DE3130381A1

DE3130381A1 - Elektronenblitzgeraet

Info

Publication number: DE3130381A1
Application number: DE19813130381
Authority: DE
Inventors: William Torsch Concord Mass. Plummer
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1980-08-04
Filing date: 1981-07-31
Publication date: 1982-08-12
Also published as: FR2487993A1; US4356538A; JPS5753739A; FR2487993B1; JPH0740081B2; DE3130381C2; CA1177041A; GB2081924A; GB2081924B

Description

- Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wailach

Dipl.-Ing. Günther Koch

£-. Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

"" Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 31- Juli 1' /1

Unser Zeichen: 17 ?44 ~ Sa

Anmelder: Polaroid Corporation

549 Technology Square Cambridge, Fass. 021>;

Titel: Elektronenblitzgerät

Priorität: 175,060

U. S.. A.
4. August I960

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenblitzgerät, welches entweder in eine Kamera eingebaut oder an dieser ansteckbar sein kann, um eine bevorzugte Winkelverteilung der Beleuchtungsintensität zu bewirken.

Es sind Elektronenblitzgeräte zur Blitzbeleuchtung von Aufnahmegegenständen bekannt, die von einer Gleichstrombatterie gespeist werden, die an einen Spannungswandler angeschlossen ist, um die Gleichspannung von beispielsweise 6 V in eine geeignete Blitzspannung umzuwandeln. Ein vom Spannungswandler gelieferter Ladestrom lädt einen Speicherkondensator auf einen Gleichspannungspegel in der Größenordnung von 350 Y. Die im Kondensator gespeicherte Ladung wird über eine Blitzröhre entladen, die mit einer Mischung seltener Gase, beispielsweise Argon, Krypton oder Xenon, gefüllt ist. Hierdurch wird ein brillanter Lichtblitz zur Beleuchtung des Aufnahmegegenstandes erzeugt.

Die Brillianz des Blitzes hängt von der Art der Rohre und der Elektrizitätsmenge ab, die über die Rohre abfließt und vom Kondensator geliefert wird. Der Ausgang der Röhre wird in Watt-Sekunden oder Joules gemessen und hängt davon ab, wie wirksam die elektrische Ladung,-die im Kondensator gespeichert wird, in Strahlungsenergie umgeformt wird.

Die Strahlungsenergie, die aus der Blitzröhre austritt, verläuft in Richtungen, die von der Geometrie der Röhre abhängen. Ein Teil dieses Lichts fällt natürlich auf den

Aufnahmegegenstand, während mehr od®r weniger des übrigen Lichtes vom Aufnahmegegenstand weg gerichtet und vergeudet wird. Um die auf di@ Aufnahm©ssene auffallend® Lichtmenge zu optimieren ist ©s üblich, einen selektiv ge» - stalteten Heflektor vorzusehen, um di© Lichtstrahlen abanfangen, die nach hinten gerichtet sind₉ und um diese Lichtstrahlen auf die AutnahmeazQn® zu richten. Es ist üblich, derartige Reflektoren so zu g@stalten, daß die Intensitätsverteilung der Beleuchtung, die auf die Aufnahmessene fällt, möglichst gleichförmig isto

In jüngster Zeit sind Eompaktversionen derartiger Elektronenblitzgeräte bekannt geworden,, die in Yerbindumg mit Selbstentwicklerkamera® benutzbar sind, die in Verbindung mit Filmkassetten arbeiten^ welche ein© Batterie aufnehmen, um die verschiedenen Terbraueher innerhalb der Kamera zu speisen«* Derartige Elektronenblitzgeräte können mit einer Kamera verbunden werden₉ die ein© eine Batterie aufnehmende Kassette benutzt₉ ttobei das Blitzgerät durch die Gleichspannung der Batterie über einen Spannungsxiandler gespeist wird, der einen Speicherkondensator lädto Der Speicherkondensator wird zn einer bestimmten Zeit während des Belichtungsintervalls durch ein iüriggersignal gezündets welches von der Kamera geliefert wird, um den Kondensator über di© Blitzröhre zu entladen und dadurch eine Blitzbeleuchtung au ©rsiel©n_o

Bei den automatischen S©lb3tentxd.ckl@rlcameras mit Elektronenblita, bei denen der Kondensator aus einer in der Filmkassette angebrachten Batterie gespeist wird, soll natürlich der Energieverbrauch des Elektronenblitaes so klein wie möglich sein, um möglichst i-jenig Strom von der

Batterie abzuziehen, und es wird weiter gefordert, daß die Energie möglichst günstig in Strahlungsenergie umgesetzt wird, da noch weitere Kameraverbraucher von der kassetteneigenen Batterie gespeist werden müssen. Daher sind Selbstentwickelkameras geschaffen worden, die eine einzige Batterie beschränkter Kapazität aufweisen, welche einen gesamten Kamerazyklus durchführen müssen, wobei diese mit einer elektronischen Steuervorrichtung ausgestattet sind, durch die die unterschiedlichen Yerbrsucher programmgemäß Strom zu verschiedenen Zeitpunkten von der Batterie abziehen, um die Entladestromstärke der Batterie zu begrenzen und diese günstig auszunutzen. So ist die elektronische Steuerung derart beschaffen, daß ein FiImtransportmotor und ein Blitzgerät der Kamera zu unterschiedlichen Zeiten von der Batterie Strom abziehen.

Bei derartigen Selbstentwicklerkameras führt eine automatische Scharfstelleinrichtung zu einer zusätzlichen Belastung und einem hohen Stromabzug der kameraeigenen Batterie. Wenn diese Arbeitsweise andere Kamerafunktionen mit beträchtlichem Stromabzug überlappt, dann sinkt die Kameraspannung wahrscheinlich auf ein solches Ausmaß ab, daß die Batterie nicht mehr in der Lage ist, die Kamera ordnungsgemäß zu versorgen. Um die durch den zusätzlichen Stromabzug infolge des Scharfeinstellsystems bewirkten Probleme zu lösen, wird bei bekannten Kameras vorgesehen, daß die einen hohen Strombedarf erfordernden Verbraucher, beispielsweise die Aufladung des Blitzkondensators, nicht gleichzeitig auftreten, so daß keine übermäßig hohe Ent-1ade Stromstärke auftritt.

Es ist klar, daß ein Elektronenblitzgerät, welches bei

Selbstentwicklerkameras d©r beschriebenen Bauart benutzt wird_s die verfügbare Energie möglichst günstig ausnutzen sollte. Zu diesem Zweck ist es bekannt, Seflektoren zu benutzen, um die Beleuchtung asu erhöh©B_s di© auf ©in© fotografisch© Szene auftriffts raa di© verfügbare Strahlungsenergie der Blitzröhre mögliehst wirksam auszunutzen«, Diese Heflektoren sind traditionell so gestaltet, daß die von der Blitzröhre nach hinten austretende Strahlung in der Weise reflektiert wird, daß eine möglichst symmetrische und gleichförmige Beleuchtung des Aufnahmegegenstandes zustande* kommt«,

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde_s ©in Elektronenblitzgerät zu schaffen, welches entweder in eine fotografische Kamera eingebaut warden kann oder lösbar mit dieser verbunden ist und ©ine bevorzugte Lichtverteilung erzeugtj die so bemessen ist, daß die verfügbare Energie in optimaler Weise ausgenutzt wird»

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmal®»

Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf ein Elektronenblitzgerät, welches entweder in ©ine Kamera eingebaut oder an dieser lösbar befestigt werden kann_s um eine b@~ vorzugte Bel©uehtungsTert©ilung über &®m Sichtfeld der Kamera zu erzeugen und um den Blitabereieh in optimaler Veise aussunuts©n₉ und es wird gleichzeitig die Qualität der Beleuchtung für BIitaaufnahmen verbessert*

Das Elektronenblitzgerät gemäß der Erfindung weist eine zylindrische Blitzröhre gegebenen Durchmessars und

gegebener Lange auf.

Außerdem ist ein konkaver offener Reflektor vorgesehen, der bilateral symmetrisch um eine Ebene ausgebildet ist. Der Reflektor hat eine gegebene Breite und einen konstanten Querschnitt in Form einer Polynomkurve wenigstens der dritten Ordnung. Die Polynomkurve hat einen Krümmungsradius und demgemäß einen Reflexionswinkel, der sich progressiv graduell ohne Diskontinuitäten über die Kurve ändert. Die Kurve ist so gestaltet, daß der Krümmungsradius mit zunehmendem Abstand vom Scheitel zunimmt, so daß der Reflexionswinkel in vorbestimmter Weise mit zunehmendem Abstand längs der Kurve verringert wird.

Die Blitzröhre ist im Reflektor in vorbestimmter Weise derart angeordnet, daß ein Beleuchtungsstrahl vorbestimmter Winkeldivergenz, gemessen in der Symmetrieebene und einer Ebene rechtwinklig hierzu, abgestrahlt wird, um Punkte in jeder Ebene normal zur Reflektorsymmetrieebene zu beleuchten, die innerhalb des Sichtwinkels liegen. Der Reflektor arbeitet in der Weise, daß Licht von der Lichtquelle in der Weise abgelenkt wird, daß die Beleuchtung von Punkten über und unter der Zentralachse in jeder Normalebene, die durch Schnitt der Reflektorsymmetrieebene und irgendeiner Ebene senkrecht hierzu definiert ist, progessiir · in gradueller Weise ansteigt, und zwar ohne Diskontinuitäten, mit sich vergrößernder Winkeldivergenz des Strahls, gemessen von der Reflektorsymmetrieebene weg, wodurch natürliche Beleuchtungsverluste kompensiert werden, die beim Fehlen des Reflektors auftreten wurden. Durch die Anordnung wird abrupt eine Verminderung der Beleuchtungsintensität außerhalb des Bildfeldes

gewährleistet.

GemäB einer bevorzugten Ausftihrungsfortn der Erfindung hat die Reflektorkurve die Form eines Polynoms sechster Ordnung und die Lichtquelle ist mit ihrer Mittelachse gegenüber der Keflektorsymmetrieebene derart versetzt, daß das im wesentlichen vom Scheitelbereich des Heflektors reflektierte Licht asymmetrisch in seiner Intensität ist, wenn es auf eine Normalebene auffällt, wobei der Bildwinkel jedoch nicht wesentlich geändert wird. Durch diese asymmetrische Anordnung wird bewirkt, daß die Beleuchtung im oberen Bereich der Aufnahmesaene größer ist als im unteren Bereich«

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschriebene In der Zeichnung zeigen:

3?ig. 1 eine perspektivische Ansicht einer fotografischen Kamera mit einem Elektronenblitzgerät gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt des Elektronenblitzgerätes nach der Linie 2-2 gemäß Fig. 1,

Pig. 3 einen Schnitt nach der Lini© 3-3 gemäß Fig. 1_f

Fig. 4 eine grafische Darstellung;, di© die form des Re~ flektors gemäß der Erfindung in einem Cartesischen. Koordinatensystem erkennen läßt,

Fig. 5 eine schematische perspektivische Darstellung

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des Elektronenblitzgerätes gemäß der Erfindung, angeordnet vor einer Norm al ebene, in der die Intensität der vom Elektronenblitz gelieferten Beleuchtung gemessen werden kann,,

Fig. 6 ein Schaubild, welches die Verteilung der Lichtintensität des Blitzgerätes erkennen läßt, und zwar geraessen in der Uormalebene gemäß Pig. 5, wobei jede Konturlinie eine konstante Lichtintensität repräsentiert,

Fig. 7 eine grafische Darstellung, welche die Intensität der Beleuchtung als Funktion der Winkelfeldlage längs unterschiedlicher Linien der Normalebene gemäß Fig. 5 erkennen läßt,

Fig. 8 bis 10 schematische Darstellungen, welche anzeigen, wie repräsentative Lichtstrahlen der Elektronenblitzröhre in einer Yertikalebene durch verschiedene Teile des erfindungsgemäßen Eeflektors nach unterschiedlichen Winkelfeldstellungen gerichtet werden.

Das Elektronenblitzgerät 20 ist kombiniert mit einer Kamera 10 dargestellt, jedoch ist die Erfindung nicht auf solche Anwendungen beschränkt ..und kann auch unabhängig von einer solchen Kamera benutzt werden. Jedoch weist die Kamera 10 gewisse Merkmale auf, die den Einbau einer solchen Blitzeinrichtung besonders zweckmäßig erscheinen lassen.

Die Kamera 10 weist ein allgemein prismatisch gestaltetes Hauptgehäuse 12, ein allgemein L~förmig gestaltetes Frontgehäuse 14 und eine rechteckige Filmeinlegeklappe auf, die zusammen das äußere Erscheinungsbild bestimmen und die inneren Bestandteil© umschließen und schützen«, Die Gehäuse 12 und 14 sowie die Filasinlegeklappe 16 sind aus lichtundurchlässigem Plastikmaterial geformt, um unerwünschten Lichteintritt in da® Kamerainnere zu vermeiden.

Die Basis des prismatischen Gehäuses 12 nimmt in bekannter V/eise eine filmkassette 17 auf, in der gestapelt übereinander SelbstentwicklerfiliaeinheiteB. angeordnet sind, von denen jede innerhalb der Kamera 10 in bekannter Weise nach der Belichtung behandelt wird« Eine flache dünne Batterie liegt unter diesen JSFilmeinheiten und ist in der Zeichnung nicht erkennbar» Die Filmkassette 17 weist ein rechteckiges Gehäuse 19 auf, ifelches eine nach oben weisende Wand 21 besitzt, in der ©ine rechteckige Belichtungsöffnung 23 angeordnet ist.

In der vertikalen Yorderwsmd des L-förmigen Gehäuses 14 befindet sich ein Objektiv 22_S das das Szenenlicht auf die oberste in der Kassette 17 befindliche 3?ilmeinheit richtet« Das Aufnahmeobgelstiv 12 kann sis Cooke"sehes Triplet oder als ein ähnliches Objektiv mit mehreren Linsen ausgebildet sein, dessen Bildseite durch Einstellung des axialen Luftspaltes zwischen optischen Elementen eingestellt werden kann»

Die Scharfeinstellung des Objektivs 22 wird automatisch durch ein Entfernungseinstellsystem bex-firkt, welches nach

"bekannten Prinzipien arbeitet. Dabei wird Ultraschall-Energie von einem Ultraschall-Wandler 18 auf den Aufnahmegegenstand abgestrahlt und vom Aufnahmegegenstand nach der Kamera 10 reflektiert. Die Charakteristiken der abgestrahlten und empfangenen Signale werden dann verglichen, um hieraus ein Steuersignal abzuleiten, welches der Aufnahmeentfernung entspricht. Das Steuersignal wird danach benutzt, um den Luftspalt zwischen den Elementen des Aufnahmeobjektivs 22 zu ändern, damit der Luftspalt in der Weise eingestellt wird, daß ein scharfes Bild erzielt wird.

Das Gehäuse 12 weist außerdem eine ebene Rückwand 13 auf, die in einem vorbestimmten Winkel sowohl gegenüber der nach oben weisenden Wand 21 als auch gegenüber der optischen Achse OA des Objektivs 22 schräggestellt ist. Im Inneren ist an der Rückwand 13 ein trapezförmig gestalteter Spiegel angeordnet, der die optische Achse OA in einem vorbestimmten Winkel schneidet und einen gefalteten optischen Pfad zwischen dem Aufnahmeobjektiv 22 und der obersten Filmeinheit innerhalb der Filmkassette 17 bildet. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß Lichtstrahlen von der zu fotografierenden Szene, die über das Objektiv 22 eintreten, von dem Spiegel nach der Filmeinheit reflektiert werden, um diese zu belichten. Das Objektiv 22 und die Umfangsränder der Filmeinheit oder die Ränder der Belichtungsöffnung 23 wirken zusammen, um in der Kamera 10 ein Bildfeld zu erzeugen, welches der Aufnahmefläche entspricht, die die Kamera 10 aufzeichnet, wenn ein Bild belichtet wird. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wird das Sichtfeld der Kamera 10 durch die Halbfeldwinkel ©_v in der Vertikalrichtung und durch die Halbfeldwinkel θ^

für die horizontale Sichtung definiert*

Nachdem das Objektiv 22 durch di© auto®atisehe Scharfeinstellung auf den Aufnaiuaegegenstand eingestellt ist, erfolgt die Belichtung, di® durch einen B@liehtunggregler festgelegt wird, der eines nicht dargestellten Verschluß steuert. Der "Ferschluß weist zwei geg©asinnig bewegbare Lamellen auf, von denen jede ein© Blendenöffnung aufweist, die eine andere Blendenöffnung der anderen Platte überlappt, um programmiert eine Gruppe sich ändernder Blendenwerte und unterschiedlich© Verschlüsselten für den Lichtpfad des optischen Systems zu schaffen«. Zu diesem Zweck liegen die Lamellen unmittelbar Tor der liehteintrittsöffnung_f welche auf das Ob^e&tiv 22 ausgerichtet ist.

Der Belichtungsregler liefert ein Blitszündsignal in einem Moment der Belichtung^ und ztfar entsprechend der Aufnahmeentfernung, wobei unter hohen Uagebungshelligkeiten lediglich ein Ausfüllblitz geliefert wird*,

Die verschiedenen Verbraucher innerhalb der Kamera und die !Tatsache, daß die Kamera ein System aufweist, durch das automatisch eine Selbstentwidclerfilmeinheit nach der Belichtung transportiert und behandelt wird, ergeben ungewöhnlich hohe Belastungen für die in d©r Kassette angeordnete Batterie«, Um die von der Batterie zur Verfugung gestellte Energie möglichst günstig auszunutzen, tsreist die Kamera 10 vorzugsweise ein elektronisches Steuersystem auf, welches den unterschiedliehen Strombedarf zu verschiedenen Zeiten festlegt, so daß niemals zwei der Systeme gleichzeitig die Batterie belasten,,

Der erfindungsgeraäße Elektronenblitz 20 ist in der Weise aufgebaut, daß die Energie, die von der Steuervorrichtung zur Verfügung gestellt wird, in zweckmäßigster Weise ausgenutzt wird.

Me Art und Weise, in der dies vom Elektronenblitz 20 bewirkt wird, läßt sich am besten aus den Fig. 2 und 3 erkennen. Das Elektronenblitzgerät 20 weist ein Gehäuse 15 auf, welches kastenartig ausgebildet ist und in das gleitbar ein offener konkaver Reflektorträger 25 eingesetzt ist. Der Träger 25 trägt einen Reflektor 24, in den die Blitzröhre 26 eingebaut ist. Eine zylindrische Fresnellinse 28 paßt in das offene Ende des Gehäuses 15 ein und liegt über dem offenen Ende des Reflektors 24-. Der Reflektorträger 25, der Reflektor 24 und die Fresnel-Linse 28 sind alle innerhalb des Gehäuses 15 durch einen gelochten Rahmen 30 gehaltert, der vorzugsweise um einen ümfangsrand des offenen Endes des Blitzgerätes 20 greift und einschnappt.

Die Blitzröhre erzeugt eine brillante Blitzbeleuchtung durch Dampfentladung. Zu diesem Zweck weist die Blitzröhre 26 positive und negative Hemmen 32 bzw. 34 auf, die an einer Elektrode 35 angeschlossen sind, die durch die Blitzröhre 26 über deren Achse verläuft, und es ist eine Triggerelektrode 38 vorgesehen, und alle sind mit einer bekannten Elektronikschaltung 40 verbunden, die in bekannter Weise arbeitet, um einen nicht dargestellten Speicherkondensator von der Kassettenbatterie aus zu speisen und selektiv die Blitzröhre 26 zu einem richtigen Zeitpunkt während der Belichtung zu entladen.

Durch die Blitzröhre 26 verläuft ©ine Projektion^achse PA, entlang der das Licht der Blitzröhre 26 abgestrahlt wird» Die Blitzröhre 26 wird innerhalb des Reflektors in vorbestimmter Weis© durch zwei im Winkel zueinander angeordnete Seitenwände 4-2 und 44- gehaltert, die zwei Halterungsausschnitte 48 und 50 zu diesem Zweck aufweisen. Die Blitzröhre 26 ist so ausgebildet₉ daß Licht, welches direkt hiervon austritt, einen Winkel erfüllt, der größer ist_s als es zur Beleuchtung des Sichtfeldee der Kamera erforderlich wäreο Die Blitzröhre 26 strahlt Licht in allen Sichtungen ab", und aus diesem G-ruo.de hat sie das Verhalten einer ausgedehnten zylindrischen Lichtquelle, die aus geometrischen Gründen einen Haumwinkel beleuchtet, der sehr viel größer ist als das Sichtfeld der Kamera. Daher würde normalerweise ein Großteil der abgestrahlten Energie der Blitzröhre 26 nicht auf den AufnahmegegeBstand gerichtete Um die you der Blitzröhre 26 abgestrahlte verfügbare Energie besser ausnutzen zu können, ist der Reflektor 24 (Figo 2) vorgesehen,,

Der Reflektor 24 ist langgestreckt und besitzt ein offenes Ende und ist in Richtung auf den Aufnahmegegenstand konkav ausgebildet«, Di© Breit© d©s Reflektors entspricht im. wesentlichen der Länge der Blitzröhre 26, und übt Re= flektor 24 umgibt die Blitzröhre,um das hiervon austretende Licht abzufangen und in vorbestinmter Weise auf den Aufnahmegegenstand zu richt©a_o Wi© aus Figo 2 ersichtlich, ist der Reflektor 24 spiegelsymmetrisch zur Projektionsachse PA ausgebildet₉ und die Blitzröhre 26 ist mit ihrem Zentrum um einen vorbestimmten Abstand gegenüber der Achse PA nach unten versetzt,, Die Raflektorform wurde experimentell in einer Weise und aus Gründen bestimmt.

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die nachfolgend erläutert werden.

Der Reflektor 24· ist in bekannter Weise aus einem Aluminiumblech vorbestimmter Dicke geformt und besitzt eine bevorzugte Querschnittsgestalt in Form einer polynomen Kurve sechster Ordnung, wie bei 52 in Fig. 4- dargestellt, die durch die folgende Gleichung bestimmt ist:

■σ:

η=0

Dabei sind Y bzw. X abhängige bzw. unabhängige Variable in einem Cartesischen Koordinatensystem und die Ausdrücke A_n repräsentieren die Koeffizienten des Polynoms. Die Werte der Koeffizienten A_n sind die folgenden:

A₀ = 0,000999 A₁ = -0,90182248 A₂ = 4,84-11086 A₃ = -14,130211 A₄ = 29,164005 A₅ = -30,30235 A₆ = 12,00036 ,

wenn das Cartesische Koordinatensystem, in dem das Polynom (X-T) gegeben ist, um 4-5 ° gegenüber Xq-Tq, wie aus Fig. 4- ersichtlich, gedreht wird.

Bei dieser Beflektorforü wird der Blitgröhrendurchmesser mit 5,6 mm bestimmt und er ist gegenüber dem Heflektorscheitel um ©inen Abstand von Λ mm nach vorn versetzt, wobei sein Mittelpunkt gegenüber der Achse Pl in einem Abstand von 0,5 mm nach unten versetzt ist«

Der obere Abschnitt des Heflektors 24₉ d. h_a der Abschnitt über der Projektions achse PA in S¹Xg, 2„ richtet eine Strahlung in den unteren Bereich des Bildfeldes, wo der Abschnitt des Reflektors, der untor der Projektionsachse PA liegt, die Verteilung der Beleuchtung steuert, die vom Elektronenblita 20 in Bereichen über der optischen Achse OA der Kamera ausgestrahlt wird, entsprechend dem oberen Abschnitt des Bildes« Die Brechkraft des Heflektors ist proportional gum örtlichen Krümmungsradius und Änderungen mit dem Abstand längs der Polynomkurve repräsentieren sein Profil=

Die symmetrische Gestalt des Reflektors 24 in Kombination mit der Blitzröhrenversetzung bewirkt eine vertikale asymmetrische Verteilung der Beleuchtung über die Bildfläche, wobei die geringste Beleuchtung in der Mitte im oberen Teil des Bildfeldes auftritt. Dies wird am besten in Verbindung mit dem Diagramm nach Mg. 5 verständlich} in Verbindung mit einem Verfahren, durch welches die charakteristische Verteilung der B©leuehtungsintensität des Elektronenblitzes 20 gemessen und charakterisiert werden kann«

Im folgenden wird auf Eig. 5 Bezug genoamen<> Der Elektronenblitz 20 liegt vor einer Ebene, die durch ein orthogonales Koordinatensystem (X-Y-Achse) definiert ist, wobei

der Ursprung des Koordinatensystems mit der Projektionsachse PA zusammenfällt. Die so definierte Ebene liegt normal zur Projektionsachse PA und liegt vorzugsweise in einem Abstand zum Elektronenblitz 20, der repräsentativ für den Abstand ist, bei dem Blitζaufnahmen mit der Kamera 10 durchgeführt werden. Auf der Hormalebene ist ein Rechteck 36 aufgezeichnet, welches allgemein die Fläche definiert, die im Sichtfeld der Kamera 10 liegt. Die Σ-Achse entspricht der Horizontalen und die X-Achse entspricht der Vertikalen, wenn die Kamera 10 in ihrer normalen Aufnahmelage gehalten wird. Wie erwähnt, repräsentieren die Winkel. ©_v und Bj₁ jeweils die Halbfeldwinkel in der vertikalen bzw. in der horizontalen Richtung.

Nachdem die HOrmalebene nunmehr definiert und das Bildfeld der Kamera auf ihr aufgezeichnet ist, werden nicht dargestellte Fotointegratoren auf-der Ebene an gleichförmig um den Ursprung 0 angeordneten Punkten auf der Ebene aufgelegt. Dann wird der Elektronenblitz 20 gezündet und es wird die Gesamtlichtstrommenge an jedem Punkt mittels herkömmlicher Einheiten, beispielsweise in Meter-Kerzen-Sekunden, gemessen und die sich ergebenden Daten werden in einer Form aufgezeichnet, die zweckmäßig ist im Hinblick auf eine grafische Darstellung. Beispielsweise kann der Ort eines Punktes P (x, y) in Ausdrucken seines Abstandes d vom Ursprung und einem Winkel d_ ausgedrückt werden, der den Winkel zwischen einer Linie, die vom Ursprung 0 nach dem Punkt P gezogen ist, und der T-Achse darstellt, oder durch den Winkel oL und einen Halbfeldwinkel θ , und dies ist der Winkel zwischen der Achse PA und einer Linie, die vom Mittelpunkt der Fresnel-Linse 28 nach dem Punkt P (x, y) gezogen ist. Es ist aber auch

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Die Verteilung der Beleuchtung für die Konfiguration des Elektronenblitzes 2O₉ gesessen in der vorbesehriebenen .Weise, auf der Kormalebene ₅ die etwa 1₉50 ei vom Elektro·= nenblits; 20 entfernt liegt, ist in Figo 6 in Form einer Seihe von Konturlinien dargestellt₉ zwischen denen jeweils ein Blendenwert li©gt, verglichen mit der Spitzenintensität der Beleuehtuag₉ gemessen in d@r Normalebene ο So wird beispielsweise di© Eonturlini©_? die mit 0₉1 g©- kennseichnet ist, als @ia® Linie koaat®nt®r Beleuchtungs= intensität identifiziert, welche einen um -0,1 geringeren Blendenwert aufweist als die Spitzenintensität, die in der lormalebene gemessen wird_o Die anderen Eonturlinien_s die mit 0,25, 0,5? 0,75 uswc. g©feenns©iclmet sind, geben Linien konstanter Beleuclitungsintensität an₉ die ebenfalls geringer sind als öi® Spitzenintensität„ Die Berechnungen gur Auf zeichnung der Konturlinien x-mrden gemäß der folgenden Gleichung durchgeführt:

Differenz in _ , (gemessene Intensität) Blendenwerten ⁼ ^2 X gemessene SpitzenintensrfcatJ "

Das Dreieck 36 in Fig_e 5? welches die Grenzen des Kamerasichtfeldes angibt, hat demgemäß einen Halbfeläwinkel von etwa 19 ° sowohl in Horizontalrichtung als auch in Yertikalrichtung.

Fig. 7 stellt die Veränderung der Beleuchtungsintensität über der Normalebene als ®ia© Funktion des Halbfeldxirinkels θ für Punkte auf unterschiedlichen Linien in

Normalebenen dar, die unter unterschiedlichen Winkeln ol orientiert sind, wie aus der Konturkarte gemäß Fig. 6 dargestellt. Der Halbfeldwinkel θ repräsentiert die Lage eines Punktes P (x, y) längs jeder Linie, wo der Winkel cL konstant ist. So repräsentiert die Kurve in I¹Xg. 7»die durch 0-0° definiert ist, die Änderung in der Beleuchtung (relative Energie in Blendenwerten), wobei der Halbfeldwinkel θ längs der Linie gemessen wird, die in Fig. 6 mit 0-0 gekennzeichnet ist. Die anderen Kurven in Fig. sind in gleicher Weise den entsprechend identifizierten Linien in Fig. 6 zugeordnet. Ein positiver θ -Winkel in Fig. 7 repräsentiert die Beleuchtungsverteilung rechts der 0-i80°-Linie von Fig. 6, während ein negativer θ Winkel die Feldlage des Punktes repräsentiert, der links der 0-180°-Linie in Fig. 6 liegt. Die Änderung der Beleuchtung in Fig. 7 wird in Blendenwerten ausgedrückt, die die relative Intensität der verschiedenen Punkte auf der Hformalebene anzeigen, verglichen mit der durchgeführten Spitzenintensitätsmessung.

Sowohl in Fig. 6 als auch in Fig. 7 ist die Winkelverteilung der Beleuchtungsintensität, die durch den Elektronenblitz 20 verursacht wurde, asymmetrisch um die Projektionsachse PA, gemessen in wenigstens einer Bezugsebene, d. h. der Ebene, die durch Verlängerung der 0-180 -Linie in Fig. 6 senkrecht zur Normalebene in Fig. 5 erzeugt wurde und durch die Projektionsachse PA der Lichtquelle verläuft. Diese Bezugsebene ist demgemäß parallel zur allgemeinen Projektionsrichtung des Strahls, der durch den Elektronenblitz 20 erzeugt wird. Die Winkelintensitätsverteilung des Beleuchtungsstrahles des Elektronenblitzes 20 in der Bezugsebene (vgl. 0-I80⁰-Linie gemäß

Figo 7) fällt entsprechend dem Halbfeidwinkel auf einer Seite der Projektionsachse PA mit einer größeren Geschwindigkeit ab als auf der gegenüberliegenden Seite, so daß Punkte des Aufnahmegegenstandes₉ die vor der Kamera auf einer Seite der optischen Achse OA liegen, intensiver beleuchtet werden als gleichweit entfernte Punkte auf der anderen Seite der optischen Achse« Das heißt, die Punkte in Fig. 6 , die über der 90⁰-270°-Linie liegen, werden intensiver beleuchtet als die entsprechend verlaufenden Punkte unterhalb der 90°-270^o-Linie_o Demgemäß bewirkt.die asymmetrische Beleuchtungsverteilung, die durch den Elektronenblitz 20 hervorgerufen wird, eine Vergrößerung der Beleuchtung gegenüber Aufnahmeabschnitten gegenüber der 90°~270°-Horizontallinie, welche die obere Hälfte der Szene über der optischen Achse OA der Kamera repräsentieren, da Punkte in der oberen Hälfte der Szene intensiver zu beleuchten sind.

Die Intensität der Beleuchtimg, die durch den Elektronenblitz 20 erzeugt wurde und durch die grafischen Darstellungen gemäß Pig. 6 und 7 veranschaulicht wird, repräsentiert die Beleuchtungsvepteilung, die bei einem Aufnahmegegenstand unter der Annahme erhalten wird, daß die Kamera 10 in der normalen Aufnahme stallung gehalten wird. Aus der Information, di© sich aus Figo 6 und 7 ergibt, läßt sich leicht ableiten, daß der Beieuehtungsstrahl, der vom Elektronenblitz 20 geliefert wird, eine vorbestimmte Winkeldivergenz aufweist, die im wesentlichen dem Bildwinkel der Kamera entspricht, wenn der Elektronenblitz 20 auf der Kamera aufgesteckt oder dauerhaft in dieser eingebaut ist. Der Heflektor 24 des Elektronenblitzgerätes 20 bewirkt demgemäß eine Vergrößerung des Gesamtanteils von

Licht, welches auf die Aufnahmeszene auffällt, im 7ergleich mit der Menge des direkten Lichtes der Blitzröhre, die sonst die Aufnahmeszene beleuchten würde, wenn der
Reflektor 24 nicht vorhanden wäre. In Kombination mit der Versetzung der Blitzröhre wird eine asymmetrische Beleuchtungsverteilung erreicht, indem die Winkelverteilung des Lichtes verschoben wird, ohne die Gesamtwinkeldivergenz wesentlich zu ändern. Demgemäß wird die Beleuchtung, die durch den Elektronenblitz 20 erzeugt wird, in nützlicher Weise nach einer Stelle der Aufnahmeszene verschoben, wo wichtige Teile des Aufnahmegegenstandes am wahrscheinlichsten bei der Mehrzahl der Aufnahmen befindlich sind. Demgemäß wird der nützliche Bereich des Elektronenblitzes 20 im Vergleich mit Blitzen vergrößert, die bisher die Beleuchtungsverteilung bewirkten, wobei diese
symmetrisch um die optische Achse OA der Kamera herum angeordnet waren. Auf diese Weise wird eine Vergrößerung
des Bereichs erreicht, der mit einer verfügbaren Energiemenge, d. h. der Ladung des Kondensators, erreicht wird,
ohne daß zu diesem Zweck eine zusätzliche Leistung erforderlich wäre. Außerdem ergeben sich gewisse ästhetische
Vorteile, da es sehr wahrscheinlich ist, daß die wichtigsten Teile des Aufnahmegegenstandes im oberen Bereich der Aufnahmeszene liegen, so daß das Licht, welches durch den Elektronenblitz 20 geliefert wird, selektiv in jene Bereiche geschickt wird, wodurch sich eine bessere Beleuchtungsverteilung bei der Belichtung ergibt.

Die Art und Weise, mit der der Elektronenblitz 20 die Beleuchtungsverteilung gemäß !ig. 6 und 7 erzeugt, kann am
besten unter Bezugnahme auf Fig. 8, 9 und 10 erkannt werden. Hier ist schematisch der Pfad der Lichtstrahlen

dargestellt, die vom Mittelpunkt der Blitzröhre 26 nach unterschiedlichen Halbfeldpositionen P (X, Y) abgestrahlt werden und die durch den Winkel θ beseichnet sind«, nachdem die Lichtstrahlen von unterschiedlichen Abschnitten des Reflektors 24 reflektiert sind. Fig. 8 veranschaulicht, daß die kleineren Krümmungsradien des Heflektors 24, die in der Nähe des Scheitels des Heflektors 24 liegen, die austretende Strahlung der Blitzröhre 26 in Bereiche austreten lassen^ die in der Nähe der Projektionsachse PA liegen. Fig* 10 zeigt, daß der größte Krümmungsradius des Reflektors 24, der in der Nahe des offenen Endes des Reflektors 24 liegt, die Strahlung in der Bähe der extremen Ränder des Eamerasichtfeldes steuert, und die dazwischenliegenden Krümmungsradien bexcLrken gemäß Fig« 9 eine Strahlungssteuerung in Bereiche des Aufnahmegegenstandes zwischen dem extremen Kamerasichtfeld und der Mitte der Bildfläche,

Die Beieuchtungsintensität oder die Helligkeit an einem Punkt P (X, Y) auf der. Normalebene wird in der Vertikalen durch den V/inkel bestimmt, der durch das Bild der Blitzröhre 26, betrachtet im Heflektor 24 vom Punkt P (X₅, Y) aus5gespannt wird, plus dem Winkel, der direkt durch die Blitzröhre 26 ausgespannt xfird, wie durch den Punkt P (X, Y) erkennbar. Da die Blitzröhre 26 zylindrisch ist, verkleinert sich der direkt ausgespannte Winkel, wenn sich die Entfernung des Punktes P (X, Y) von der Achse PA vergrößert, während der Winkel des Bildes der Blitzröhre 26, welches vom Reflektor 24 reflektiert und in Figo 8, 9 und 10 mit θ_ bezeichnet ist. mit sich vergrößerndem Abstand von der Achse PA ansteigt= Daher wird die Größe des defokussierten Bildes der Blitzröhre 26_S gebildet durch

den Reflektor 24, an gegenüber der Achse versetzten FeIdpttnkten vergrößert, so daß die Intensität der Beleuchtung progressiv in gradueller Weise gemäß der ansteigenden Winkeldivergenz des Strahls, der vom Elektronenblitz 20 projiziert wird, vergrößert wird, wenn die Messung von der Reflektor-Symmetrieebene erfolgt, um natürliche Beleuchtungsverluste zu kompensieren, die sonst an jenen Punkten vorhanden wären, wenn der Reflektor 24- fehlt. Der Reflektor 24 bewirkt auch eine abrupte Verminderung der Intensität der Beleuchtung an Punkten der iTormalebene (Pig. 7)j die über und unter der normalen Zentralachse liegen, und diese Punkte entsprechen einer Winkeldivergenz, die über einem vorbestimmten Wert liegt, d. h. über dem Bildfeld der Kamera, wo keine Beleuchtung mehr erforderlich ist.

Die Versetzung der Blitzröhre 26 gegenüber der Symmetrieebene des Reflektors bewirkt, daß Licht, welches aus den Scheitelbereichen des Reflektors 24 kommt, asymmetrisch auf die Uormalebene um deren Zentralachse herum auffällt, ohne die Winkeldivergenz des projizierten Strahls über und unter der Symmetrieebene des Projektors wesentlich zu ändern. Die Ursache hierfür liegt darin, daß kleine vertikale Änderungen der Röhrenanordnung, d. h. eine Versetzung der Röhre, den Winkel θ_ mehr in den Scheitelbereichen des Reflektors 34 beeinflussen, wo die Reflexionsoberfläche der Röhre 26 am nächsten liegt. Die Röhrenversetzung beeinflußt das durch diese Abschnitte des Reflektors mit größerem Krümmungsradius und größerem Abstand von der Röhre 26 gesteuerte Licht nicht erheblich.

Auf diese Weise wird die Querschnittsgestalt des Reflektors 24 benutzt, um die Beleuchtungsverteilung in Vertikalrichtung der Normalebene, d. h. in Richtungen parallel zur X-Achse, zu steuern. Die Polynomgestalt des Reflektors 24 ist in spezieller Weise gewählt, weil hierdurch eine vollständige Steuerung über den örtlichen Krümmungsradius des Reflektors erreicht x*erden kann, und daher wird hiermit die Möglichkeit geschaffen, die örtliche Reflexion des Reflektors 24 in der Weise zu beeinflussen, daß die Reflexion sich progressiv graduell ändert, ohne Diskontinuitäten längs der Kurve. Die Polynomkurve ist so gestaltet, daß der Krümmungsradius mit sich vergrößerndem Abstand vom Scheitel des Reflektors 24 ansteigt _% so daß die Brechkraft des Reflektors 24 in vorbestimmter Weise mit sich vergrößerndem Abstand längs der Kurve vergrößert wird. Für eine solche Steuerung der Beleuchtungsverteilung ist es notwendig, daß die Polynomkurve, die den Reflektor 24 bildet, wenigstens von der Ordnung Drei ist. Wenn dies der Fall ist, hat sich gezeigt₉ daß die Beleuchtungsintensität nur kleine Diskontinuitäten zeigt, die visuell kaum feststellbar sind, wenn man die Bilder betrachtet, die mit einem solchen Elektronenblits 20 aufgenommen wurden.

Die Steuerung der Beleuchtungsintensität in Hori&ontalrichtung wird durch die zylindrische Fresnel-Linse 28 beeinflußt, die so angeordnet ist, daß sie Licht empfängt, welehes vom offenen Ende des Reflektors 24 austritt, und sie ist so aufgebaut, daß das Licht₉ welehes abgefangen id.rd, nach der Vertikalachse nach der !formalebene abgestrahlt wird (Linie 0-180° in Figo 6 oder X-Achse in Fig. 5), wie durch die Richtung der zwei Lichtstrahlen 60 und

62 in Fig. 3 angedeutet· Die Fresnel-Linse 28 ist derart angeordnet, daß die Beleuchtungsintensität zweier Szenenpunkte, die in entsprechender Weise auf beiden Seiten der Vertikalen angeordnet sind, um gleiche Anteile vergrößert wird, verglichen mit der Beleuchtungsintensität, die vorhanden wäre, wenn die Eresnel-Linse 28 fehlt, so daß die gesamte Beleuchtung der Szene weiter verbessert wird im Vergleich mit einem Reflektor, bei dem die !"resnel-Linse 28 fehlt. Die sich ergebende Winkelverteilung der Beleuchtung auf beiden Seiten der Vertikalen erfolgt symmetrisch.

Claims

rPatentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach Dipl.-Ing. Qünther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d Datum: 31- J Uli 1:··?1 Unser Zeichen: 17 244 / Patentansprüche

1.) Elektronenblitzgerät mit einer zylindrischen Blitzröhre und einem konkaven offenen Reflektor, der bilateral symmetrisch -um eine Ebene ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor über eine gegebene Breite eine konstante Querschnittsfläche in Form einer Polynomkurve x^enigstens der dritten Ordnung aufweist, deren Krümmungsradius und demgemäß deren Reflexionswinkel sich progressiv graduell ohne Diskontinuitäten über die Kurve ändert, wobei die Kurve so gestaltet ist, daß der Krümmungsradius mit sich vergrößerndem Abstand vom Scheitel ansteigt, so daß der Brechungswinkel des Reflektors in vorbestimmter Weise mit sich vergrößerndem Abstand längs der Kurve verkleinert wird, und daß die Blitzröhre im Reflektor in vorbestimmter Weise so angeordnet ist, daß ein Beleuchtungsstrahl vorbestimmter Winkeldivergenz, gemessen in der Reflektorsymmetrieebene und einer Ebene senkrecht hierzu abgestrahlt wird, um Punkte in jeder Ebene senkrecht zur Reflektorsymmetrieebene zu beleuchten, die von

der Blitzröhre entfernt -und innerhalb des divergierenden Winkels liegen, wobei sich eine vorbestimmte Beleuchtungsverteilung ergibt und der Reflektor bewirkt, daß das Licht von der Blitzröhre in der Weise reflektiert wird, daß die Beleuchtung über und unter einer Zentralachse in der Normalebene, die durch den Schnitt der Reflektorsymmetrieebene und irgendeiner Formalebene erhalten wird, progressiv graduell ansteigt, ohne Diskontinuitäten, gemäß der sich vergrößernden Winkeldivergenz des Strahles,gemessen von der Reflektorsymmetrieebene, wodurch die natürlichen Verluste der Beleuchtung kompensiert werden, die sonst an den gleichen Punkten bei Fichtvorhandensein des Reflektors auftreten, wobei abrupt eine Verminderung der Beleuchtungsintensität an Punkten der HOrmalebene über und unter der Formalebenenzentralachse auftritt, wobei diese Punkte einem Divergenzwinkel kleiner als ein vorbestimmter Wert entsprechen.

2. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Zylinderlinse vorbestimmter Brechkraft vorgesehen ist, die das Licht empfängt, welches vom offenen Ende des Reflektors austritt, und deren Krümmungsachse senkrecht zur Symmetrie ebene des Reflektors verläuft, daß die Zylinderlinse die Winkeldivergenz des Beleuchtungsstrahles, gemessen in Ebenen parallel zur Symmetrieebene des Reflektors, verkleinert, um die Beleuchtungsintensität zu erhöhen, so daß Punkte in der Formalebene auf beiden Seiten der Achse senkrecht zur Formalebenenzentralachse, die durch die Mitte der

Horns al ebene verläuft, intensiver beleuchtet werden als bei Nichtvorhandensein der Zylinderlinsen,,

3. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Zylinderlinsen als Fresnel-Linsen ausgebildet sind.

4. Elektronenblitzgerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polynomkurve eine Kurve sechster Ordnung folgender Form ist:

⁷ ⁼ Σ.

n=0

wobei y und χ jeweils die abhängige bzw. unabhängige Variable in einem Cartesischen Koordinatensystem darstellen, und die Ausdrücke A_ die Koeffizienten des Polynoms darstellen.

5. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Koeffizienten der Polynomkurve sechster Ordnung durch folgende Werte gegeben sind:

A₀ = 0,000999
A₁ = -0,90182248
A₂ = 4,8411086

A₃ = -14,130211
A₄ * 29,164005
A₅ = -30,30235
A₆ = 12,00036 ,

wobei das Polynom in einem Cartesischen Koordinatensystem beschrieben ist, welches um 45 ° gedreht ist.

6. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittelachse der Blitzröhre gegenüber der Symmetrieebene des Reflektors derart versetzt ist, daß Licht, welches allgemein vom Scheitelbereich des Reflektors reflektiert wird, eine asymmetrische Intensitätsverteilung auf der Normalebene bewirkt, wobei die Beleuchtung über der Zentralachse vergrößert wird, ohne daß die Winkeldivergenz des produzierten Strahles wesentlich geändert wird, und daß die Lichtverteilung seitlich der vertikalen Mittelebene im wesentlichen gleich ist.