können zusätzlich kontinuierlich arbeitende Lichtquellen wie Metalldrahtlampen, Bogenlampen usw. verwendet werden, wobei diese hauptsächlich zur visuellen Beobachtung der Aufnahmeszene dienen, während die intermittierend arbeitenden Lichtquellen das für die Belichtung des Films notwendige Licht ausstrahlen.
Die Verwendung der erfindungsgemässen Anordnungen ist jedoch nicht auf die Aufnahme bewegter Vorgänge beschränkt, sie können vielmehr mit Vorteil auch bei deren Wiedergabe (Filmprojektion) Verwendung finden. Hier macht die Wärmestrahlung der bisher verwendeten Lichtquellen ganz besondere Schwierigkeiten, da sie leicht zur Entzündung des Films oder mindestens zur Zerstörung der Schicht führt. Durch den Einbau von Kühlküvetten, Gebläsen, Feuerschutzklappen u. dgl. wurde versucht, die Gefahr der Entzündung und Zerstörung des Films zu vermindern, ohne dass sie sich ganz beseitigen liess.
Durch die Verwendung einer Gas-oder Dampfentladungsröhre als Lichtquelle ist diese Gefahr weitgehend beseitigt, da die Wärmeabstrahlung der Entladungsröhre gegenüber der andern Lichtquellen gleicher Intensität vor allem bei intermittierender Lichtausstrahlung sehr klein ist.
Bei ruckweisem Filmtransport im Projektionsapparat wird die Anordnung zur Erregung der als Lichtquelle dienenden Entladungsröhre so gesteuert, dass der Filmtransport mit einer Dunkelpause
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