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Steuerbare elektrische Antriebsvorrichtung für Filmkameras
Die Erfindung bezieht sich auf eine steuerbare elektrische Antriebsvorrichtung für Filmkameras, ins- besondere für Schmalfilmkameras. Im Hinblick auf die Konstanz der Bildfrequenz während einer Szene, die ohne weiteres bildsynchrone Tonaufnahmen zulässt, sind mit derartigen Elektroantrieben ausgerüstete
Filmkameras sehr geeignet, als Reporterkameras bei der Wochenschau und beim Fernsehen Verwendung zu finden. Anderseits erweist es sich als nicht ganz einfach, die Drehzahl dieses Elektroantriebes über einen weiten Bereich zu verändern, ohne dabei die Betriebsspannung mit zu ändern. Die Nachteile der elektro- angetriebenen Filmkameras liegen weiterhin darin, dass bei komplizierten Aufnahmetechniken, wie z.
B.
Zeitlupen-, Zeitraffer- und Einzelbildaufnahme sehr teure Zusatzgeräte benötigt werden, die im übrigen erst aufgebaut bzw. an die Kamera angesetzt werden müssen.
Ein Kameraantrieb durch einen besonders geschalteten Synchronmotor ist praktisch bisher nur im
Atelierbetrieb bei grossen Kameras benutzt worden. Dieser Antrieb arbeitet immer nur mit einer Bildfre- quenz, die zwar bei grösserem Aufwand sehr konstant eingehalten wird, aber dadurch die aufnahmetech- nischen Möglichkeiten nur auf die normale Szenenaufnahme beschränkt.
Die erfindungsgemässe steuerbare elektrische Antriebsvorrichtung für Filmkameras, insbesondere für Schmalfilmkameras, mit einem Synchrontriebwerk, welches mit dem Filmtransportmechanismus gekup- pelt ist und diesen antreibt, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Synchrontriebwerk mittels Transistorschalter steuerbar und arretierbar ist und mittels Gleichspannung schaltender Schaltertransistoren in Abhängigkeit von einer frequenzeinstellbaren Oszillatorschwingspannung nach Umwandlung in eine Mehrphasen-Spannung betrieben wird.
Der neue elektrische Antrieb vereinigt in sich eine Reihe von Vorteilen, wie insbesondere : höchste Konstanz der über einen weiten Bereich einstellbaren Bildfrequenz, unabhängig von der Betriebsspannung und sonstigen Einflüssen. Das Hochbeschleunigen auf Nenndrehzahl erfolgt im Bruchteil einer Umdrehung des Triebwerkes ; höchster Bedienungskomfort ; ein Maximum an aufnahmetechnischen Möglichkeiten. Die neue transistorgesteuerte elektrische Antriebsvorrichtung ermöglicht es auch, z. B. nach Drucktastenvor- wahl, ohne Schwierigkeiten Filmaufnahmen mit folgenden Betriebsarten durchzuführen : Kurzlauf ; Dauer- lauf ; Einzelbildschaltung : Einzelbild-Zeitaufnahme : Zeitraffer, wobei ein fortwährendes selbsttätiges Aufnehmen von Einzelbildern mit einstellbaren Pausenzeiten (Zeitrafferintervall) möglich ist.
Die hier genannten Betriebsarten sind ausserdem bei Vor- und Rücklauf des Antriebs ausführbar.
Ein weiterer Vorzug liegt darin, dass sich von der neuen elektrischen Antriebsvorrichtung mit einfachsten Mitteln folgende Hilfssignale ableiten lassen : Pilotton für bildsynchrone Tonaufzeichnung mit Magnettongeräten, mehrphasige Synchronsignale für die Synchronisation weiterer Kameras und Tonaufnahmegeräte über Servoverstärker und Synchronimpulse für Elektronenblitz-Kinematographie. Hinzu kommt, dass leicht ein Fernauslöseranschluss für die Kameras vorgesehen werden kann.
Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele und Einzelheiten der Erfindung dar. Es zeigen : Fig. l eine Filmkamera mit Bedienungsgerät, Fig. 2 ein Schema einer Antriebsvorrichtung, Fig. 3 ein Ausführungbeispiel des Synchrontriebwerks, Fig. 4 ein schematisches Beispiel für den Gleichstrom-Drehstrom-Umformer, Fig. 5 ein schematisches Beispiel einer Steuerschaltung, Fig. 6 ein Beispiel einer für EinzelbildZeit-Aufnahmen erweiterten Steuerschaltung nach Fig. 5, Fig.'7 ein anderes Beispiel einer Antriebsvor-
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Zahl von Läufer- und Ständerpolbegegnungen stattfindet, die jedenfalls grösser als sechs ist. Hiefür sind zwei verschiedene Lösungsvorschläge angegeben worden.
Beide Lösungen erfordern etwas andersartige
Start-Stop-Steuerungen, wie im einzelnen noch ausgeführt wird. Die eine Lösung sieht ein Drehstrom- system mit mehr als drei Phasen vor, im folgenden wird als Beispiel nach Fig. 7 ein 5-Phasensystem an- genommen. Der Motoranker ist 2-polig, vorzugsweise ein Dauermagnetanker. Der Ständer ist 5-polig.
Einer Wechselstromperiode bzw. einem Umlauf des 5-Phasen-Drehstromsystems, entspricht eine Anker- umdrehung oder auch eine Blendenwellenumdrehung. Es besteht somit ein Zusammenhang zwischen der elektrischen Phasenlage und der mechanischen Winkelstellung des Motorankers.
Die andere Lösung arbeitet mit einem 3-phasigen Drehstromsystem. Die Zahl der Ständerpole beträgt jedoch ein Vielfaches von 3, die Zahl der Läufer-Dauermagnetpole das Doppelte dieses Vielfachen. Als
Beispiel nach Fig. 3 wird im folgenden angenommen, dass viermal 3 Ständerpole 16 und 8 Läuferpole 17 vorhanden sind. Die Antriebswicklungen sind nur für die Phase I gezeichnet, während sie für die andern
Phasen Il und III entsprechend angeordnet sind. Die Arretieranordnung besteht in diesem Falle aus hinter- einandergeschalteten Wicklungen 19, die mit geeignetem Wicklungssinn und Windungszahl für sämtliche
Ständerpole vorhanden sind.
Dieses Triebwerk besitzt die Laufruhe eines vielphasigen Synchronmotors, anderseits besteht vorerst kein eindeutiger Zusammenhang mehr zwischen der elektrischen Phasenlage und der Winkelstellung des
Motorankers 18, denn auf eine Ankerumdrehung kommen vier Drehstromperioden.. Aus diesem Grund müssen vom Triebwerk oder vom Filmtransportmechanismus Rückmeldesignale zur Start-Stop-Steuerung
20 geführt werden, die dieser anzeigen wann der mit der Blendenwelle der Filmkamera gekuppelte Mo- toranker die Blende-Auf-und Blende-Zu-Stellung erreicht hat, z. B. mittels einer Kontaktvorrichtung 18'.
Der optisch-mechanische Aufbau der Filmkamera ist für die Anwendung der neuen elektrischen Antriebs- vorrichtung gleichgültig. Es können sowohl Kameras mit Ein- oder Zweiflügelblenden, als auch Kameras mit Schiebeblenden damit ausgerüstet werden.
Es ist hier noch zu erwähnen, dass bei allen behandelten Antrieben ausser beim Mutteroszillator alle Transistoren im Schalterbetrieb arbeiten, bei dem Transistoren einen sehr hohen Wirkungsgrad besitzen.
Das hat ausserdem zur Folge, dass die mehrphasigen Drehstrom-Wechselspannungen zur Spelsung des Triebwerks nicht sinusförmig sondern rechteckförmig sind.
Der 3-phasige Kameraantrieb besitzt einen Gleichstrom-Drehstrom-Umformer, der vorzugsweise so ausgeführt sein kann, wie Fig. 4 es zeigt. Der Muttergenerator 21 ist ein frequenzregelbarer 3-Phasen- Sinus-Transistoroszillator mit Rückkopplung über 3 Stufen nach dem Phasenschieberprinzip, dessen Schaltung als bekannt vorausgesetzt werden darf. Die an die drei Ausgänge des Generators angeschlossenen Endstufen bestehen aus je zwei Transistor-Phasenschaltern 27,28 bzw. 29,30 bzw. 31,32, von denen immer je zwei in Reihe geschaltet sind und durch eine Phase des Muttergenerators 21 im Gegentaktbetrieb einund ausgeschaltet werden. Gegebenenfalls kann noch die Zwischenschaltung einer Verstärkerstufe zwischen Mutteroszillator und Endstufe vorgesehen werden.
Der Anschluss der Motorphasenwicklungen 33 erfolgt an den Verbindungspunkten der reihengeschalteten Transistor-Phasenschalter 27,28 bzw. 29,30 und 31,32.
Wenn die Zahl der Ständerpole ein geradzahliges Vielfaches von 3 beträgt, dann können BlendenAuf- und Blenden-Zu-Arretierung wie gesagt mit der gleichen Arretierwicklung und mit dem gleichen Arretier-Transistorschalter 24 erfolgen. Wie schon früher erwähnt, wird ein Triebwerk mit 3 x 4 Ständerpolen vorausgesetzt. Die Voraussetzung für das Anlaufen des Triebwerks aus Blende-Auf-oder BlendeZu-Stellung ist bezüglich der Drehstromphasenlage in aufeinanderfolgenden Zeitabständen erfüllt, die ein Viertel der Umlaufzeit des Motorankers betragen, denn eine Umdrehung entsprichthier bekanntlich 4 Drehstromperioden.
Darum wird für die Steuerung des Anlaufens aus dem Mutteroszillator 21 ein kurzzeitiger Spannungsimpuls gewonnen, der mit der Frequenz der Drehstromperioden wiederkehrt und zeitlich den günstigsten Augenblick für das Einschalten des in Arretierstellung befindlichen Triebwerks markiert und zur Steuerung des Anlaufens benötigt wird.
Dieser Impuls wird im folgenden als Startbereitschaft- oder SB-Impuls bezeichnet. Da der Zusammenhang zwischen der elektrischen Phasenlage und der mechanischen Winkelstellung des Motorankers mehrdeutig ist, muss das präzise Anhalten des Triebwerks in Blende-Auf- oder Blende-Zu-Stellung durch Rückmeldesignale kontrolliert werden, die unmittelbar durch die betreffenden Winkelstellungen des Motorankers oder vom entsprechenden Phasenzustand des Filmtransportmechanismus ausgelöst werden.
Der Rückmeldegeber kann beispielsweise aus galvanischen Kontakten bestehen, die durch den Motoranker betätigt werden (18', Fig. 3). Daneben sind auch kontaktlose Rückmeldegeber möglich, beispielsweise derart, dass ein mit dem Motoranker verbundenes Wirbelstromblech in ein magnetisches Wechselfeld eintaucht und dabei Veränderungen hervorruft, die zur Bildung eines Rückmeldesignals ausgewertet
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werden. Ausserdem wären auch noch photoelektrische Rückmeldegeber möglich.
Das entstehende Rückmeldesignal löst einen kurzzeitigen Spannungsimpuls aus, der sich erst dann wiederholt, wenn der Motoranker das nächste Mal die betreffende Rückmeldestellung passiert. Diese
Spannungsimpulse werden, ihrer- Verwendung entsprechend, im folgenden als BZ- und BA-Impulse bezeichnet.
Der die Drehstromspeisung unterbrechende Transistorschalter 25 kann von Anordnungen nach Fig. 5 bzw. Fig. 6 betätigt werden. Diese bestehen aus einer dreifachstabilen Start-Stop-Kippstufe 36, die über ein Anlauf-Undtor 34 und ein Abschalt-Undtor 35 angesteuert werden. Als Undtore können beispielsweise an sich bekannte mit Dioden aufgebaute logischeschaltungen benutzt werden, die nur bei gleichzeitigem
Vorhandensein bestimmter Bedingungen ein Ausgangssignal abgeben. Ferner ist eine Transistor-Speicher- kippstufe 38 vorgesehen, die vom Auslöserknopf 6 der Filmkamera betätigt wird.
Mit dem vom Undtor 35 abgegebenen Abschaltimpuls wird gleichzeitig die Speicherkippstufe 38 in ihreAnfangsstellung rückgeschaltet. Dievon der dreifachstabilen Start-Stop-Kippstufe 36 auf die Undtore geführten Schaltzustandsignale müssen gegenüber der wirklichen Kippstufenstellung um eine Zeit verzö- vert werden, die mindestens der Dauer des Impulses entspricht, da sonst Regelschwingungen entstehen . würden. Hiezu dient die Verzögerungseinheit 39. Das Anlaufen des Triebwerkes wird durch den SB-Impuls ausgelöst. Für die Steuerung des Anlauf-Undtors 34 und des Abschalt-Undtors 35 ist es erforderlich, dass ein Unterschied zwischen bestehender BZ- oder BA-Arretierung gemacht wird, weshalb die dreifachstabi- le Kippstufe 36 benötigt wird.
Die zum für beide Arretierungsarten gemeinsamen Arretier-Transistorschal- ter 25 führenden Ausgänge der Kippstufe 36 werden für BA- und BZ-Arretierung durch ein Oder-Tor 37 zusammengefasst.
Die Anordnung nach Fig. 5 dient zur Steuerung für die Einzelbildschaltung, auf deren Funktion sich die andern Betriebsarten am besten aufbauen lassen. Beim Drücken des Auslösers 6 wird mit Hilfe einer an sich bekannten Differenzierschaltung ein kurzzeitiger Spannungsimpuls erzeugt, der eine Speicherkipp- stufe 38 umschaltet.
Kriterium für das Anlaufen ist : Speicherkippstufe 38 ist umgeschaltet, BZ-Arretierung besteht und
SB-Impuls kommt. Nach einer Umdrehung des Motorankers wird durch, den Rückmeldegeber, wie be- schrieben, der BZ-Impuls ausgelöst, der zusammen mit der bestehenden Laufsignalspannung die Bedingun- gen für das Funktionieren des Abschalt-Undtors 35 erfüllt, dass die Start-Stop-Kippstufe von Lauf auf BZ-
Arretierung umschaltet und gleichzeitig die Speicher-ufe zurückschaltet.
Bei Kurzlauf wird die Steuerung für Einzelbildschaltung lediglich dahingehend abgeändert, dass das
Abschalt-Undtor 35 durch naheliegende Schaltungsmassnahmen solange am Funktionieren gehindert wird, wie der Auslöseknopf 6 gedrückt ist, d. h. für das Abschalt-Undtor 35 kommt die dritte Funktionsbedin- gung (Auslöseknopf 10 gelassen) hinzu. (Auslöseknopf 10 gelassen) hinzu.
Bei Dauerlauf ist die Start-Stop-Steuerung wie beim Kurzlauf eingestellt. Manövrierung erfolgt je- doch nicht durch den Auslöseknopf 6 unmittelbar, sondern durch eine künstliche Auslöseknopfstellung, die durch den jeweiligen Schaltzustand einer bistabilen Kippstufe gegeben werden kann, welche ihrerseits beim Drücken des eigentlichen Auslöseknopfes hin-und hergeschaltet wird.
Bei der Betriebsart"Zeitraffer"steht die Start-Stop-Steuerung auf Einzelbildschaltung. Die auslösen- den Einzelbildimpulse werden jedoch nicht von Hand mit dem Auslöseknopf 6 gegeben, sondern besser von einem Transistorsperrschwinger, der in einstellbaren Zeitabständen kurzzeitige Spannungsimpulse ab- gibt.
Die Fig. 6 zeigt eine Anordnung für die Einzelbildzeitaufnahme, bei der noch ein ZwischenschaltUndtor 40 und ein Heimlauf-Undtor 41 sowie ein zwischenAnlauf-Undtor 34 und Heimlauf-Undtor 41 geschaltetes Anlauf-Odertor 42 benötigt werden.
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vorhandener Laufsignalspannung über das Zwischenschalt-Undtor 40 die dreifachstabile Kippstufe 36 auf BA-Arretierung umschaltet.
Nach dem Loslassen des Auslöseknopfes 6 schaltet bei bestehender BA-Arretierung der nächste SBImpuls über das Heimlauf-Undtor 41 die Kippstufe 36 wieder auf "Lauf" um. Der nächste BZ-Impuls erregt bei bestehendem Laufzustand das Abschalt-Undtor 35, womit der Aufnahmevorgang beendet wird. Bei geeigneter Schaltung des BA- und BZ-Impulsgebers können sogar die von der Verzögerungseinrichtung 39 ausgehenden Signale, die den bestehenden Laufzustand kennzeichnen, eingespart werden, wobei dann die entsprechenden Funktionsbedingungen der Undtore wegfallen.
Der Rücklauf des Kameraantriebs kann beispielsweise durch eine Umschaltung des Dreiphasen-Mutteroszillators erreicht werden.
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