-
Verfahren zur Scharfeinstellung von Objektive und nach dem Verfahren
wirkende Kamera
Die Erfindung betrifft Verfahren und Anordnungen zur selbsttätigen
Scharfeinstellung von Objektiven für Kameras, insbesondere kinematographischen oder
Fernsehaufnahmekameras .
-
Bei Film- oder Fernsehaufnahmen wird die Verwendung lichtstarker
Objektive bevorzugt, um Aufnahmen auch bei schwacher Beleuchtung der Szene machen
zu können. Die Objektive, die hierfür in Frage kommen, haben aber meistens nur eine
verhältnismäßig geringe Tiefenschärfe, d. h., sie geben nur diejenigen Gegenstände
scharf wieder, die sich in einer bestimmten Entfernung befinden, während die näher
liegenden oder weiter weg liegenden Gegenstände unscharf abgebildet werden.
-
Es ist daher notwendig, bei derartigen Aufnahmen entweder dafür zu
sorgen, daß die Kamera immer praktisch den gleichen Abstand von den aufzunehmenden
Gegenständen hat oder, wenn dies nicht möglich ist, also z. B. bei der Übertragung
voil sportlichen Ereignissen, die Scharfeinstellung des Objektivs während der Aufnahme
zu verändern.
-
Eine solche Veränderung der Einstellung erfordert sehr viel Erfahrung
und Aufmerksamkeit und führt trotzdem nicht immer zu dem gewünschten Ergebnis.
-
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, diese Scharfeinstellung
vollständig selbsttätig durchzuführen, ohne daß eine Bedienungsperson für die Uberwachung
der Scharfeinstellung notwendig ist. Es soll ferner möglich sein, die Scharfeinstellung
für bestimmte ausgewählte Teile des Bildes selbsttätig durchzuführen. Dies ist z.
B. er-
forderlich, wenn eine Person, deren Bild scharf aufgenommen
werden soll, sich in einem Raum bewegt, der Gegenstände in verschiedenen Entfernungen
enthält. Es ist dann erwünscht, die laufende Einstellung nach den Bewegungen der
Person vorzunehmen und sie durch die ruhenden Gegenstände nicht zu beeinflussen.
-
Gemäß der Erfindung werden vom Ort der Kamera elektromagnetische
oder akustische Wellen in Richtung auf den aufzunehmenden Gegenstand ausgestrahlt.
Aus dem reflektierten Anteil der Strahlung wird die Entfernung ermittelt und nach
dieser die selbsttätige Scharfeinstellung des Objekts vorgenommen.
-
Die Strahlung des Entfernungsmessers wird dabei zweckmäßig so stark
gebündelt, daß sie auf bestimmte Teile des von der Kamera erfaßten Bildfeldes gerichtet
werden kann, so daß die Entfernung des betreffenden Bildteiles für die Einstellung
maßgebend ist.
-
Als Entfernungsmesser kann prinzipiell jeder Entfernungsmesser benutzt
werden, der die hier in Frage kommenden Entfernungen von wenigen Metern mit genügender
Genauigkeit anzeigt und eine laufende Anzeige abgibt. Besonders zweckmäßig sind
Entfernungsmesser, die eine Bündelung der Strahlung mit einfachen Mitteln ermöglichen,
die also z. B. mit Lichtstrahlen arbeiten oder auch mit kurzen akustischen oder
ultrakurzen elektromagnetischen Wellen. Die Verwendung von Lichtstrahlen hat den
Vorteil, daß man bei der Bedienung der Kamera mit dem Auge kontrollieren kann, auf
welchen Teil des Biickfeldes der Entfernungsmesser gerichtet ist. Um eine Störung
der Aufnahme zu vermeiden, ist es dabei zweckmäßig, die optische Ausstrahlung nur
während der Pausen zwischen den Einzelbildern vorzunehmen, d. h. bei Fernsehaufnahmen
in den Synchronisierlücken und bei Filmaufnahmen in den Fortschaltzeiträumen des
Films.
-
Weitere Einzelheiten und Merkmale des Erfindungsgegenstandes gehen
aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele hervor. Diese Ausführungsbeispiele
sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Fig. I eine Anordnung mit einem
optischen Entfernungsmesser und Fig. 2 eine Anordnung mit einem åkustischen-Gerät.
-
Die Anordnung der Fig. I enthält eine Fernsehkamera I mit einem Objektiv
: Das Objektiv ist in üblicher Weise verschiebbar gegenüber der Fotokamera der -
Bildfängerröhre - angeordnet, so daß es je nach der Entfernung des Gegenstandes
3 scharf eingestellt werden kann. Die Kamera ist mit folgenden Zusatzeinrichtungen
versehen: feine Lichtquelle 4 sendet einen Lichtstrahl 5 aus, der als Parallelstrahl
oder nahezu als Parallelstrahl gebündelt ist. Vor der Lichtquelle ist eine umlaufende
Blendenscheibe 6 angeordnet, die den Lichtstrahl nur während der Synchronisierpausen
der Fernsehübertragung freigibt. Der Lichtstrahl 5 erzeugt auf dem Gegenstand 3
einen Lichtfleck mit dem Durchmesser 7. In der Nähe der Kamera ist eine Fotozelle
8 angeordnet, die das von dem Gegenstand 3 reflektierte Licht des Strahles 5 aufnimmt.
Durch ein Objektiv 10 wird ein Abbild des Lichtflecks in der Ebene einer Blendenscheibe
9 erzeugt, die sich vor der Fotozelle 8 befindet. Wenn sich der Gegenstand sehr
nahe an der Kamera befindet, z. B. an der Stelle 3', dann ist das Abbild des Lichtflecks
7' größer, als wenn sich der Gegenstand weiter weg befindet. Die Größe des Lichtflecks
wird zur Ermittlung der Entfernung benutzt. Zu diesem Zweck hat die Blendenscheibe
eine oder mehrere schlitzförmige Blendenöffnungen und läuft mit hoher Geschwindigkeit
um. Wenn die Abbildung des Lichtflecks größer ist, dann fällt auf die Fotozelle
8 während einer längeren Zeit Licht durch den Schlitz, als wenn das Abbild kleine
Abmessungen hat. Diese Vergrößerung der Belichtungszeit der Fotozelle ergibt im
Ausgangskreis eines Verstärkers II, der einen Mittelwert aus den Impulsen bildet,
einen stärkeren Ausgangsstrom.
-
Dieser Ausgangsstrom wird durch eine Tauchspule 12 geleitet, die
über ein Hebelgestänge das Objektiv 2 verschiebt, und zwar in dem Sinn, daß bei
stärkerem Strom das Objektiv auf nähere Entfernung eingestellt wird als bei schwächerem
Strom.
-
Um zu verhindern, daß die Fotozelle 8 auf etwa störendes Nebenlicht
anspricht, ist es zweckmäßig, die Lichtquelle 4 zu modulieren oder ein Licht bestimmter
Wellenlänge auszusenden, das dann aus dem allgemeinen Licht in entsprechender Weise
ausgefiltert wird.
-
An Stelle des Parallelstrahls 5 kann auch ein stark divergierender
Strahl verwendet werden, bei dem die Entfernungsabhängigkeit umgekehrt ist, indem
er bei größerer Entfernung einen größeren Lichtfleck erzielt. Auch die Auswertung
bzw. Ausmessung des Lichtflecks kann mit anderen Hilfsmitteln, z. B. einer Dissektor-oder
Sondenröhre, vorgenommen werden. Schließlich ist es möglich, den optischen Entfernungsmesser
als Entfernungsmesser mit konstanter Basis auszubilden, indem die Lichtquelle und
die Fotozelle in bestimmtem Abstand voneinander angeordnet werden und an der Fotozelle
die Winkel gemessen werden, unter denen der Lichtfleck erscheint.
-
Die Verwendung eines Gerätes mit optisch sichtbarer Strahlung hat,
wie oben erwähnt, den Vorteil, daß in einem größeren Bildfeld die Entfernung eines
bestimmten Gegenstandes oder einer Person oder auch nur des Kopfes'einer Person
genau ermittelt werden kann. Der Operateur hat es dabei in der Hand, die Lichtquelle
auf den bestimmten Gegenstand zu richten, der in der Aufnahme scharf erscheinen
soll. Es ist daher zweckmäßig, die Lichtquelle und den ganzen Entfernungsmesser
gegenüber - der Kamera beweglich anzuordnen.
-
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist eine Filmkamera
13, die ebenfalls ein übliches Objektiv 14 enthält, mit einer akustischen Zusatzvorrichtung
versehen. Ein - Strahler 15, der
Schallwellen von Ultraschallfrequenz
aussendet, wird beispielsweise von einem Generator I6 sägezahnartig so moduliert,
daß die Frequenz der Ultraschallwellen stetig anwächst und dann in kurzer Zeit wieder
auf den Anfangswert zurückspringt. Ein WIikrophon I7 nimmt die reflektierten Wellen
auf, und zwar mit einer Zeitverzögerung, die um so größer ist, je weiter sich die
reflektierende Oberfläche S von dem Strahler 15 befindet.
-
Die eintreffenden Wellen haben infolge der sägezahnartigen Atodulation
dieser Schwingung tiefere Frequenz als die gerade ausgestrahlten Wellen, und aus
der Differenz der direkt dem Empfänger 19 zugeleiteten Schwingungen und der vom
Mikrophon 17 aufgenommenen Schwingungen läßt sich ein Maß für die Entfernung ableiten.
Entsprechend der Entfernung wird über einen Verstärker 20 ein Verstellglied 21 betätigt,
welches über ein Zahnrad 22 und über ein Gewindestück 23 das Objektiv 14 auf nähere
oder weitere Entfernung einstellt.
-
Diese Anordnung gestattet es, laufend während der Aufnahme die Entfernung
zu messen, ohne daß die Einrichtung mit dem Bildwechsel synchron zu laufen braucht.
Die Verwendung von Schallfrequenzen oberhalb des hörbaren Bereiches verhindert eine
Belästigung durch akustisch wahrnehmbare Töne.
-
An Stelle der akustischen Strahlung kann das gleiche Prinzip auch
unter Verwendung von Kurzwellen durchgeführt werden, nur daß hierbei die Laufzeit
wesentlich kürzer wird, so daß bei der Messung kleiner Entfernungen der Aufwand
unter Umständen groß wird.
-
Auch die als Blindenleitgeräte benutzten Entfernungsmesser beliebiger
Baumuster kommen hier in Frage.
-
PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zur Scharfeinstellung von Objektive
für Kameras, z. B. photographischer, kinematographischer oder Fernsehaufnahmekameras,
dadurch gekennzeichnet, daß vom Ort der Kamera bestimmte elektromagnetische oder
akustische Wellen in Richtung auf den aufzunehmenden Gegenstand ausgestrahlt und
aus dem reflektierten Anteil der Strahlung die Entfernung festgestellt und nach
dieser die selbsttätige Scharfeinstellung des Objektivs vorgenommen wird.