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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Funkfernsteue
rung, die für
die Fernauslösung
von Kameras mit Blitzgeräten
geeignet sind, wobei die Blitzgeräte vom Kamerastandort entfernt
aufgestellt und von einem Sender, der an oder in der Studiokamera
angeordnet ist, mittels eines Funksignals ausgelöst werden.
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Hintergrund
für diese
Entwicklung ist die Tatsache, daß für derartige Anwendungen nur
eine bestimmte Frequenz zugelassen ist, z. B. in Europa 433,92 MHz.
Werden mehrere Systeme aus Sender und Empfänger in unmittelbarer Nachbarschaft
betrieben, z. B. im selben Raum, dann kann die gerade in Betrieb
befindliche Funkverbindung durch Betätigen einer zweiten so gestört werden,
daß es
zu Fehlfunktionen kommt. Schmalbandige, hochsensible Empfänger sind
für diesen
Anwendung prinzipiell geeignet, jedoch zu aufwendig und daher zu
teuer.
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Ein
weiteres Problem bei herkömmlichen Blitzanlagen
ist die zu lange Reakti onszeit. Bei herkömmlichen Anlagen wird eine
aufwendige Pulstechnik angewendet, wobei 2 serielle Pulsfolgen von
je mindestens 8 Impulsen zu einem Wort aus Adresse und Dateninhalt
zusammengefaßt
werden. Auf der Empfangsseite kommt dann eine aufwendige Taktrückgewinnung
hinzu, die aus der Wortfrequenz von n Worten pro sec. eine Taktfrequenz
von 2n Hz erzeugt, um die Worte empfangsseitig
richtig dekodieren zu können.
Diese Konzepte sind zu zeitaufwendig. Der Empfänger braucht bei herkömmlichen Geräten etwa
0,2 ... 0,3 sec, bis eine Synchronisation zwischen dem Sender und
dem Empfänger
abgeschlossen ist. Erst dann kann der Blitz ausgelöst werden.
Das ist jedoch für
eine Vielzahl von Anwendungen zu lang. Soll ein Blitzgerät im Fotostudio über eine
Funkverbindung mit dem Kameraverschluß synchronisiert werden, so
ist diese Synchronisation und das Auslösen des Blitzes innerhalb von < 1/500 sec notwendig,
da sonst der Verschluß der
Kamera bereits wieder geschlossen ist, bevor der Blitz kommt. Bei
diesen Anwendungen ist eine Adressierung notwendig, weil in Fotostudios
meist mit mehreren verschiedenen Kamerateams gearbeitet wird und
es außerordentlich
störend
ist, wenn jedes Mal sämtliche Blitze
ausgelöst
werden, sobald ein Team eine Aufnahme schießt.
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Bei
dieser Konzeption ist es daher nicht möglich, in hinreichend kurzer
Zeit die Blitzauslösung auszuführen.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Funkfernsteuerung mit
einer sehr kurzen Reaktionszeit für die Fernauslösung von
Kameras mit Studioblitzen bereitzustellen, bei der Fehlfunktionen,
die durch eine gegenseitige Beeinflussung mehrerer Systeme bedingt
sind, sicher vermieden werden.
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Die
Aufgabe wird mit Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 5 und 6 und mit
Vorrichtungen nach den Ansprüchen
3 und 4 gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Fernsteuerungssystem
ist es möglich,
die Blitzauslösung
in < 1/1000 sec
zu bewirken und mehrere Blitzgruppen getrennt zu steuern.
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Erfindungsgemäß wird die
Gefahr der gegenseitigen Beeinflussung durch eine möglichst
kurze Sende- und Empfangszeit minimiert. Wenn jede Funkstrecke z.B.
nur 0,3 sec in Betrieb ist, so ist es sehr unwahrscheinlich, daß eine aktive
Funkverbindung durch den zufällig
gleichzeitigen Betrieb einer zweiten Funkverbindung gestört wird.
Die sehr kurze Sendezeit hat auch noch einen positiven Einfluß auf die
Lebensdauer der Batterie des meist batteriebetriebenen Senders.
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Der
Erfindung liegt folgender Gedanke zugrunde: Die zeitaufwendige Synchronisation
zwischen dem Sender der Kamera und dem Empfänger des Blitzgerätes wird
zeitlich vorverlegt, d. h., wenn die Absicht besteht, einen Blitz
auszulösen,
wird mittels einer Aktivierungsvorrichtung, wie z. B. ein mechanischen
Schalter, eine Lichtschranke, ein akustischer Schalter, ein Näherungssensor
usw., die Aktivierung der Synchronisation ausgelöst.
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Nach
Anspruch 1 werden alle im Sendebereich liegenden Empfänger aktiviert.
Wenn nach einer Zeitspanne die Aktivierung abgeschlossen und der
Kameraverschluß vollständig geöffnet ist,
wird ein codiertes, charakteristisches Blitzauslösesignal ausgesendet. Dieses
Blitzauslösesignal
ist so codiert, daß nur
die ausgewählten
Blitzgeräte
ausgelöst werden,
d. h., die Auswahl erfolgt über
den Code des Blitzsignals oder über
ein anderes charakteristisches Kennzeichen.
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Im
Gegensatz dazu werden nach Anspruch 2 nicht alle im Sendebereich
liegenden Empfänger
aktiviert, sondern nur die Blitzgeräte, die einen Blitz abgeben
sollen. Auch hier wird nach einer Zeitspanne, wenn die Aktivierung
abgeschlossen und der Kameraverschluß vollständig geöffnet ist, wird ein Blitzauslösesignal
ausgesendet. Dieses Blitzauslösesignal benötigt keinen
besonderen Code oder ein charakteristisches Merkmal, da ohnehin
nur die Empfänger der
ausgewählten
Blitzgeräte
aktiv sind.
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Die
systembedingte Zeitspanne wird einmal ermittelt und als konstante
Verzögerung,
nachfolgend als Totzeitgenerator bezeichnet, in das System implementiert.
Wie das im einzelnen elektronisch umgesetzt wird, kann der Fachmann
auf Grund der aus dem Stand der Technik bekannten Möglichkeiten
frei bestimmen. So kann z. B. ein Zählbaustein oder eine Kondensatorauf- oder -entladung
verwendet werden. Die erforderliche Laufzeit des Totzeitge nerators
muß nicht
bei jedem Gerät
einzeln bestimmt werden. Es reicht aus, wenn die Laufzeit des Totzeitgenerators so
bemessen wird, daß die
Synchronisation abgeschlossen und die Blende der Kamera mit absoluter Sicherheit
ist vollständig
geöffnet
ist.
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Es
ist zweckmäßig, daß Auslösesignal
unmittelbar nach Ablauf der systembedingten Zeitspanne abzusenden,
es ist jedoch nicht für
jeden Anwendungsfall erforderlich. Wenn zum Fotografieren sich relativ
schnell bewegender Objekte, wie z. B. fliegende Vögel, ein
Näherungssensor
und eine Lichtschranke eingesetzt werden, kann mit dem Näherungssensor
die Synchronisation einleitet werden und die Lichtschranke löst den Blitz
dann aus, wenn sich das Objekt an der vorgesehenen Stelle befindet. Es
ist natürlich
auch möglich,
mit zwei Lichtschranken zu arbeiten, von der die erste die Synchronisation
auslöst
und die zweite so angeordnet ist, daß bei dem Eintreffen des Objektes
an der zweiten Lichtschranke die Synchronisation abgeschlossen und
die Verschlußblende
der Kamera sicher vollständig
geöffnet
sind. Diese Ausführungsformen
betreffen die Ansprüche
5, 6 und 7.
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Nachfolgend
wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung
mit schematischen Abbildungen und Prinzipschaltungen näher erläutert.
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Den
Ablaufplan einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt 1. Im Zeitabschnitt 1 befindet sich
nur der Empfänger
mit seinem HF- Teil in Bereitschaft. Geht im Zeitabschnitt 2 der
Wunsch nach einem Kamera- Auslösen
durch Kontaktschluß ein,
so wird der Sender eingeschaltet und mit einem symmetrischen Rechteck
moduliert. Gleichzeitig wird ein Totzeitgenerator gestartet, der
für eine
gewisse Zeit jede weitere Funktion unterbindet, bis der Empfänger sich
auf das symmetrische Rechteck synchronisiert hat. Ist dies erfolgt,
so wird die Auswerteelektronik eingeschaltet. Dann wird im Sender
ein Signal: „Kamera
auslösen" erzeugt, das die
Kamera z.B. über
einen Hubmagnet auslöst.
Von der Kamera kommt dann das Signal: „Blitz auslösen" in den Sender zurück, was
in der Regel über
den als Synchronkontakt bezeichneten Kontaktschluß erfolgt.
Dieses Signal wird nun so lange verzögert, bis das Modulationsrechteck
beginnt, dann wird die Dauer des Pulses auf einen bestimmten, anderen
Wert verändert,
und es werden mindestens 2 Perioden dieses Puls-Dauer-modulierten
(PDM-) Signals gesendet. Im Empfänger
wartet die Auswerteelektronik auf das Auftreten dieses gewünschten,
vorwählbaren
PDM- Signals und zündet
nach dem Auftreten der vorbestimmten Anzahl von Perioden den Blitz.
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Die
Erfindung soll nun am praktischen Beispiel für die Anwendung zur Auslösung von
Studioblitzen betrachtet werden. Hierzu dient das Pulsdiagramm in 2.
Wird der Auslösekontakt
1 vom Fotografen betätigt,
so startet sofort ein Monoflop (MF) 2, das den Strom für den Sender
einschaltet, ihn mit einem symmetrischen Rechteck der Frequenz 4
KHz modulieren läßt, 3, und
die Dauer des Sendebetriebes bestimmt. Der Sendermodul ist innerhalb
von < 0,5 msec.
betriebsbereit. Der Empfängermodul
wurde zuvor in den Standby- Zustand versetzt. Gleichzeitig mit dem
MF 2 wird das MF 4 gestartet, dessen Zeit so bemessen wird, daß der Empfänger sich
synchronisieren kann und eine zu frühe Auslösung verhindert wird. Die Erzeugung
des synchronen Empfängertaktes
kann bei 4 KHz Modulationsfrequenz und entsprechendem Design in
etwa 0,2 sec abgeschlossen sein. Hierzu wird das übliche Verfahren über eine
PLL verwendet. Erfindungsgemäß wird jedoch
das Ausgangssignal des PLL- Bausteins H = Lock, das erzeugt wird,
sowie ein phasenstarrer Takt vorhanden ist, dazu verwendet, die
Auswerteelektronik einzuschalten, damit bei Batteriebetrieb Strom gespart
wird. Nach Ablauf des MF 4 im Sender wird dann die Kamera ausgelöst, 5a.
Die Zeitverzögerung,
die zwischen Knopfdruck und tatsächlicher
Kameraauslösung
verstreicht, wird in der Regel kaum bemerkt, da sie nur Bruchteile
von sec. beträgt.
Bei Kameras mit elektrischem Auslösekontakt erfolgt die Auslösung über Kontaktschluß, bei mechanischen Kameras
durch einen Hubmagnet.
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Vom
Synchronkontakt der Kamera kommt der Befehl durch Kontaktschluß: „Blitz
auslösen", 6. Dieser Befehl
muß mit
dem Impulsrahmen des Modulationsrechtecks zusammenfallen, weshalb
er so lange verzögert
wird, bis der Rechteckimpuls mit seiner steigenden Flanke beginnt,
7. Dann wird die Pulsdauer in geeigneter Form geändert, und es werden z.B. 2
solcher PDM- Pulse nacheinander erzeugt, die im Empfänger von
der Dekodierlogik erkannt werden, 8. Nach Auftreten einer bestimmten
Anzahl des gleichen PDM- Impulses, 9, wird dann der Blitz ausgelöst, 10.
Zeitlich sind vom Eingang des Befehls „Blitz auslösen" am Sender bis zur
Auslösung
durch den Empfänger
im ungünstigsten
Fall 3 Perioden des Modulationsrechtecks vergangen, das sind bei
4 KHz 0,00075 sec, also weniger als 1/1000 sec. Alle Studiokameras
haben als schnellste Verschlußzeit
1/500 sec. Das hier vorgeschlagene Konzept eines Funkfernsteuerungs-
Systems für
Blitze ist daher für
alle Studiokameras geeignet.
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Es
sollte noch eine Modifikation erwähnt werden, die für diejenigen
Kameras gedacht ist, die nicht mit einem Hubmagnet ausgelöst werden
sollen. Viele Fotografen bevorzugen für diesen Zweck einen Drahtauslöser. In
diesem Falle kann man den Empfänger
nicht „vorwarnen", daß jetzt
demnächst
eine Blitzauslösung
von ihm verlangt wird. Die Erfindung sieht deshalb vor, daß ein Sensor
an der Kamera oder am Drahtauslöser
angebracht wird, der den Sender in dem Moment einschaltet und mit
der Modulation des Grundrechtecks beginnt, wenn eine Person sich
ihm nähert
oder ihn berührt.
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3a zeigt
das Blockschaltbild des Senders. Geht ein "Camera Release Request" ein, so wird die
Senderschaltung durch den "Power
On Timer" automatisch
unter Strom gesetzt. Der 4- Bit-Zähler startet, und es entstehen
4 synchrone, symmetrische Rechteckpulse, die 1:2 in der Frequenz
geteilt sind. Mit einer geeigneten Logik werden in dem PDM- Generator
aus diesen Zeitintervallen die PDM-Signale 1...4 gebildet. Diese
PDM's liegen an
der Select-Logik
ständig
an. Je nach Schalterstellung "Address
Select" wird ein
bestimmtes aus den 4 PDM- Signalen ausgewählt und der MUX auf den einen Eingang
gegeben. An dem 2. Eingang der MUX, der normalerweise durchgeschaltet
ist, liegt das Signal Q2 an, das einen symmetrischen Rechteckimpuls darstellt,
der eine Frequenz von 4 KHz hat. Mit diesem Signal wird der Sendermodul
so lange moduliert, bis ein Befehl "Flash Release" eingeht. Der Einschaltvorgang nach „Power
On" läuft innerhalb
von wenigen Bruchteilen von ms ab. Zugleich mit dem Power ON Timer
wird der Dead Timer gestartet. Dieser verzögert die Auslösung der
Kamera, bis der Empfänger
sich auf das symmetrische Rechteckmodulationssignal synchronisiert
hat. Dann löst
er die Kamera aus. Da der Vorgang der Synchronisation des Empfängers bei
der vorgesehenen Modulationsfrequenz nur wenige 100 ms dauert und
eine feste Konstante ist, die nur von der Wahl der Modulationsfrequenz
abhängt,
kann man die Zeitkonstante des Dead Timers bei der Schaltungsentwicklung
so genau festlegen, daß der
Empfänger
stets synchronisiert ist, wenn die Dead Time abgelaufen ist.
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Nach
dem Auslösen
der Kamera kommt über den
Synchronkontakt der Kamera der Befehl: "Blitz auslösen". Dieser bewirkt eine Umsteuerung der MUX,
die synchron mit Beginn des gerade gewählten PDM- Impulses erfolgt.
Es wird also dann anstatt des bisher verwendeten symmetrischen Rechtecks
der vorgewählte
PDM- Puls zur Modulation herangezogen, und zwar für genau
2 Perioden. Dann fällt
der Sender in seine bisherige Rechteckmodulation zurück, bis
er vom Power On Timer abgeschaltet wird. 3b zeigt
den Empfänger.
Dieser ist mit seinem HF- Teil ständig betriebsbereit. Geht ein
HF-Signal der richtigen
Frequenz ein, so wird am Demodulatorausgang ein symmetrisches Rechteck
ausgegeben, auf das sich der Empfänger synchronisieren kann. Der
Vorgang der Synchronisation wird nach dem Stand der Technik über eine
PLL mit nachgeschaltetem Zähler
bewirkt. Der Zähler
dient dazu, die Oszillatorfrequenz um den Faktor 16 zu teilen, damit
der Phasenvergleich bei derselben Frequenz, wie die um den Faktor
2 geteilte Frequenz des Eingangsrechtecks erfolgen kann. Auf diese
Weise entsteht eine System Clock von 32 KHz, die zum Takten des
Schieberegisters herangezogen wird. Hat die PLL "Lock" erreicht,
so gibt sie ein Signal H aus, das dazu benutzt wird, den übrigen Teil
der Schaltung einzuschalten. Dieser Teil besteht aus einem 8 Bit-
Schieberegister (SR) mit nachgeschalteter Dekodierlogik. An den
Schaltern "Address
Select" muß dieselbe
Bit- Kombination eingestellt werden, wie im Sender, welche das ist,
spielt keine Rolle. Das empfangene Rechteck wird praktisch ständig in
das SR eingetaktet und dessen Inhalt getestet. Im Normalfall ist
der Inhalt LLLLHHHH. Soll nun ein Blitz ausgelöst werden, so ist der Inhalt
davon abweichend, also z.B. LLLLLLLLH oder LLLLLHH oder LLLHHHHH
oder LLHHHHHH, welches Muster nach spätestens 8 Clock-Schlägen des
SR- Taktes im SR ist und dann eindeutig und sofort erkannt werden
kann. Um sicher zu gehen, daß es
auch tatsächlich
das gewünschte
Signal ist – es
könnte
ja vielleicht zufällig
ein vagabundierendes HF- Signal ebenfalls dieses Muster erzeugen – wird das
Auftreten dieses spezifischen Signals 2mal erwartet und dann der
Blitz ausgelöst.
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Es
ist zu betonen, daß die
offenbarte erfindungsgemäße Lehre
vom Fachmann mittels verschiedener Bauelemente umgesetzt werden
kann, ohne das es dazu einer erfinderischen Tätigkeit bedarf.