DE931236C - Selbsttaetige Lichtstaerkeregelvorrichtung fuer Filmabtaster - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kinoprojektor mit kontinuierlicher Filmbewegung und insbesondere auf einen Lichtstärkeregler für einen solchen Projektor, wenn dieser als Filmabtaster für Fernsehzwecke benutzt wird.

Filmprojektoren, mittels welchen die Einzelbilder eines sich kontinuierlich bewegenden Kinofilms als stillstehende Bilder auf einen Bildschirm projiziert werden und bei welchen der Eindruck eines bewegten Bildes dadurch hervorgerufen wird, daß Abbildungen von aufeinanderfolgenden Einzelbildern auf dem Bildschirm ineinander übergehen, sind an sich bekannt. Solche Projektoren schaffen einen Ausgleich für die stetige Bewegung des Films durch die Anordnung einer umlaufenden Spiegeltrommel im optischen Strahlengang. Durch die Spiegeltrommel betrachtet, erscheint die Filmbewegung aufgehoben, und die aufeinanderfolgenden Einzelbilder gehen, ohne daß die Bewegung des Films sichtbar wird, ineinander über.

Solche Projektoren haben ein wichtiges Anwendungsgebiet als Abtaster von sich kontinuierlich bewegenden Kinofilmen in der Fernsehtechnik. Gewöhnlich bringt das Abtasten von Kinofilmen für Fernsehzwecke beträchtliche Schwierigkeiten mit sich, die darin bestehen, daß nach dem Kinostandard vierundzwanzig Einzelbilder je Sekunde benutzt werden, wogegen beim Fernsehstandard dreißig Einzelbilder oder sechzig Teilbilder je Sekunde verwendet werden. Infolge seiner kontinuierlichen Arbeitsweise vermeidet der oben beschriebene Projektor die durch diese Ungleichartig-

951

keit bedingten Schwierigkeiten und erlaubt die Benutzung von normalem Kinofilm mit vierundzwanzig Einzelbildern. Bei einer bekannten Anordnung ist der Bildschirm durch den Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre ersetzt, deren Kathodenstrahl so bewegt wird, daß er den Leuchtschirm entsprechend dem gewünschten Abtastsystem durchläuft. Hierbei werden also durch einen bewegten Lichtstrahl die Einzelbilder eines sich kontinuierlich ίο bewegenden Kinofilms ausgeleuchtet und. dadurch die Einzelbilder des Films abgetastet. Der Abtaststrahl wird also entsprechend dem Bildinhalt des Kinofilms moduliert und trifft dann auf eine lichtempfindliche Vorrichtung, welche ihrerseits entsprechende Fernsehbildströme liefert.

Abtastvorrichtungen für kontinuierlich bewegte Filme, welche üblicherweise umlaufende Reflektionsflächen im optischen Strahlengang aufweisen, sind gewöhnlich periodischen Schwankungen der optischen Güte des Strahlenganges zwischen dem Leuchtschirm und dem sich bewegenden Film unterworfen. Praktisch hat dies eine Veränderung der Stärke des den Film ausleuchtenden Strahls zur Folge. Für hohe Ansprüche an die Güte der Wiedergäbe ist es jedoch wichtig, daß die Stärke des den Film ausleuchtenden Lichts möglichst konstant bleibt, wenn eine verfälschte Modulierung des· Fernsehsignals vermieden werden soll, oder genauer, daß ζ. B. beider Abtastung eines leeren Films die Stärke des abgegebenen Fernsehsignals für die Dauer des Abtastvorgangs konstant bleibt. Eine selbsttätige Vorrichtung zur Lichtstärkeregulierung für den erwähnten Zweck ist bereits vorgeschlagen worden. Bei dieser ist ein- optischer Hilfsweg zwischen dem sich bewegenden Film und der Lichtquelle vorgesehen, dessen optische Güte denselben Schwankungen unterworfen ist, denen auch der primäre Strahlen weg zwischen den gleichen Punkten unterliegt. Mit dem Hilfsstrahl wird eine Regeleirarichtang gesteuert, die dann die Helligkeit des Kathodenstrahls so einstellt, daß die Güteschwankungen des optischen Weges oder irgendwelche andere unerwünschte Schwankungen ausgeglichen ■ werden, wie sie beispielsweise von Ungleichförmigkeiten der Luminiszenz des Leuchtschirms der Kathodenstrahlröhre hervorgerufen werden können, so daß auf diese Weise die Filmausleuchtung praktisch konstant bleibt. Bei dieser Lichtstärkeregulierungsvorrichtung findet je eine Photozelle für das Fernsehsiignal des primären optischen Weges und für das Lichtstärkesteuersignal des Hilfstrahls zur ständigen Überwachung während des ganzen Abtastvorgangs Verwendung. Diese Anordnung bedingt, daß alle Ungleichförmigkeiten der Lichtempfindlichkeiten der bei den beiden Photozellen benutzten Kathodenflächen weitgehend identisch sein müssen, da während des Abtastvorgangs nacheinander verschiedene Gebiete der Photokathoden beleuchtet werden. Die geringste Empfindlichkeitsabwöichung der beiden Photokathoden voneinander hat eine . falsche Messung der Lichtstärke zur Folge. In der Praxis ist es zumeist schwierig, zwei ausreichend übereinstimmende Photozellen zu finden. Zur-allgemeinen Anwendung ist es deshalb günstiger, eine Lichtregelvorrichtung zu verwenden, welche diese Schwierigkeit umgeht.

Bei einer analytischen Untersuchung der Strahlstärke während einer ganzen Abtastung zeigt sich, daß Änderungen der optischen Güte des Hauptstrahls dann am stärksten auftreten, wenn sich der Abtaststrahl in vertikaler Richtung bewegt, während die optische Güte während einer einzelnen horizontalen Abtastung weitgehend konstant bleibt.

Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Tatsache für eine Lichtstärkesteuervorrichtung in folgender Weise verwendet. Der Abtaststrahl wird bei jeder horizontalen Zeilenabtastung über das Filmfenster hinausbewegt. Dieser außerhalb des Filmfensters verlaufende Strahl wird dann neben diesem auf einem optischen Hilfsweg durch eine Blende auf dieselbe Photozelle geworfen, in der das Bildsignal erzeugt wird. Das auf diese Weise erhaltene zusätzliche Signal wird danach vom Bildsignal getrennt und zur Steuerung der Lichtstärke der Kathodenstrahlquelle verwendet.

Zum besseren Verständnis soll die Erfindung im nachstehenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben werden.

Fig. ι ist eine perspektivische Ansicht einer beispielsweisen Ausführungsform der Lichtstärkeregel-Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Draufsicht der Hauptelemente dieser Lichtstärkeregelvorrichtung und

Fig. 3 stellt ein Blockschaltbild des elektrischen Teils dieser Lichtstärkeregelvorrichtung dar.

Fig. ι zeigt schematisch eine beispielsweise Ausführungsfoim eines Filmabtasters für einen sich kontinuierlich bewegenden Film, auf den die Erfindung mit besonderem Vorteil anwendbar ist.

Die Hauptteile dieses Filmabtasters sind: ein, gewölbter Filmhalter 11 mit einer Öffnung, die das Filmfenster 12 bildet, an der sich der abzutastende Kinofilm 13 vorbeibewegt, eine umlaufende Trommel 14, auf der ein Kranz von Spiegeln 15 angeordnet ist, deren Achsen parallel zur Trommelachse 16 sind, ein Korrekturspiegel 17 und eine Kathodenstrahlröhre 18, welche als Lichtpunktabtaster arbeitet. Im Betrieb wird der Kinofilm 13 mit konstanter Geschwindigkeit (nämlich mit der Geschwindigkeit, mit welcher er aufgenommen wurde, z. B. vierundziwanzig Einzelbilder je Sekunde) am Filmfenster 12 des Filmhalters 11 vorbeibewegt, an welchem es durch einen sich bewegenden Lichtstrahl aus der Kathodenstrahlröhre 18 abgetastet wird. Der Abtaststrahl geht von der Kathodenstrahlröhre 18 aus, wird vom Korrektarspiegel 17 und dem umlaufenden Spiegelkranz 15 reflektiert und durchleuchtet den sich bewegenden Film durch das Filmfenster. Der jetzt den Bildinhalt tragende Lichtstrahl wird danach durch die Sammellinse 19 gebündelt und trifft auf eine lichtempfindliche Vorrichtung 20 auf, welche z. B. eine photoelektrische Elektronenvervielfacherröhre sein kann, die im Brennpunkt des gebündelten Strahls angebracht ist und diesen in Fernsehbildsignale umwandelt. Zusätzlich ist für die Zwecke der Erfindung im Film-

halter 11 eine Blende 27 vorgesehen, welche sich unmittelbar neben dem Filmfenster 12 befindet, jedoch von dem sich bewegenden Film nicht verdeckt wird. Vorzugsweise ist auch ein feststehender ebener Spiegel 21 senkrecht zur Kathodenstrahlröhre 18 angeordnet, welcher am Ende jeder horizontalen Zeile einen von der Kathodenstrahlröhre 18 ausgehenden Hilfsstrahl durch die Blende auf die lichtempfindliche Vorrichtung wirft.

Fig. 2 stellt eine Draufsicht der beschriebenen Anordnung dar, bei welcher der Spiegelkranz und der Korrekturspiegel der Einfachheit halber weggelassen wurden.

Im Betrieb wandert der Abtaststrahl waagerecht über die Röhre von O bis A unter dem Einfluß der senkrechten und waagerechten Ablenkelemente, denen z. B. Impulse von der in der heutigen Fernsehtechnik verwendeten Art zugeführt werden. Die Abbildung des Lichtpunktes bewegt sich über den Film und durch das Filmfen&ter von O' bis A', und das durch den Film hindurchtretende Licht ruft in der lichtempfindlichen Vorrichtung ein normales, den Zeileninhalt tragendes Fernsehsignal hervor. Wenn der Abtaststrahl auf der Röhre über den Punkt A hinausgeht, wird seine Abbildung durch den Rand des Filmfensters 12 verdeckt. Der Strahl wandert jedoch noch etwas weiter, bis er auf elektrische Weise im Punkt B unterbrochen wird. Die Strahlbewegung von A nach B wird durch den Spiegel 21 in der Weise reflektiert, daß der entstehende Hilfsstrahl durch die Blende von A" nach B" wandert. Dieser durch die Blende 27 hindurchtretende lichtstrahl gelangt auch zur lichtempfindlichen Vorrichtung 20 und ruft einen unmittelbar auf das Zeilensignal folgenden kurzen Steuerimpuls hervor, wobei die Amplitude dieses Steuerimpulses ein Maß für die Lichtstärke am Filmfenster darstellt. Die Sammellinse 19 bewirkt eine Bündelung sowohl der Lichtstrahlen von der Blende und vom Filmfenster auf im wesentlichen denselben Teil der Kathodenfläche der lichtempfindlichen Vorrichtung 20, wodurch die Fehler, welche sich durch Ungleichförmigkeiten der Empfindlichkeit der Photokathoden ergeben könnten, auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden.

Durch diese Anordnung liefert die lichtempfindliche Vorrichtung 20 für jede horizontale Zeile ein aus der von der Filmabtastung herrührendes Fersehzeilensignal und einen von dem durch die Blende hindurchtretenden Strahl ausgelösten Steuerimpuls, welcher seinerseits gemäß der Erfindung dazu verwendet wird, mit Hilfe einer geeigneten elektrischen Schaltanordnung 23 die Lichtstärke des Kathodenstrahls zu regeln. Dazu ist es noch notwendig, diese beiden Teile des am Ausgang der lichtempfindlichen Vorrichtung entstehenden Signals zu trennen.

Fig. 3 zeigt als Beispiel eine elektrische Schaltanordnung, die zur Verarbeitung des zusammengesetzten Ausgangssignals dienen kann, wobei der durch die strichpunktierten Linien abgegrenzte Teil dem mit der Bezugsziffer 23 bezeichneten Teil entspricht. Nach Verstärkung am Vorverstärker 31 erscheint das zusammengesetzte Signal wie durch die Wellenform 100 dargestellt. Es besteht aus einem normalen Fernsehzeilensignal 101, auf das ein kurzer Impuls 102 folgt, dessen Amplitude ein Maß für die optische Güte des dazugehörigen Übertragungsweges ist. Dieses zusammengesetzte Signal wird einem als Block 32 bezeichneten Ausgleichs- und Leiitungsverstärker zugeführt, in welchem der Lichtstärkesteuerimpuls ausgelöscht und beispielsweise durch Synchronisiersignale ersetzt wird. Der Leitungsverstärker liefert dann die bei 110 gezeigte Wellenform, die ein normales Fernsehsignal darstellt, das zur Übertragung geeignet ist. Der Einfachheit halber sind die Schaltbilder nicht in ihren Einzelheiten dargestellt, da sie keinen Teil der Erfindung bilden und da außerdem ähnliche Anordnungen bei der Verarbeitung des von der Fernsehkamera gelieferten Signals allgemein verwendet werden.

Das verstärkte zusammengesetzte Signal 100 wird einem »Vergleichs- und Speicher kreis« 33 zugeführt, in dem, gesteuert von einem Meßkreis 34, die Amplitude des Lichtstärkesteuerimpulses 102 gemessen und weiterhin so lange gespeichert wird, bis diese Meßgröße kurz vor der Verarbeitung des nächsten, eine Zeile später ankommenden Vergleichswertes durch den Schaltkreis 35 an, den Verstärker 36 weitergegeben wird. Nach der Glättung im Verstärker 36 hat das gespeicherte Signal eine gleichspannungsähnliche Form und wird dem Helligkeitssteuergitter 39 der Kathodenstrahlröhre 18 zugeführt, wobei die Amplitude dieser Gleichspannung so lange konstant bleibt, bis sich die Beleuchtung der Blende ändert. Wenn diese Änderung eintritt, so ändert sich die Amplitude des Steuerimpulses in Übereinstimmung damit, wodurch die gespeicherte Spannung beeinflußt wird, die ihrerseits die Punkthelligkeit so steuert, bis diese Beleuchtung wieder den Sollwert annimmt. Der Einfachheit halber wurde dieses Netzwerk nur schematisch dargestellt, da eine geeignete Schaltung ohne weiteres durch den Fachmann gestaltet werden kann. Zum Beispiel kann der Vergleichskreis aus einem Röhrenverstärker bestehen, der normalerweise eine so hohe Gittervorspannung besitzt, daß kein Anodenstrom fließen kann, wobei dieser Zustand durch seinem Gitter zugeführte synchronisierte Impulse periodisch aufgehoben wird. Hierdurch wird ein Ladekondensator auf einen Wert aufgeladen, dessen Amplitude von dem dem Steuergitter der vorerwähnten Röhre zugeführten Signal abhängig ist. Eine Speicherung kann dann dadurch erreicht werden, daß in dem Entladungskreis des Ladekondensators eine weitere Elektronenröhre vorgesehen ist, die infolge großer negativer Gitterspannung nicht leitend ist, so daß keine Entladung des Kondensators stattfinden kann. Durch die Zuführung eines entsprechenden Impulses kann die Vorspannung der letzterwähnten Röhre so verändert werden, daß diese leitend wird und eine Entladung des Ladekondensators stattfindet. Dies löst den obenerwähnten Schaltvorgang aus. Eine Reihe von An-Ordnungen dieser Art ist besonders in der Impulse-

Kode-Modullationstedhnik bekannt. Einige davon sind in dem Artikel von L. A. Me ach am und E. Peterson in dem Bell System Technical Journal, Januar 1948, unter dem Titel »An Experimental Multichannel Pulse Code Modulation System of Toll Quality« beschrieben.

Nachdem der Lichtstärkesteuerimpuls teilweise während der Zeit auftritt, in der die Strahllöschung und der Strahlrücklauf normalerweise stattfinden, ist es notwendig, den Beginn der Löschung sowie den Zeitpunkt des Eintreffens des die horizontale Ablenkung auslösenden Impulses auf den normalen Sägezahngenerator 37 lange genug zu verzögern, daß die Erzeugung des Lichtstärkesteuerimpulses möglich wird. Der vom Synchronisiergenerator der Sendestation gelieferte Zeilenimpuls wird durch ein geeignetes Verzögerungsglied 37^ verzögert, um den Abtaststrahl in den Teil des optischen Systems abzulenken, wo die Helligkeit in der Blende gemessen werden kann.

Um die richtige Aufeinanderfolge und zeitliche Steuerung der einzelnen Schritte zu gewährleisten, kann der Schaltimpuls z. B. durch die Vorderkante des unverzögerten Zeilenimpulses ausgelöst werden; dann kann noch vor dem Beginn einer neuen Zeile des Abtaststrahls der Vergleichskreis durch eine verzögerte Abart des Zeilenimpulses ausgelöst werden, welch letztere über den Vergleichskreis, der die nötige Verzögerung mit sich bringt, zugeführt wird.

Hierauf kann nach Beendigung dieser beiden Schritte der verzögerte Zeilenimpuls eine neue waagerechte Zeile schreiben. Bei einer Versuchsausführung der Erfindung wurde für die Ausführung der ersten beiden Funktionen eine Zeit von 3 Mikroisekunden zugelassen. Die Verarbeitung des ersten Helligkeitssignals durch den Vergleichs- und Speicherkreis fand in der ersten Mikrosekunde nach dem Beginn des Zeilenimpulses statt. Während der nächsten beiden Mikrosekunden wurde der Vergleichswert des Helligkeitssignals durch den Vergleichs- und Spedcherkreis, gesteuert durch den Meßkreis, erhalten.

Im allgemeinen ist es empfehlenswert, den Vergleichsvorgang während der Strahlrücklauf zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern zu unterbinden. Zu diesem Zweck kann, gesteuert vom Löschimpuls, während der Strahlrücklaufzeit ein entsprechender Impuls Verwendung finden.

Für den Fachmann ergibt sich eine Vielzahl von ähnlichen Schaltanordnungen, welche zur Trennung des Lichtstärkesteuerimpulses von dem zusammengesetzten Ausgangssignal der Photozelle Verwendung finden können, so daß die Erfindung nicht auf eine besondere zu dieser Trennung bestimmte Schaltanordnung beschränkt ist.

Ferner ist der oben beschriebene Filmabtaster nur als Beispiel für die Zwecke der Darstellung des Prinzips der Erfindung beschrieben, worden, d. h., durch den Fachmann kann innerhalb des Rahmens der Erfindung eine Vielzahl von Abänderungen vorgenommen werden.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Selbsttätige Lichtstärkeregelvorrichtung für Filmabtaster, bei dem eine Kathodenstrahlröhre den Abtaststrahl liefert und bei dem von der Kathodenstrahlröhre zwei Strahlenwege ausgehen, von denen der erste durch den Film hin- . durchgeführt und der zweite am Film vorbeiläuft und zur Regelung der Lichtstärke der Kathodenstrahlröhre dient, dadurch gekennzeichnet, daß beide Strahlenwege in die gleiche lichtempfindliche Vorrichtung einmünden, und daß, derjenige Teil des von der lichtempfindliehen Vorrichtung stammenden Ausgangssignals, welcher durch das am Film vorbeigehende Licht erzeugt wird, abgetrennt und zur Regelung der Helligkeit des Kathodenstrahles benutzt wird.

2. Lichtstärkeregelvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der erste optische Pfad durch ein am Filmschalter des Abtasters vorgesehenes Filmfenster geführt wird, an welchem sich der Film vorbeibewegt, während der zweite optische Pfad durch eine unmittelbar neben dem Filmfenster des Filmabtasters befindliche Blende verläuft.

3. Lichtstärkeregelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende und das Filmfenster sich auf gleicher Höhe befinden, so daß während eines Teiles jeder Zeile das Filmfenster abgetastet und während eines anderen Teiles jeder Zeile die Blende abgetastet wird.

4. Lichtstärkeregelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendei und das Filmfenster mit Bezug auf die Richtung des Zeilendurchlaufs so angeordnet sind, daß das Filmfenster während eines ersten Teiles jedes Zeilendurchlaufs und die Blende in einem letzten Teil jedes Zeilendurchlaufs abgetastet wird.

Angezogene Druckschriften:

»Journal of the Society of Motion Picture«, Januar 1952, S. 1 bis 21;

»Telegraphen-, Fernsprech-, Funk- und Fernsehtechnik«, 1938, S. 536;

»Electronics«, July 1951, S. 114 bis 116.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1509531 7.55