DE19603064A1 - Kamera mit einem elektronischen Sucher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kamera mit einem mittels einer Belichtungssteuerung zu belichtenden Aufzeichnungsmedium und mit einem elektronischen Sucher.

Die Belichtung des Aufzeichnungsmediums Films erfolgt bei den bekannten gattungsgemäßen Kameras mit Hilfe eines dem Aufzeichnungsmedium Film zugeordneten Belichtungsmessers. Der bekannte Belichtungsmesser umfaßt z. B. bei der von der Anmelderin entwickelten und vertriebenen Luftbildkamera KS-153 eine Photodiode mit entsprechend der verwendeten Filmempfindlichkeit skaliertem Verstärker. Beim Schwenken der Kamera während des Flugs können sich Abschattungen des Belichtungsmessers durch Teile des die Kamera an seinem Rumpf tragenden Flugzeugs ergeben. Da der Belichtungsmesser bei der Luftbildkamera KS-153 neben dem Hauptobjektiv angebracht ist, ergeben sich Belichtungsfehlern, wenn das Hauptobjektiv der Kamera nicht in gleicher Weise abgeschattet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine gattungsgemäße Kamera mit verbesserter Belichtungsmessung für das Aufzeichnungsmedium zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kamera mit einem mittels einer Belichtungssteuerung zu belichtenden Aufzeich­ nungsmedium und mit einem elektronischen Sucher dadurch gelöst, daß zwischen einem dem elektronischen Sucher zugeordneten Bild­ verstärker und der Belichtungssteuerung eine Signalverbindung zur Übertragung eines der auf den Bildverstärker einfallenden Lichtintensität entsprechenden Signals vorgesehen ist.

Bei Bildverstärkern wird durch das einfallende Licht ein Photostrom erzeugt, der durch Elektronenvervielfachung verstärkt und dann wieder in Licht umgewandelt wird. Der anfängliche Photostrom, der ein Maß für die einfallende Lichtintensität ist, wird gemessen und ausgehend von diesem gemessenen Photostrom wird der Verstärkungsfaktor des Bild­ verstärkers derart eingestellt, daß eine gewünschte Bildhellig­ keit erzielt wird. Der Erfindungsgedanke basiert nun darauf, ein dem gemessenen anfänglichen Photostrom und deshalb der einfallenden Lichtintensität entsprechendes Signal aus dem Bildverstärker auszukoppeln und für die Steuerung der Belichtung des Aufzeichnungsmediums heranzuziehen.

Durch die erfindungsgemäße Signalverbindung zwischen dem Bild­ verstärker und der Belichtungssteuerung des Aufzeichnungs­ mediums kann somit ein Signal an die Belichtungssteuerung über­ tragen werden, welches der auf den Bildverstärker einfallenden Lichtintensität entspricht.

Der erfindungsgemäße Belichtungsmesser für das Aufzeichnungs­ medium ist mit anderen Worten der dem elektronischen Sucher zugeordnete Bildverstärker.

Damit kann durch die von der Erfindung vorgeschlagene Signal­ verbindung die außerordentlich große Lichtempfindlichkeit eines ohnehin vorhandenen Bildverstärkers für die Belichtungsmessung des Aufzeichnungsmediums genutzt werden. Die Lichtempfindlich­ keit herkömmlicher Bildverstärker ist z. B. so groß, daß sich ein sieben Zehnerpotenzen umfassender Regelbereich für den Verstärkungsfaktor ergibt.

Zudem kann auf den herkömmlichen gesonderten Belichtungsmesser für das Aufzeichnungsmedium unter Verringerung der Anzahl der Komponenten einer gattungsgemäßen Kamera verzichtet werden, wodurch auch die den gesonderten Belichtungsmessern anhaftenden Probleme vermieden werden können.

Bei einer im Hinblick auf die Aufzeichnung hoher Informations­ mengen vorteilhaften Ausführungsform ist das Aufzeichnungs­ medium ein photographischer Film.

Die erfindungsgemäße Kamera ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, als Luftbildkamera geeignet, bei welcher ein photographische Film das Hauptaufzeichnungsmedium ist und der elektronische Sucher dem Piloten oder Copiloten während des Bildaufnahmeflugs die Beobachtung der in den Aufnahmebereich der Kamera gelangenden Bodenabschnitte ermöglicht.

Geeignete Bildverstärker sind z. B. die auf dem Prinzip der Photostromverstärkung durch Elektronenvervielfachung beruhenden Mikrokanalplatten-Bildverstärkerröhren (Micro-channel-plate- (MCP)-Bildverstärker). Deren hohe Lichtempfindlichkeit bzw. große Lichtverstärkung macht sie bei der erfindungsgemäßen Kamera zu hervorragenden Belichtungsmessensoren bei Anwendungs­ beispielen, für die andere elektronische Belichtungsmessensoren ungeeignet wären. So kann z. B. die Zeiss-Kamera KS-153 mit Blendenzahlen f/4 bis f/16 und bei einem durch den Verschluß vorgegebenen Belichtungszeitbereich von 1/2000 Sekunde bis 1/150 Sekunde bei Filmempfindlichkeiten von AFS 40 bis AFS 980 auf Lichtänderungen im Bereich 5200 : 1 reagieren. Ein derartiger Helligkeitsbereich kann von den bekannten Bildverstärkern ohne weiteres, von CCD-Sensoren z. B. wegen deren begrenztem Signal/Rausch-Abstand jedoch nur schwer abgedeckt werden.

Eine besonders vorteilhafte Kamera umfaßt einen sogenannten geschalteten Bildverstärker (gated image intensifier) mit einer Auto-Gating-Schaltung. Bei diesen Bildverstärkern wird durch einen sogenannten Gate-Impuls die Zeitdauer festgelegt, während der die Elektronen vervielfacht werden. Die Länge oder Impuls­ dauer des Gate-Impulses wird abhängig von der einfallenden Lichtintensität von der Auto-Gating-Schaltung derart geregelt, daß das verstärkte Bild eine konstante mittlere Helligkeit aufweist. Dieser Gate-Impuls kann dann zur Steuerung der Belichtung verwendet werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt der elektronische Sucher eine Videokamera, wobei zwischen den Bild­ verstärker und die Belichtungssteuerung ein auf die Bildfolge­ frequenz der Videokamera abgestimmter Tiefpaßfilter geschaltet ist. Durch diese Maßnahme kann das Signal zur Steuerung der Belichtung des Aufzeichnungsmediums mit geringem schaltungs­ technischen Aufwand aus dem Bildverstärker, insbesondere einer Auto-Gating-Schaltung, entnommen werden, wenn der Bildver­ stärker und insbesondere die Auto-Gating-Schaltung im Bild­ folgetakt der Videokamera arbeitet.

Wenn vor dem Bildverstärker ein Sucherlinsensystem angeordnet ist, kann das einfallende Licht auf die Abmessungen des Bild­ verstärkers abgebildet werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Bild­ verstärker über einen zwischen dem Aufzeichnungsmedium und einem Frontlinsensystem der Kamera angeordneten Strahlteiler an ein auf das Aufzeichnungsmedium abbildendes optisches System gekoppelt. Damit wird dem Bildverstärker ein Teil des durch das Frontlinsensystem einfallenden Lichts zugeführt, wobei in einfacher Weise erreicht werden kann, daß der elektronische Sucher und die Kamera das gleiche Sehfeld haben. In Kombination mit dieser Ausführungsform kann ein Sucherlinsensystem Bild­ fehler des Frontlinsensystems korrigieren.

Da vor allem langbrennweitige Luftbildkameras aus Platzgründen ein das einfallende Licht auf das Aufzeichnungsmedium lenkendes Umlenkprisma verwenden, kann diese Ausführungsform bei lang­ brennweitigen Luftbildkameras mit vergleichsweise geringem Aufwand erzielt werden, wenn der Strahlteiler dieses in der Regel nach dem Frontlinsensystem angeordnete Umlenkprisma ist.

Wenn an eine Umlenkfläche des Umlenkprismas angrenzend vor dem Sucherlinsensystem ein zum Umlenkprisma brechungsindexiden­ tisches Sucherprisma mit einer zur optischen Achse des Suchers orthogonalen Grenzfläche angeordnet ist, verändert sich die Richtung der Umlenkprisma und Sucherprisma durchquerenden Lichtstrahlen nicht.

In einer für für die Auflösung des Sucherbilds vorteilhaften Weise bildet eine Übertragungsoptik das den Bildverstärker verlassende Licht auf einen Lichtsensor des elektronischen Suchers ab. Diese Übertragungsoptik kann ein Lichtleiterbündel und/oder eine Linse oder ein Linsensystem umfassen.

Wenn der Lichtsensor des elektronischen Suchers eine flächige CCD-Anordnung ist, kann der elektronische Sucher eine hohe Auf­ lösung erreichen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kamera;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der in das optische System einer Luftbildkamera integrierten Anordnung von Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise schematisierte, perspektivische Darstellung einer Luftbildkamera nach Fig. 2; und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kamera als Luftbildkamera.

In Fig. 1 sind die für die Funktion wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Kamera dargestellt. Dabei zeigt der gestrichelt umrandete Bereich 1 die für die Erfindung wesent­ lichen Komponenten des elektronischen Suchers. In schematischer Weise ist neben dem elektronischen Sucher 1 eine Belichtungs­ steuerung 3 dargestellt, welche einen Verschluß 5 steuert, der den Lichteinfall auf einen das Aufzeichnungsmedium der Kamera bildenden photographischen Film 7 bestimmt.

Der Sucher 1 umfaßt einen Bildverstärker 9, welcher über eine Übertragungsoptik 11, z. B. ein Lichtleiterfaserbündel oder ein Linsensystem, mit einem elektrooptischen Sensor 13 gekoppelt ist. Dabei ist diese Anordnung so zu verstehen, daß durch die Pfeile 16 symbolisierte Lichtstrahlen auf den Bildverstärker 9 auftreffen und vom Bildverstärker 9 verstärkt über die Übertragungsoptik 11 an den elektrooptischen Sensor 13 geleitet werden. Vom elektrooptischen Sensor 13 wird über eine Kamera-Elektronik 15 ein dem Bild entsprechendes Signal 17 an eine Anzeigeeinheit 19 übermittelt, welche im Falle einer Luftbild­ kamera dem Piloten oder Copiloten die Betrachtung des von der Kameras erfaßten Objektbereiches ermöglicht.

Mit 21 ist eine Bildverstärkersteuerung, z. B. eine Auto-Gating-Schaltung, bezeichnet. Diese Bildverstärkersteuerung 21 steuert anhand eines dem anfänglichen Photostrom und damit der einfallenden Lichtintensität entsprechenden Signals 23 den Verstärkungsfaktor des Bildverstärkers 9, z. B. über die zeit­ liche Dauer eines sogenannten Gate-Impulses 25, welche umgekehrt proportional zur einfallenden Lichtintensität ist.

Erfindungsgemäß wird das Steuersignal 25, z. B. der Gate-Impuls 25, nun der Belichtungssteuerungseinheit 3 zugeführt, welche anhand dieses Steuersignals, z. B. anhand der Impulsdauer des Gate-Impulses 25, und weiterer durch den Pfeil 27 dargestellter Eingabegrößen den Verschluß 5 steuert. Die Parameter 27 können z. B. die Empfindlichkeit des Films 7 umfassen oder ggf. auch die voreingestellte Blendenzahl.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anzeigeeinheit 19 eine Kathodenstrahlröhre mit einer bestimmten Bildfolge­ frequenz, z. B. 25 Hz oder 30 Hz. Dementsprechend arbeitet die Bildverstärkersteuerung 21 im Takt dieser Bildfolgefrequenz, wodurch für den Fall einer Auto-Gating-Schaltung ein auf die Bildfolgefrequenz der Anzeigeeinheit 19 eingestelltes Tiefpaß-Filter 29 der Belichtungssteuerung 3 die Impulsdauer des Gate-Impulses 25 als Analogsignal übergibt.

In Fig. 2 ist der elektronische Sucher 1 schematisch in seiner Einbaulage in der erfindungsgemäßen Kamera dargestellt.

Bei der Kamera werden von einem Objekt kommende Lichtstrahlen über ein Frontlinsensystem 31, ein Umlenkprisma 33 und über filmseitige Linsensysteme 35 und 37 auf den photographischen Film 7 gelenkt. In Fig. 2 sind zwischen dem Umlenkprisma 33 und dem photographischen Film 7 zwei auf den photographischen Film 7 auftreffende Lichtstrahlenbündel 39 und 41 dargestellt.

Ferner sind im Bereich des Frontlinsensystems 31 zwei in den elektronischen Sucher 1 fallende Strahlenbündel 43 und 45 dargestellt. Ein Teil der Intensität dieser Strahlenbündel 43, 45 wird an der Umlenkfläche 37 des Umlenkprismas 33 aus dem Strahlengang des photographischen Films 7 ausgekoppelt und über ein Sucherprisma 49 und ein Sucherlinsensystem 51 in den Bild­ verstärker 9 des elektronischen Suchers 1 eingekoppelt. Dabei sorgt eine zur optischen Achse des elektronischen Suchers 1 orthogonale Grenzfläche 52 dafür, daß die in das Umlenkprisma 33 eintretenden und an der Grenzfläche 52 austretenden Licht­ strahlen allenfalls seitlich versetzt, nicht aber in ihrer Richtung verändert werden.

In Fig. 3 ist das optische System des elektronischen Suchers 1 schematisch in einer realistischen Perspektivansicht der Kamera dargestellt. Man erkennt das an das Umlenkprisma 33 angesetzte Sucherprisma 49 mit gleichem Brechungsindex und das Sucher­ linsensystem 51. Ferner sind in Fig. 3 das Frontlinsensystem 31 und die auf den photographischen Film 7 abbildenden Linsen­ systeme 35 und 37 zu erkennen. Der Pfeil 53 bezeichnet die Vorschubrichtung des photographischen Films 7.

Die Fläche 55 ist der vom elektronischen Sucher 1 erfaßte Objektbereich, welcher durch das Sucherlinsensystem 51 auf eine vom elektrooptischen Sensor 13 erfaßbare Fläche 57 abgebildet wird.

In Fig. 4 ist eine Fig. 3 ähnelnde weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kamera mit schematisch dargestelltem elektronischen Sucher 101 gezeigt. Dabei werden gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen erhöht um die Zahl 100 bezeichnet. Im Unterschied zur Ausführungsform von Fig. 3 ist hierbei der elektronische Sucher 101 als gesonderte Baueinheit neben bzw. vor dem Frontlinsensystem 131 angeordnet.

Claims (12)

1. Kamera mit einem mittels einer Belichtungssteuerung (3) zu belichtenden Aufzeichnungsmedium (7; 107) und mit einem elektronischen Sucher (1; 101), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem dem elektronischen Sucher (1; 101) zugeordneten Bildverstärker (9) und der Belichtungs­ steuerung (3) eine Signalverbindung zur Übertragung eines der auf den Bildverstärker (9) einfallenden Lichtinten­ sität entsprechenden Signals vorgesehen ist.

2. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmedium ein photographischer Film (7; 107) ist.

3. Kamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildverstärker (3) ein geschalteter Bildverstärker mit einer Auto-Gating-Schaltung (21) ist.

4. Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der elektronische Sucher (1) eine Video­ kamera (13, 15) umfaßt und zwischen den Bildverstärker (9) und die Belichtungssteuerung (3) ein auf die Bildfolge­ frequenz der Videokamera (13, 15) abgestimmter Tiefpaß­ filter (29) geschaltet ist.

5. Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor dem Bildverstärker (9) ein Sucherlinsen­ system (51) angeordnet ist.

6. Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bildverstärker (9) über einen zwischen dem photographischen Film (7) und einem Frontlinsensystem (31) der Kamera angeordneten Strahlteiler (33) an ein auf den photographischen Film (7) abbildendes optisches System (31, 33, 35, 37) gekoppelt ist.

7. Kamera nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler ein nach dem Frontlinsensystem (31) angeordnetes Umlenkprisma (33) ist.

8. Kamera nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Umlenkfläche (47) des Umlenkprismas (33) angrenzend vor dem Sucherlinsensystem (51) ein zum Umlenkprisma (33) brechungsindexidentisches Sucherprisma (49) mit einer zur optischen Achse des Suchers orthogonalen Grenzfläche (52) angeordnet ist.

9. Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Übertragungsoptik (11) das den Bild­ verstärker (9) verlassende Licht auf einen Lichtsensor (13) des elektronischen Suchers (1; 101) abbildet.

10. Kamera nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor des elektronischen Suchers (1; 101) eine flächige CCD-Anordnung (13) ist.

11. Kamera nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsoptik ein Lichtleiterbündel (11) umfaßt.

12. Kamera nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsoptik eine Linse oder ein Linsensystem (11) umfaßt.