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Vorrichtung zum Prüfen der Helligkeitswerte von photographisch aufzunehmenden
Bild- und Filmszenen mittels eines elektrooptischen Bildabtasters Für die Prüfung
der Helligkeitswerte von photographisch aufzunehmenden Bild- und Filmszenen hat
man b!ereits die Verwendung von Hilfsgeräten vorgeschlagen, welche, etwa nach dem
Vorbilde leines Fernsehsenders, das anvisiert Bildfeld in nebeneinanderiiegenden
Bildzeilen punkteise abtasten und die hierbei im Kreise des verwendeten lichtempfindlichen
Organs entstehenden Stromschwankungen in geeigneter NVeise anzeigen oder aufzeichnen.
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In diesem Zusammenhang dürfte sich allerdings die Aufnahme leines
Raegistrierstreifens gewohnter Art kaum empfehiea, da dann die Zuordnung der aufgenommenen
Registrierpunkte zu den einzelnen Bildpunkten viel zu mühsam und zeitraubend würde,
um eine praktische Verwendung derartiger Geräte im Aufnahmebetrieb zuzulassen. Man
hat daher vorgeschlagen, in diesem Falle lediglich den größten, den kleinsten sowie
den mittleren Wert der bei einer elektrooptischen Abtastung gemessenen Helligkeiten
aufzuzeichnen, um auf diesem Wege beurteilen zu können, ob der Gradationsumfang
der verfügbaren photographischen Schicht zur Wiedergabe aller Bildtöne ausreicht,
und um durch passende Blendenwahl den gemessenen mittleren Helligkeitswert in die
Mitte der Gradationskurve zu verlegen.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine solche Grenz-
und Mittelwertbestimmung den Bedürfnissen der praktischen Aufnahmetechnik noch keineswegs
genügt, da sie in der Praxis häufig zu völlig falscher Belichtungswahl führt. So
müssen z.B. größere Flächen mit angenähert einheitlichem, entweder dunklem, z. B.
ein neutraler Hintergrund, oder hellem Ton, z. B. größere Flächen wolkenlosen Himmels,
zu einer Verschiebung des Mitteiwertes nach unten bzw. nach oben hin führen, obwohl
ihr flächenmäßiger Anteil am Bildfeld offenbar für die Wahl der geeigneten Belichtung
photographisch ohne jede Bedeutung ist. Andererseits können einzelne Stellen, z.
B. Sonnenreflex-e, oder einzelne dunkle Stellen, z. B. ein schwarzer Samtrock,
die
Spanne zwischen den Grenzkon trasten übermäßig groß machen und so Veranlassung dafür
geben, daß man zu photographischen Verhältnissen übergeht, welche die in den mittleren
Bereichen liegenden, bildmäßig im Einzelfalle vielleicht viel wichtigeren Kontraste
völlig flau gestalten. Grundlage der Erfindung bildet daher die Erkenntnis, daß
es für die richtige Wahl der Belichtung und die zwieckentsprechende Korrektur der
Ausieuchtungsverhältnisse in der praktischen.Aufnahmetechniklda.rauf ankommt, die
Zuordnung der einzelnen Helligkeitslverte zu den einzelnen Bildpunkten auf den ersten
Blick erkennbar zu machen; denn nur dann besitzt der Kameramann die Möglichkeit,
unter bewußter Vernachlässigung bildmäßig unrvichtiger Kontraste auf Grund von Meßergebnissen
eine den künstlerischen Bedürfnissen entsprechende Kontrastgestaltung in den bildwichtigen
Teilen des Bildfeldes herbeizuführen.
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Die entscheidende Schwierigkeit bei der Lösung dieser Aufgabe besteht
darin, die Helligkeitswerte der einzelnen Bildelemente so aufzuzeichnen, daß die
Zuordnung der Aufzeichnungen zu den entsprechenden Bildstellen keiner mühsamen Auswertung
von unübersichtlichen Diagrammen bedarf, sondern auf den ersten Blick erkennbar
wird. Dieses Ziel wird nach der Erfindung bei einer Vorrichtung zum Prüfen der Helligkeitswerte
voll photographisch aufzunehmenden Bild- und Filmszenen mittels eines elektrooptischen
Bildabtasters, der das anvisiert Bildfeld in nebeneinanderliegenden Bildzeilen punktweise
abtastet, dadurch erreicht, daß die Helligkeitswerte innerhalb von zeilenförmigen
Registrierfeldern aufgezeichnet werden, deren Länge zur Breite im gleichen Verhältnis
steht, wie die Länge zur Breite der abgetasteten Bildzeile. Hierdurch gewinnt man
die Möglichkeit, die Registnerfelder zu einer Fläche zusammenzufügen, deren Format
dem Format des Bildfeldes geometrisch ähnlich ist. Der zu einem gegebenen Bildelement
gehörige Aufzeichnungspunkt findet sich dann auf dieser Fläche mit einem Blick,
weil er jeweils in demjenigen Flächenelement liegen muß, welches sich zu dem fraglichen
Bildelement in geometrisch korrespondierender Lage befindet.
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Um Zeitverluste durch das Zusarmnensetzen der Registrierfelder zu
vermeiden, empfiehlt es sich gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung. die Aufzeichnung
der gemessenen Helligkeitswerte von vornherein in nebeneinanderliegenden Zeilen
einer Aufzeichnungsfläche vorzunehmen, deren Format dem Bildformat einer mit dem
Bildabtaster verbundenen optischen Betrachtungsvorrichtung entspricht. Benutzt man
hierbei die zweck mäßig durchsichtige Aufzeichnungsfläche während oder nach der
Aufzeichnung gleichzeitig als Mattscheibe der Betrachtungsvorrichtung. so kommen
die Aufzeichnungen unmittelbar in Deckung mit dem in der Betrachtungs vorrichtung
erkennbaren Bilde, so daß es für die Zuordnung der Riegistrierpunkte zu den einzelnen
Bildelementen überhaupt keiner gedanklichen Arbeit mehr bedarf. Bedient man sich
überdies eines Kathodenstrahlschreibers als Aufzeichnungsvorrichtung, so kann man
dessen Fluoreszenzschirm gleichzeitig als Mattscheibe für das Bild der Betrachtungsvorrichtung
benutzen und auf diesem Schirm dann alle Veränderungen des Bildes, etwa wie in einer
Spiegelreflexkamera, gleichzeitig bildlich und in ihrer Helligkeitsregistrierung
ver folgen.
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand der beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert.
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Innerhalb dieser Zeichnungen stellt Fig. 1 ein Prüfgerät mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung dar, Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem endlosen Blendenband, das
zur Bildzerlegung dient.
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Fig. 2a zeigt einen Ausschnitt aus einem abgeänderten Bil dzeriegerband.
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Fig. 3 gibt die Aufzeichnungsfolge auf einem ,erfindungsgemäß unterteilten
Aufzeichnungsblatt wieder.
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Fig. 4 zeigt die entsprechende Einteilung der Mattscheibe des in
Fig. 1 dargestellten Gerlites.
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Fig. 3 zeigt ein besondersartiges Punkt schreibermeßwerk, das die
gleichzeitige Aufzeichnung mehrerer Kurven in parallelen Registrierstreifen ermöglicht.
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Fig. 6 zeigt Einzelheiten der Schaltung des in Fig. 3 dargestellten
Meßwerkes.
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Fig.7 gibt eine Aufzeichnungsfolge derjenigen Art wieder, welche
man mit einem Punktschreiber nach Fig. 5 erhäh.
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Fig. 8 stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung dar, bei welcher
eine Kathodenstrahlröhre als Aufzeichnungsgerät dient, während Fig. 9 die spezielle
Schaltung dieser Katho denstrählröhre erläutert.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung
trägt an der Vorderwand ihres Gehäuses 1 zwei parallel stehende Objektive 2 und
3, von denen das Objektiv 2 über den Spiegel 4 auf der Matt scheibe 5 ein Bild des
zu prüfenden Bildausschnittes entwirft. Das Objektiv 3 wirft ein hiermit praktisch
genau übereinstimmendes Bild auf einen umlaufenden Blendenträger, der von dem endlosen
Band 6 gebildet wird.
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Hinter dem Blendenband 6 ist eine Photozelle 7 angeordnet; diese erhält
in jedem
Augenblick stets nur von demjenigen Bildelement Licht,
das von einem Ausschnitt des Blendenbandes 6 jeweils freigegeben wird.
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Die Anordnung entspricht also in ihrer Wirkungsweise etwa einem Nipkowschen
Bildzerleger. In den Strahlengang hinter dem Blendenband 6 kann eine Sammellinse
8 eingeschaltet sein.
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Die Photozelle 7 steuert über entsprechende Verstärker ein Schreibgerät
9, dessen Zeiger 1 1 mit der Schreibspitze 10 über ein Aufzeichnungsband 12 2 geführt
wird. Dieses Band besteht am besten aus einem Papierstreifen.
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Es wird von der Vorratsrolle 13 üb:er die Schreibwalze I4 geführt
und tritt dann oben aus dem Gehäuse 1 aus. Der Deckel des Gehäuses 1 bildet einen
Tisch für die Auswertung der Meßergebnisse. Da der Meßstreifen unmittelbar neben
der Mattscheibe erscheint, lassen sich seine Aufzeichnungen leicht und rasch den
einzelnen Zonen des auf der Mattscheibe erscheinenden Projektionsbildes zuordnen.
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Ein Ausschnitt des umlaufenden Blendenbandes 6 ist in Fig. 2 dargestellt.
Man erkennt, daß die Ausschnitte 15, I6 im Abstande einer Zeilenlänge angeordnet
und jeweils um eine Zeilenbreite gegeneinander versetzt sind Ihre Anordnung entspricht
also dem aus der Fernseiitechnik bekannten Prinzip der Nipkowscheibe.
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Die Zahl und Größe der Ausschnitte richtet sich nach der gewünschten
Unterteilung des Bildfeldes in getrennt zu prüfende Meßzonen. Eine allzu feine Unterteilung,
bei spielsweise in mehr als zehn parallele, getrennt abzutastende Bildzeilen dürfte
im allgemeinen überflüssig sein; vielmehr genügt schon ein geringeres Auflösungsvermögen
bei weitem und lermöglicht mit einfachen Mitteln (kleiner Verstärker) eine sehr
viel raschere Prüfung.
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Fig. 3 zeigt einen Schreib streifen, auf dem die Helliigkeitswerte
der einzelnen Zonen fortlaufend aufgezeichnet sind. Am Rand des Streifens 12 ist
,eine aufgedruckte Einteilung vorgesehen, die sich zweckmäßig gemäß Fig. 4 in entsprechender
Weise auch auf der Mattscheibe 5 wiederholt. Um die Auswertung des Streifens 12
zu erleichtern, kann man diesen lentlang den stark ausgezogenen Vordrucksdtrichen
zerschneiden und auf die (in Fig. 4 verkleinert dargestellten) entsprechenden Felder
der Mattscheibe legen. Sie liegen dann in Deckung mit der jeweils zugeordneten Bildzeile
des auf der Mattscheibe erscheinenden Proj ektionsbildes.
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Fig. 5 zeigt die wichtigsten Einzelheiten eines andersartigen Meßgerätes,
das als Punktschreiber ausgebildet ist und die gleichzeitige Aufzeichnung mehrerer
Kurvenzüge in parallelen Streifen des Registrierbandes gestattet. lim mehrere Kurven
mit ein und demselben Meßgerät in nebeneinanderliegenden Zeilen aufzuzeichnen, ist
les erforderlich, den Nullpunkt des Meßgerätes beim Übergang von einer Zeile zur
nächsten jeweils genau um eine Zeilenbreite zu verschieben. Mechanische Hilfsmittel
für ;eine solche stufenweise Nullpunktsverschiebung werden in der Praxis sehr kompliziert.
Erzeugt man die Nullpunktsverschiebung mittels einer stufenweise ansteigendem Stromdurchgang
unterworfenen Hilfswicklung, so bedarf man zum Betriebe einer absolut konstanten
Ausgangsspannung. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung trägt das Meßwerk
daher auf seiner Achse I; oberhalb der Richtfeder 18 außer dem Meßrähmchen 19 noch
ein getrenntes Ablenksystem, das als Quotientenmesser ausgebildet ist und ein zusätzliches
Drehmoment auf die Achse 17 ausübt, welches von Schwankungen der Betriebsspannung
unabhängig ist. Die Spulen 22 und 23 dieses Quotientenmessers sind in einem festen
Winkel zueinander augeordnet und liegen zwischen den Polschuhen 24 und 25 eines
permanenten Magneten. Wer den dem Isreuzspulsystem zwei in bestimmtem Verhältnis
zueinanderstehende Spannungen zugeführt, so entspricht das erzeugte Drehmoment dem
Quotienten dieser Spannungswerte. ! Man erreicht also mit verhältnismäßig einfachen
Mitteln eine hohe Gleichmäßigkeit der Zeilenverschiebung.
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Die genaue Einhaltung des Zeilenabstandes ist deshalb notwendig,
weil jeder Fehler seiner absoluten Größe das aufgezeichnete Meß ergebnis verfälschen
würde. Es empfiehlt sich im übrigen, den Skalenumfang jeder Einzelaufzeichnung entsprechend
der Zeilenbreite zu wählen, um Überschneidungen der aufgezeichneten Kurven zu vermeiden.
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Mit der Achse 17 ist ein elastischer Zeiger 26 verbunden, der in
üblicher Weise durch Gegengewichte 27 ausbalanciert ist und vom Fallbügel 28 periodisch
auf die (nicht gezeichnet) Schreibfläche gedrückt wird. Die Aufzeichnungsfläche
besteht in diesem Falle aus einem breiteren Papierband, das gemäß Fig. 7 durch Aufdrucke
in mehrere parallele Zonen (1 bis VI) unterteilt ist.
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Fig. 6 zeigt die Schaltung des Quotientenme.urerk1es 22, 23. Der
Spule 22 wird die Spannung einer Stromquelle 29 unmittelbar zugeführt, während die
Spule 23 über einen Umschalter 30 und den Spannungsteiler 3 In dessen Anzapfungen
an Kontakten 32 liegen, an stufenweise ansteigende Spannungen gelegt wird.
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Werden die Spannungen für die Spule 23 im Gleichtakt zur Bewegung
des Bildabtasters (6) und zur Betätigung des Fallbügeis (28)
stufenweise
gesteigert, so ergibt sich eine Aufzeiclulungsfolge gemäß Fig. 7. Nach jeder Aufzeichnung
eines Meßpunktes wandert der Zeiger unter der stufenweise geänderten Einwirkung
des vom Quotientenmeßwerlv ausgeübten Drehmoments um eine Zeilenbreite nach rechts
und zeichnet nacheinander in jeder Registerzeile(I bis VI) einen Meßpunkt auf.
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Läuft das Aufzeichnungsband gleichmäßig von unten nach oben, so liegen
die einzelnen Meßpunkte der Zeilen I bis VI in der Ablaufrichtung um einen bestimmten
Betrag gegeneinander versetzt, geben jedoch jeweils den IIelligkeitsmittelwert des
betrefi:enden Planquadrats wieder und könnten anschließend in Richtung der Registrierzeiten
(I bis VI) leicht zu Isurven verbunden werden.
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Für die Praxis ist es natürlich angenehmer, eine Aufzeichnung zu
erhalten, innerhalb deren die zusammengehöngen Registrierpunkte sich schon für das
Auge zu einer Kurve verbinden. Eine solche Aufzeichnung kann man mit einer Anordnung
nach Fig. 5 und 6 dadurch erhalten, daß man innerhalb jedes Planquadrats mehrere,
in der Vorschubrichtung des Papierbandes gegeneinanderversetzte Registrierpunkte
aufzeichnet. Dies wir durch Anwendung eines Bildzerlegers 6 erreicht, dessen vorzugsweise
rechteckigen Ausschnitte in der Ablaufrichtung die doppelte oer mehrfache Abmessung
besitzen, wie in der hierzu senkrechten Richtung. Einen Ausschnitt aus einem solchen,
natürlich dann mit einer entsprechend größeren Zahl von Ausschnitten ausgerüsteten
und entsprechend verlängerten Bildzerlegerbandes zeigt Fig. 2a.
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Eine Aufzeichnung nach Fig. 7, die mit dem Projektionsbild deckungsfähig
ist, ermöglicht eine besonders einfache Zuordnung der einzelnen A$el3punl;te bzw.
R,egistrierkurven zu den Zonen des der Betrachtung unterworfenen Bildfeldes, wenn
man das Bild und die Aufzeichnung für das Auge zur Deckung bringt.
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Die einzelnen Kurven erscheinen dann innerhalb der jeweils zugehörigen
Bildzone. Man erreicht dies am besten, indem man den Papierstreifen nach erfolgter
Aufzeichnung unmittelbar an die Stelle der Mattscheibe 5 (Fig. 1) bringt. Bei Verwendung
eines geeigneten Aufzeichnungspapiers wirkt dies dann selbst als Mattscheibe.
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Es ist natürlich nicht notwendig, für die Erzeugung des Mattscheibenbildes
und des elektrooptisch abgetasteten reellen Bildes getrennte Objektive 2, 3 zu verwenden.
Vielmehr kann man diese beiden Bilder auch unter Anwendung irgendeiner Stralilenteilung
durch ein gemeinsames Objektiv erzeugen.
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Die mechanische Aufzeichnung einer Reihe von Kurvenzügen ist wegen
der Trägheit des Schreibwerkes stets mit erheblichen ZeitverlusLen verbunden, die
in der kinematograyhischen Aufnahmetechnik störend wirken könnten. Dies gilt vor
allem, wenn die gewonnenen Prüfungsresultate eine Korrektur der Szenenausleuchtung
erforderlich machen, deren Resultat dann erneut überprüft werden muß, bevor zur
Aufnahme geschritten werden kann.
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Dieser Nachteil läßt sich durch ein Gerät beseitigen, dessen Aufzeichnungsvorrichtung
aus einer Kathodenstrahlröhre besteht. Ein solches Gerät ist in Fig. 8 schematisch
dargestellt.
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In dem Gehäuse 33 ist eine Kathodenstrahl röhre 34 so angeordnet,
daß ihr plan ausgeführter Schirm 35 in einem Ausschnitt der Deckplatte erscheint
und durch einen Schacht 36 beobachtet werden kann. Der Scliirin 35 steht schräg
zum Gang des Kathodenstrahles und dient gleichzeitig als Mattscheibe des Betrachtungssystems,
welches aus dem Objektiv 37, dem Spiegel 38 und diesem Schirm 35 bestellt. Ein zweites
Objektiv 39 -entwirft ein reelles Bild des betrachteten Bildfeldes auf dem Blendqenbandzo,
welches ähnlich wie in Fig. 2 ausgebildet ist, jedoch entsprechend der höheren Abtastgeschwindigkeit
wesentlich schneller, z. B. mit 3000 Umläufen je Minute, umläuft. Die Ausschnitte
des Blendenbandes werden hierbei zweckmäßig als schmale Schlitze ausgebildet, deren
Breite einer Aufzeichnungszeile entspricht und deren Schmalseite in der Ablaufrichtung
liegt. Hinter dem Band 40 steht eine große Photozelle 4I, welche das Licht, das
durch die Ausschnitte tritt, unmittelbar auffängt.
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Die Schaltung des Gerätes ist schematisch in Fig. 9 dargestellt.
Die von der Photozelle 41 abgegebene Spannung wird über einen Verstärker 42 den
Ablenkplatten 43 der Kathodenstrahlröhre 34 zugeführt. In gleichen Ebenen mit diesen
Platten 43 liegt ein zweites Plattenpaar 44, dem über einen Umschalter 46 im Takte
des Umlaufes der Abtastvorrichtung 40 wechselnde Spannungen zugeführt werden, die
einem Spannungsteiler 47 entnommen sind. Der Antriebsmotor 48 wird zweckmäßig auch
für den Antrieb des Blendenbandes verwendet und betätigt einen weiteren Umschalter
49, der zur Synchronisierung einer Kippschaltung dient, welche an den Ablenkplatten
45 liegt.
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Die genannte Kippschaltung besteht in bekannter Weise aus einem gasgefüllten
Glühkatnodenrohr 50 mit Parallelkondensator 51 und Vorschaltwiderstand 52. Das Gitter
der Entladungsröhre 50 ist über die Sekundärwickhing eines Transformators 53 und
eine negative Vorspannung mit der Kathode verbunde. Auf die Primänvicklung des Transforinators
53 werden durch den Schalter 49,
welcher synchron mit dem Umschalter
46 umläuft, aus der Stromquelle 54 periodisch Spannungsstöße übertragen, die jeweils
zur Zündung der Röhre 50 führen. Die Spannung des Kondensators 51 wird dem Plattenpaar
45 zugeführt und erzeugt die Zeilenablenkung. Die Platten 45 liegen daher in Ebenen,
welche zu den Ebenen der anderen Plattenpaare senkrecht stehen.
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Die Anschlußklemmen der IÇathodenstrahlröhre sind mit A bis H bezeichnet.
An den Iemmen A, B und C liegt je eine Platte der Plattenpaare 43, 44, 45. An die
Klemme D ist der Anodenzylinder angeschlossen. Diese Klemmen sind gemeinsam an Erde
gelegt.
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Die Kathode liegt an der Klemme E, während die Klemmen F, 0 und H
die Anschlüss!e zu den zweiten Platten der Ablenksysteme 43, 44, 45 vermitteln.
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Wenn man auch im allgemeinen bestrebt sein wird, die Glenauigkeit
der Aufzeichnung innerhalb der einzelnen Registrierzonen und die Zahl der je Projektionsbild
aufgezeichneten Kurven so aufeinander abzustimmen, daß das Registrierbild leine
ausreichende Beurteilung der Helligkeitsverhältnisse im Bildfeld zuläßt, so hat
es sich doch als zweckmäßig erwiesen, das Bildfeld drehbar zu gestalten, um nach
Belieben jede besonders interessierende Kontrastkante mit der Grenze zwischen zwei
Registrierzonen in Deckung bringen zu können. Zu diesem Zwecke kann man z. B. vor
den Objektiven 2, 3 bzw. 37,39 zwei gekuppelte Dovesche D'rebprismen anbringen,
Wenn das Bild auf diesem Wege nach Belieben in verschiedenen Richtungen abgetastet
werden kann, wird auch das praktische Auflösungsvermögen des Gerätes wesentlich
erhöht. In vielen Fällen ist es daher sogar zweckmäßig, nur wenige Registrierzeilen
(I bis VI) vorzusehen, innerhalb dieser Zeilen aber mit um so größerer Genauigkeit
aufzuzeichnen.
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Selbstverständlich kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch
bei der Herstellung von photographischen Bildkopien und bei der Herstellung von
Standphotos Verwendung finden. In sehr vielen Fällen werden Kopien unter Vergrößerung
des Bildmaßstabes angefertigt. Man kann dann das erfindun,gsgemäße Gerät mit dem
Vergrößerungsapparat zusammenbauen, wobei entweder in den Vergrößerungsapparat ein
Bildschirm, z. B. lein weißes Papier, eingelegt wird, auf welches das zu vergrößernde
Bild projiziert und diese Projektion abgetastet wird, oder es kann die Optik des
Vergrößerungsapparates unmittelbar auch für das Meßgerät verwendet werden, so daß
ein Gerät ohne Optik, z. B. einschwenkbar, an dem Vergrößerungsapparat angebracht
werden kann.
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Andererseits kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in sinngemäßer
Abänderung bei der Aufnahme von Farbfilmen bzw. bei der Herstellung von Farbfilmkopien
benutzt werden. Hierbei ist les entweder möglich, mehrere getrennte Geräte mit fest
zugeordneten Filtern zur Aufzeichnung der Helligkeitswerte je einer bestimmten Lichtfarbe
zu benutzen oder zweckmäßig ein einziges Gerät, dem nacheinander verschiedene Farbfilter
vorgeschaltet werden und weiches für jede Lichtfarbe eine besondere Kurvenschar
aufzeichnet.
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Die in den Ansprüchen 2 bis 12 gekennzeichneten weiteren Ausgestaltungen
und Verbesserungen der Erfindung gelten nur in Verbindung mit dem Anspruch 1.