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Vorrichtung zur photographischen Aufnahme oder Wiedergabe bewegter
Vorgänge Bei der photographischen Aufnahme bewegter Vorgänge (Kinematographie) ist
es bisher allgemein üblich gewesen, das Aufnahmeobjekt mit einer ununterbrochen
ausstrahlenden Lichtquelle zu beleuchten und die einzelnen Bewegungsphasen dadurch
im Bilde festzuhalten, daß man das Objektiv des Aufnahmegerätes durch besondere
Verschlußanordnungen periodisch öffnete und schloß. Die Zeit, während der das Objektiv
geöffnet ist, muß dabei, insbesondere bei technischen Aufnahmen, bei denen jedes
einzelne Aufnahmebild ausgewertet werden soll, so kurz sein, daß auf dem Film, der
die lichtempfindliche Schicht trägt, trotz der Bewegung des Aufnahmeobjektes ein
scharfes Bild entsteht.
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Dieses Aufnahmeverfahren hat eine Reihe von Nachteilen. Zunächst wird
eine verhältnismäßig komplizierte Verschlußanordnung an der Aufnahmeapparatur benötigt.
Infolge der Kürze der Belichtungszeit müssen die Aufnahmeobjekte stark beleuchtet
werden, um genügend kontrastreiche Aufnahmebilder zu erzielen. Abgesehen davon,
daß eine große Lichtstärke für das Auge wenig zuträglich ist, setzen die bisher
verwendeten Lichtquellen (Bogenlampen, Metalldrahtlampen) den größten Teil der aufgenommenen
elektrischen Energie in Wärme um, so daß der Wirkungsgrad dieser Lichtquellen sehr
schlecht ist. Der Energieverbrauch der Lichtquellen verteuert daher das Aufnahmeverfahren
nicht unwesentlich.
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Man hat deshalb auch schon verhältnismäßig früh damit begonnen, zur
Beleuchtung des Aufnahmeobjektes Lichtquellen zu verwenden, die intermittierend
arbeiten,
d. h. vorwiegend nur so lange Licht ausstrahlen, wie es zur Belichtung der lichtempfindlichen
Schicht des Aufnahmematerials notwendig ist.
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Hierzu ist eine Lichtquelle nötig, die sich weitgehend trägheitslos
steuern läßt. Es ist bereits versucht worden; den elektrischen Funken für diesen
Zweck zu benutzen. Die Lichtstärke der Funkenentladung ist jedoch so klein, daß
sie nur in ganz besonderen Ausnahmefällen, z. B. in der Ballistik, als Lichtquelle
benutzt werden kann.
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Als stärkere Lichtquellen, die sich annähernd trägheitslos steuern
lassen, sind hierzu ferner Entladungsröhren bekannt, bei denen das Leuchten eines
Gases oder Dampfes durch eine elektrische Entladung hervorgerufen wird, die durch
das Gas oder den Dampf hindurchgeht. Der Wirkungsgrad solcher als Lichtquelle benutzten
Entladungsröhren ist bekanntlich sehr gut, da nur ein verhältnismäßig kleiner Teil
der aufgenommenen elektrischen Energie in Wärme umgesetzt wird.
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Es ist ferner bekannt, ein gewöhnliches Quecksilber-Dampf-Entladungsgefäß
als Leuchtröhre zu verwenden und die Steuerung durch ein im Innern des Gefäßes angeordnetes
Gitter vorzunehmen. Derartige Lampen sind unter dem Namen Quecksilber-Thyratron-Lichtquelle
aus der Literatur bekannt.
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Man hat auch schon Leuchtröhren verwendet, die für die Zwecke einer
intermittierenden Lichtaussendung von einer gittergesteuerten Röhre gesteuert werden.
Wegen der höheren Leuchtdichte wäre es aber an sich wünschenswert, Hochdruckentladungsgefäße,
z. B. Quecksilberhochdrucklampen, zu verwenden. SolcheLampen können aber nicht mit
einem innerhalb der Lampe angeordneten Gitter gesteuert werden. Man- kann nun in
bekannter Weise zur Speisung der Hochdrucklampe einen Wechselstrom benutzen, dessen
Frequenz ein ganzes Vielfaches, zweckmäßig das Doppelte, oder ein ganzzahliger Bruchteil,
zweckmäßig die Hälfte, der Bildfrequenz ist.
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Von diesem Stande der Technik ausgehend ist es bereits vorgeschlagen
worden, den der Lampe in üblicher Weise vorgeschalteten Widerstand so zu wählen,
daß die Zeit der gesamten Dunkelperiode annähernd gleich der üblicherweise zur Fortschaltung
des Films oder der Rückführung von optischen Ausgleichselementen notwendigen Zeit,
d. h. wenigstens 2o °/o- der Zeit einer Beleuchtungsperiode ist.
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Die Erfindung betrifft nun eine Vorrichtung zur photographischen Aufnahme
oder Wiedergabe bewegter Vorgänge, bei denen eine Quecksilberhochdruckentladungsröhre
als Lichtquelle zur Belichtung des Objektes verwendet wird,- deren Lichtausstrahlung
intermittierend erfolgt; und besteht darin, daß die Hochdruckentladungsröhre im
Aufladekreis und/oder Entladekreis eines Kondensators liegt und daß dessen Aufladung
und/oder Entladung durch (je) eine- mit der Hochdruckentladungsröhre in Reihe liegende
gittergesteuerte Gasentladungsröhre mit Wasserstoffüllung gesteuert wird. Gegen
die einfache Übertragung der--bekannten :'Maßnahme, eine Niederdruckröhre mit einer
gittergesteuerten Röhre zu steuern, auf Hochdruckröhren, bestand ein ausgesprochenes
Vorurteil. Es war nämlich zu befürchten, daß die Kathode der Steuerröhre außerordentlich
groß ausfallen würde, da sie ja den vollen Entladungsstrom der Leuchtröhre thermisch
emittieren muß. Es ist nun gefunden worden, daß bei richtiger Dimensionierung der
als Steuerröhre dienenden Gasentladungsröhre diese die erhebliche Beanspruchung
aushält. Allerdings muß man nach einem der wesentlichen Erfindungsgedanken eine
Gasentladungsröhre mit Wasserstoffüllung verwenden.
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Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird ein genauer Einsatzpunkt des Lichtblitzes
erreicht und damit ein Tanzen des Projektionsbildes vermieden. Die Vorrichtung bietet
außerdem den Vorteil der Verwendbarkeit für höhe Frequenzen der Lichtblitze, da
die kurze Entionisierungszeit der Steuerröhre einen raschen Wiederanstieg der Kondensatorspannung
ermöglicht.
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Im folgenden werden einige Ausführungsformen der neuen Vorrichtung
zur photographischen Aufnahme oder Wiedergabe bewegter Vorgänge beschrieben.
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In Fig.r bedeutet 4 eine zur Lichtausstrahlung geeignete Entladungsröhre,
5 eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre mit Wasserstoffüllung mit der Kathode
K, dem Gitter G und der Anode A. Der Kondensator 3 wird über den vorwiegend
Ohmschen Widerstand 2 von der Gleichstromquelle z aufgeladen. Während der Kondensatoraufladung
ist die Entladungsröhre 5 durch ihr Gitter G gesperrt, das durch die Batterie 6
gegen die Kathode K negativ vorgespannt ist. Erst wenn das Gitter durch einen besonderen
Steuerapparat, der an die Klemmen 7 angeschlossen ist, einen positiven Spamiungsimpuls
erhält, wird die Röhre plötzlich stromdurchlässig, und der Kondensator wird über
die Röhren." und 5 entladen, wobei die Röhre 4 kurzzeitig aufleuchtet. Nach vollständiger
Entladung des Kondensators 3 wird die Röhre 5 wieder durch ihr Gitter gesperrt,
und der Vorgang kann sich wiederholen. Diese Schaltung läßt sich in mancherlei Weise
abändern, ohne daß an der Wirkungsweise Grundsätzliches geändert wird. So kann die
Stromquelle beispielsweise zwischen Kondensator und Röhren eingeschaltet und der
Widerstand parallel zum Kondensator gelegt werden. Der Kondensator 3 wird dann über
die Röhren aufgeladen, wobei die Röhre 4 aufleuchtet, und über den Widerstand entladen.
Auch kann die zum Sperren der Röhre notwendige Gitterspannung dem Auflade- bzw.
Entladewiderstand oder auch einem der Stromquelle parallel geschalteten Spannungsteiler
entnommen werden, so daß die Batterie 6 überflüssig wird.
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In der Schaltung nach Fig. 2 ist der Ladewiderstand durch eine zweite
gittergesteuerte Gasentladungsröhre 2 mit Wasserstoffüllung ersetzt, so daß jetzt
sowohl die Aüflädung wie die Entladung des Kondensators3 mit großem Strom in kurzer
Zeit erfolgt. Die zur Lichtausstrahlung geeignete Entladungsröhre
q.
kann hier entweder in den Aufladekreis oder den Entladekreis des Kondensators 3
gelegt oder dem Kondensator 3 unmittelbar vorgeschaltet werden, wie in der Figur
dargestellt. Die Röhre 4 leuchtet im letzten Falle sowohl bei der Aufladung wie
bei der Entladung des Kondensators 3 kurzzeitig auf. Die Steuerung der Röhren 2
und 5 kann beispielsweise durch eine den Gittern aufgegebene Wechselspannung erfolgen,
wobei die dein Gitter der Röhre 2 aufgedrückte Spannung in Phasenopposition zu der
dem Gitter der Röhre 5 aufgedrückten Spannung liegt. An die Klemmen i wird zweckmäßig
ein Kondensator 6 gelegt, um die bei der Aufladung des Kondensators 3 auftretenden
Stromstöße von der Gleichstromquelle fernzuhalten.
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Fig.3 zeigt eine Schaltung, die zum Anschluß an eine Wechselstromquelle
bestimmt ist. In der Figur bedeutet i einen Transformator mit der Primärspule io
und den Sekundärspulen r i und 12, 2 einen Gleichrichter, beispielsweise eine Gas-
oder Dampfentladungsröhre mit Glühkathode, ,4 eine zur Lichtausstrahlung geeignete
Entladungsröhre, 5 eine gittergesteuerte Entladungsröhre mit Wasserstofffüllung.
Der Kondensator 3 wird über den Gleichrichter 2 von dein an einer Wechselstromquelle
liegenden Transformator i in der positiven Halbwelle der Spannung der Spule i i
aufgeladen. Während dieser Halbwelle ist die Röhre 5 durch ihr Gitter gesperrt,
das von der Spule 12 eine negative Spannung erhält. In der nächsten Halbwelle, in
der der Gleichrichter stromdurchlässig ist, erhält das Gitter der Röhre 5 von der
Spule 12 eine positive Spannung, so daß die Röhre 5 zünden kann und der Kondensator
3 über sie und die Röhre .a. entladen wird. In der nächsten Halbwelle wird die Gitterspannung
wieder negativ, die Röhre also gesperrt, so daß sich der Vorgang wiederholen kann.
Die Röhre q. erhält also in jeder Periode der Wechselspannung einen-Strornstoß,
der sie zum Aufleuchten bringt. Die Frequenz der Lichtblitze ist also gleich der
Frequenz der W echselspamiung.
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Liegt die Zündkennlinie der Röhre 5 im negativen, d. 1i. erfolgt ihre
Zündung schon bei negativer Gitterspannung, so muß dem Gitter eine zusätzliche negative
Gleichspannung aufgegeben werden, um das Zünden der Röhre in der positiven Halbwelle
der Spannung der Spule i i zu vermeiden. Am einfachsten ist dies dadurch zu erreichen,
daß dem Gitterwiderstand 6 ein Kondensator 7 parallel geschaltet wird. Durch geeignete
Dimensionierung des Widerstandes 6 und des Kondensators 7 läßt sich weiterhin erreichen,
daß die Röhre 5 nur in jeder zweiten, dritten oder allgemein n-ten Periode zündet,
so daß die Frequenz der Lichtblitze nur 1/2, i/., oder 1/n. der Frequenz der Wechselspannung
beträgt. Zti diesem Zweck kann dem Widerstand 6 auch noch ein Gleichrichter parallel
geschaltet werden, der das Abfließen der Ladung des Kondensators 7, die dem Gitter
eine negative Vorspannung erteilt, verhindert bzw. verzögert.
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In den beschriebenen Anordnungen kann es unter Umständen auch zweckmäßig
sein, die als Lichtquelle dienende Entladungsröhre nicht unmittelbar, sondern über
eiflen Transformator in den Auf- oder Entladekreis des Kondensators zu legen.
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Durch die Steuerung von Kondensatorentla.dungen oder -aufladungen
mittels gittergesteuerter Entladungsröhren mit Wasserstoffüllung, für die in den
beschriebenen Anordnungen einige Anwendungsbeispiele gegeben sind, ist es also möglich,
sehr kurze und intensive Stromstöße periodisch zu erzeugen, die sich mit Hilfe der
Hochdruckentladungsröhre in photographisch wirksame Lichtblitze umwandeln lassen.
Diese. Lichtblitze können nun in verschiedener Weise zur Beleuchtung bei der Aufnahme
bewegter Vorgänge dienen.
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Beispielsweise können mit Hilfe dieser Beleuchtung Aufnahmeapparate
ohne jeden Verschlußmechanismu's und mit kontinuierlichem Filmtra.tisport verwendet
werden, da die Lichtblitze so kurz gemacht werden können, daß auch auf einem stetig
ablaufenden Film scharfe Bilder bewegter Vorgänge entstehen. Die Frequenz der Lichtblitze
wird in diesem Falle gleich der je Sekunde gewünschten Bildzahl -gewählt. Bei ruckweisem
Filmtransport kann der Synchronismus zwischen Filmtransport und Lichtblitzen durch
die Gittersteuerung der Gasentladungsröhre (5 in Fig. i und 2) leicht erreicht werden.
Beispielsweise kann durch den Mechanismus zur Fortbewegung des Films nach jedem
Filmtransport ein elektrischer Impuls ausgelöst werden, der dem Gitter zugeführt
wird. Bei Verwendung einer Anordnung nach Fig. 3 zur Erzeugung der Lichtblitze kann
zur Betätigung des Filmtransports beispielsweise ein Synchronmotor benutzt werden,
der am gleichen Wechselstromnetz liegt wie die Anordnung zur Erzeugung der Lichtblitze.
Der Synchronismus zwischen Filmtransport un.d-I-ichtblitzen ist dann ohne weiteres
gegeben.
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In gleicher Weise kann bei Aufnahmegeräten mit Vorrichtungen zum periodischen
Öffnen und Schließen des 01>j-ektivs der Synchronismus zwischen dieser Vorrichtung
und den. Lichtblitzen hergestellt werden, so daß die als Lichtquelle dienende Entladungsröhre
nur bei geöffnetem Objektiv aufleuchtet. Bei den verhältnismäßig kleinen Bildzahlen
macht sich in diesem Falle ein starkes Flimmern der Beleuchtung bemerkbar. Um dies
Flimmern zu vermeiden oder mindestens herabzusetzen, kann die Anordnung zur Erzeugung
der Lichtblitze so gesteuert werden, daß die als Lichtquelle dienende Entladungsröhre
zwischen den eigentlichen Aufnahmen, also zwischen den Öffnungen des Objektivs,
noch ein oder mehrere Male aufleuchtet. Die Frequenz der Lichtblitze muß dann also
ein gänzes Vielfaches der sekundlichen Bildzahl sein. Die Belästigung durch das
Flimmern kann auch dadurch herabgesetzt werden, daß zur Beleuchtung des Aufnahmeobjektes
außer der intermittierendarbeitenden Lichtquelle eine kontinuierlich arbeitende
Lichtquelle verwendet wird, deren Lichtstärke ungefähr gleich der mittleren Lichtstärke
der intermittierend arbeitenden Lichtquelle sein kann.
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Es können auch mehrere Hochdruckentladungsröhren gleichzeitig benutzt
werden. Diese Entladungsröhren werden dann so gesteuert, daß sie
gleichzeitig
aufleuchten. Ferner können zusätzlich kontinuierlich arbeitende Lichtquellen, wie
Metalldrahtlampen, Bogenlampen usw" verwendet werden, wobei diese hauptsächlich
zurvisuellenBeobachtung der Aufnahmeszene dienen, während die ntermittierend arbeitenden
Lichtquellen das für die Belichtung des Films notwendige Licht ausstrahlen.
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Die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnungen ist nicht auf die
Aufnahme bewegter Vorgänge beschränkt, sie können vielmehr mit Vorteil auch bei
deren Wiedergabe (Filmprojektion) Verwendung finden. Hier macht die Wärmestrahlung
der bisher verwendetenLichtquellen ganz besondere Schwierigkeiten, da sie leicht
zur Entflammung des Films oder mindestens zur Zerstörung der Schicht führt. Durch
den Einbau von Kühlküv etten, Gebläsen, Feuerschutzklappen u. dgl. wurde versucht,
die Gefahr der Entflammung und Zerstörung des Films zu vermindern, ohne daß sie
sich ganz beseitigen ließ.
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Durch die Verwendung einer Quecksilberhochdruckentladungsröhre mit
intermittierender Lichtquelle ist diese Gefahr weitgehend beseitigt, da die Wärmeabstrahlung
der Entladungsröhre gegenüber der anderer Lichtquellen gleicher Intensität bei intermittierender
Lichtausstrahlung sehr klein ist.
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Bei ruckweisem Filmtransport in der Vorführmaschine wird die Anordnung
zur Erregung der als Lichtquelle dienenden Entladungsröhre so gesteuert, daß der
Filmtransport mit einer Dunkelpause der Lichtquelle zusammenfällt. Da es hier-nicht
darauf ankommt, möglichst kurze Lichtblitze zu verwenden, können die von der Entladungsröhre
ausgestrahlten Lichtblitze zeitlich ausgedehnt werden, beispielsweise dadurch, daß
der Entladungsröhre in den oben. beschriebenen Anordnungen ein Kondensator parallel
geschaltet oder ein Ohmscher oder induktiver Widerstand vorgeschaltet wird oder
auch beide Maßnahmen vereinigt werden. Auch hier ist es zweckmäßig, die Anordnung
zur Erzeugung der Stromstöße so zu steuern, daß die Frequenz der Lichtblitze ein
ganzes Vielfaches der sekundlichen Bildwechselzahl ist, um ein Flimmern des projizierten
Bildes zu vermeiden.