DE4420637A1 - Optische Abbildungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Abbildungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Foto-, Film- und Videokameras mit einer derartigen Abbil­ dungsvorrichtung und Abwandlungen hiervon.

Bei bekannten Kameras, insbesondere bei Kleinbild-Spiegelreflexkameras wird das Bild eines zu fotografierenden Objekts mit Hilfe einer optischen Abbildungsvorrich­ tung auf einen Film oder eine andere lichtempfindliche Schicht, beispielsweise einen CCD-Sensor, abgebildet. Die Abbildungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Objektiv und beinhaltet außerdem einen Verschluß. Die Belichtungsintensität des Films wird durch die Belichtungszeit (Zeit des geöffneten Verschlusses) und die Blendenstellung des Objektivs eingestellt. Belichtungszeit und Blende werden bei modernen Kameras häufig automatisch aufgrund der von einem Belichtungsmesser gemessenen Helligkeitswerte des Objekts eingestellt. Manche Kameras weisen Be­ lichtungsmesser auf, welche nicht nur die Durchschnittshelligkeit des Objekts mes­ sen, sondern selektiv die Helligkeit einzelner Bildbereiche. Aus den gemessenen Werten wird dann nach bestimmten Algorithmen (z. B. Integralmessung, mittenbe­ tonte Integralmessung, Selektivmessung usw.) ein Mittelwert gebildet.

Sämtliche bekannten Kameras dieser Art verfügen zwar über ein kompliziertes Be­ lichtungsmeß- und Auswertesystem, bilden jedoch aus den gemessenen Helligkeits­ daten immer nur einen einzigen Mittelwert, mit dem dann das gesamte Bild durch geeignete Einstellung von Belichtungszeit und Blende belichtet wird. Bei kontrast­ reichen Objekten führt dies zwangsläufig dazu, daß die helleren Bildbestandteile überbelichtet und/oder die dunkleren Bildbestandteile unterbelichtet werden. Soll beispielsweise ein Portrait vor einem hellen Hintergrund wie Schnee oder Meer auf­ genommen werden, führt dies bei Selektivmessung auf das Gesicht zu einer Über­ belichtung des Hintergrunds und bei Integralmessung zu einer Unterbelichtung des Gesicht es.

Es besteht daher die Aufgabe, eine derartige optische Abbildungsvorrichtung so wei­ terzubilden, daß auch kontrastreiche Objekte zufriedenstellend abgebildet werden.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Verwendungshinweise und Abwandlungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung, welche eine schematische Darstellung der Abbildungsvorrichtung zeigt, näher beschrieben.

Die optische Abbildungsvorrichtung ist beispielsweise in einer Kleinbild-Spiegelreflex­ kamera an sich bekannter Art integriert. In der Zeichnung fehlen jedoch sämt­ liche für das Verständnis der Erfindung unwesentliche Bestandteile, insbesondere also das Gehäuse, die Belichtungsmeßvorrichtung, der Spiegelmechanismus, der Ver­ schluß und die Filmführung.

Der optische Strahlengang 1, über welchen ein Objekt 3 auf einen Film 4 abgebildet wird, ist gestrichelt dargestellt. Die Abbildung erfolgt über ein Objektiv 14, von welchem aus Vereinfachungsgründen nur eine Linse schematisch dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt schematisch die Abb. 2 eines dunklen Gesichts 3 vor einem hellen Hintergrund.

Zum Zwecke des Kontrastausgleiches befindet sich im Strahlengang 1 zwischen dem Objektiv 14 und der Filmebene 4 ein senkrecht zum Strahlengang 1 orientiertes Flüssigkristallpaneel 6, welches eine matrixförmige Strukturierung aufweist. Derar­ tige Flüssigkristallpaneele sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Flüssigkristal­ lanzeigen wohlbekannt. Ein Paneel besteht im wesentlichen aus zwei Glasplatten, welche zwischen sich einen Flüssigkristall einschließen. Die Innenseiten jeder Glas­ platte weisen parallele Streifen aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) auf und die Glasplatten sind um 90° zueinander versetzt randseitig miteinander verklebt. Hierdurch ergibt sich eine Matrixanzeige mit n × m Matrixelementen, wobei n die Anzahl der Spalten und m die Anzahl der Reihen ist. Die Ansteuerung derartiger Matrix-Flüssigkri­ stallelemente ist beispielsweise in der grundlegenden Arbeit von P. M. Alt und P. Pleshko in IEEE Transactions on Electron Devices ED-21, 146 (1974) beschrieben. Es existieren eine Reihe elektrooptischer Flüssigkristalleffekte, welche in derartigen Matrixanzeigen eingesetzt werden können; eine Übersicht gibt R. S. McEwen in Journal of Physics E: Scientific Instruments, 20, 364 (1987). Je nach verwendetem Effekt müssen Polarisatoren, Orientierungsschichten und weitere Hilfsmittel verwen­ det werden, wobei Effekte, die keine Polarisatoren benötigen, bevorzugt sind, wenn eine möglichst hohe Lichtstärke erzielt werden soll. Flüssigkristallpaneele mit Po­ larisatoren reduzieren zwangsläufig die Lichtempfindlichkeit der Anordnung, da sie immer einen Teil des Lichtes absorbieren. Um die volle Lichtstärke einer Kamera zu bewahren, kann das Flüssigkristallpaneel aus dem Strahlengang 1 herausschwenkbar angeordnet werden.

Die Ansteuerung des Flüssigkristallpaneels 6 erfolgt über eine Zentraleinheit 7, wel­ che mit einer Belichtungsmeßvorrichtung 8 gekoppelt ist. Diese erhält als Eingangs­ signale die Meßwerte 13 einer Vielzahl von Belichtungssensoren über die Helligkeit einzelner Bestandteile des Bildes. Bereits jetzt weisen moderne Kameras bis zu 16 Belichtungssensoren auf, teilen also das Bild in eine 4 × 4 - Matrix auf. Zur ma­ nuellen Ansteuerung des Flüssigkristallpaneels 6 ist darüberhinaus eine manuelle Einstellvorrichtung 10 vorgesehen.

Die optische Abbildungsvorrichtung arbeitet in einer Kleinbild-Spiegelreflexkamera wie folgt:

Visiert man mit der Kamera ein bestimmtes Objekt 3 an und tippt auf den Auslöser, so werden zunächst die Belichtungsmeßvorrichtung 8 und die Zentraleinheit 7 akti­ viert. Die Belichtungsmeßvorrichtung 8 mißt über (nicht dargestellte) Sensoren die Objekthelligkeit in verschiedenen Bereichen; die Ausgangssignale dieser Sensoren werden der Belichtungsmeßvorrichtung 8 als Eingangssignale 13 zugeführt. Anstatt - wie bei herkömmlichen Kameras - einen Mittelwert zu bilden, leitet die Belich­ tungsmeßvorrichtung 8 diese Meßwerte 13 der Zentraleinheit 7 zu, welche diejenigen Stellen des Flüssigkristallpaneels 6 aktiviert, an denen eine zu hohe Objekthelligkeit anliegt. Die Abdunkelung kann dabei in Intensität und Ort für die verschiedenen Bildbereiche schwanken. Im vorliegenden Beispiel wird das zu fotographierende Ge­ sicht 3 nicht abgedunkelt, während der helle Hintergrund stark abgedunkelt wird. Die räumliche Auflösung der Anordnung hängt zum einen von der Anzahl der Senso­ ren und zum anderen von der Anzahl der Matrixelemente 5 des Flüssigkristallpaneels 6 ab. Im Idealfall sind genausoviele Sensoren vorhanden wie Matrixelemente 5, so daß jeder Sensor ein Matrixelement ansteuert. Die Belichtungsmeßsensoren können auch baulich mit den einzelnen Matrixelementen 5 des Flüssigkristallpaneels 6 ver­ bunden sein.

Die maximale Abdunkelung der hellsten Bild- bzw. Objektbestandteile richtet sich nach dem maximalen Kontrastumfang des verwendeten Films. Bei Diafilmen liegt dieser in der Größenordnung 1 : 1000, bei Negativfilmen bei etwa 1 : 40. Die Zentral­ einheit 7 steuert in Kenntnis dieses maximalen Kontrastumfangs das Flüssigkristall­ paneel 6 so an, daß die hellsten Bildbestandteile gerade so weit abgedunkelt werden, daß der Kontrastumfang ausgeschöpft wird. Hierdurch werden wenig kontrastrei­ che Objekte überhaupt nicht beeinflußt und eine zu starke Beeinflussung des Bildes mit der Folge flauer Kontraste wird vermieden. Der maximale Kontrastumfang, also der Quotient der Helligkeiten der hellsten und dunkelsten Bereiche 9 bzw. 11 des Bildes 3 kann über eine manuelle Einstellvorrichtung 12 eingestellt oder über eine Codierung auf der Filmhülle automatisch, ähnlich wie die DX-Codierung der Filmempfindlichkeit, eingestellt werden.

Darüberhinaus ist eine weitere manuelle Einstellung 10 an der Zentraleinheit 7 vorgesehen, über welche das Flüssigkristallpaneel 6, unabhängig von den Belich­ tungsmeßsensoren, manuell einstellbar ist. Hierbei sind sämtliche Matrixelemente 5 bezüglich der Intensität der Abdunkelung getrennt einstellbar. Die manuelle Einstel­ lung 10 kann als Schnittstelle zu einem Computer ausgebildet sein, an welchen über geeignete Software bestimmte Abdunkelungen einstellbar und automatisierbar sind. Diese Anwendung ist insbesondere für Studiofotographen von Vorteil, weil weniger Wert auf genaue Ausleuchtung gelegt werden muß, sondern die Lichtverhältnisse durch gezielte Abdunkelung innerhalb der Kamera eingestellt werden können.

Die Intensität der Abdunkelung nimmt vorzugsweise für jeden abgedunkelten Be­ reich 9 zum Rande dieses Bereichs 9 hin ab, wobei die Abnahme einer Gaußschen Glockenkurve entsprechen kann. Hierdurch werden plötzliche Übergänge zwischen abgedunkelten und nichtabgedunkelten Bereichen vermieden.

Die Erfindung wurde anhand einer Kleinbild-Spiegelreflexkamera beschrieben, sie ist jedoch auch bei Film- oder Videokameras anwendbar. Bei Videokameras, welche mit einem elektronischen Bildsensorarray (z. B. CCD-Array) arbeiten, läßt sich das Flüssigkristallpaneel 6 auch durch eine Vorrichtung zur selektiven Steuerung der Empfindlichkeit einzelner Bereiche des Bildsensorarrays ersetzen, was bei fotogra­ phischen Filmen selbstverständlich nicht möglich ist.

Die Erfindung kann schließlich in einem Vergrößerungsgerät verwendet werden, wo­ bei in diesem Fall die Helligkeitsmessungen entweder durch einen eingebauten Be­ lichtungsmesser simultan an mehreren Bildstellen oder durch einen einzigen Sensor sukzessive an mehreren Bildstellen gemessen werden.

Claims (12)

1. Optische Abbildungsvorrichtung mit einem verschließbaren Strahlengang (1) zur Erzeugung eines Bildes (2) eines Objekts (3) auf einer lichtempfindlichen Schicht (4), dadurch gekennzeichnet, daß sie elektrisch einstellbare Mittel (6) zur selektiven Abdunkelung einzelner Bereiche des Bildes (2) aufweist.

2. Optische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die einstellbaren Mittel (6) ein im wesentlichen matrixförmig struk­ turiertes, durch elektrische Ansteuerung einzelner Matrixelemente (5) in ein­ zelnen Bereichen abdunkelbares Flüssigkristallpaneel (6′) umfassen, welches im wesentlichen senkrecht zum Strahlengang (1) orientiert ist.

3. Optische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine manuelle Einstellvorrichtung (10) für die einstellbaren Mit­ tel (6) bezüglich Ort und Intensität der Abdunkelung vorgesehen ist.

4. Optische Abbildungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zentraleinheit (7) zur Ansteuerung der einstellbaren Mittel (6) vorgesehen ist, sowie eine Belichtungsmeßvorrichtung (8), welche der Zentraleinheit (7) Meßwerte (13) über die Helligkeit einzelner Bereiche des Bildes (3) zuführt, und die hellen Bereiche (9) des Bildes (3) durch die einstellbaren Mittel (6) stärker abgedunkelt werden als die dunklen Bereiche (11) des Bildes (3).

5. Optische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zentraleinheit (7) die hellen Bereiche (9) des Bildes (3) gerade so stark abdunkelt, daß der Quotient der Helligkeiten der hellsten (9) und dun­ kelsten (11) Bereiche des Bildes (3) einen Maximalwert nicht überschreitet.

6. Optische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß eine manuelle Einstellvorrichtung (12) für den Wert des Quotienten vorgesehen ist.

7. Optische Abbildungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Abdunkelung für jeden abgedunkelten Bereich (9) zum Rande dieses Bereiches (9) hin kontinuierlich abnimmt.

8. Optische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß Abnahme der Intensität etwa einer Gaußschen Glockenkurve ent­ spricht.

9. Foto-, Film- oder Videokamera, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine op­ tische Abbildungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche auf­ weist.

10. Vergrößerungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es eine optische Abbil­ dungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist wobei das Objekt (3) der zu vergrößernde Film ist.

11. Foto-, Film- oder Videokamera nach Anspruch 9 bzw. Vergrößerungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch einstellbaren Mittel (6) aus dem Strahlengang (1) herausschwenkbar sind.

12. Videokamera in Abwandlung von Anspruch 9 mit einem elektronischen Bild­ sensorarray, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der einstellbaren Mit­ tel (6) zur selektiven Abdunkelung einzelner Bildbereiche Mittel zur selektiven Steuerung der Empfindlichkeit einzelner Bereiche des Bildsensorarrays vorhan­ den sind.