DE976891C - Fernsehkamera mit regelbarem Absorptionsfilter - Google Patents

Description

AUSGEGEBENAM 16. JULI 1964

F 10338 VIII al 2i αϊ

ist als Erfinder genannt worden

Fernseh G.m.b.H., Darmstadt

Patenterteilung bekanntgemacht am 25. Juni 1964

Die Beleuchtung eines fernsehmäßig zu übertragenden Gegenstandes kann um mehrere Zehnerpotenzen (ι bis ioo ooo Lux) schwanken. Der HeI-ligkeitsumfang, der von Fernsehaufnahmeröhren, z. B. Ikonoskop, Orthikon oder deren Abarten verarbeitet werden kann, ist wesentlich kleinen Infolgedessen muß ein Lichtschwächungsmittel vorgesehen werden.

Bisher benutzte man die Variation des Öffnungsverhältnisses am Objektiv (Größe der Irisblende). Diese bekannte Anordnung besitzt verschiedene Nachteile.

i. Soweit die Irisblende nicht von Hand aus bedient werden kann, sind mechanische Getriebe notwendig, die dann besonders kompliziert werden, wenn mehrere Objektive in einem Revolverkopf angeordnet sind, zumal wenn man verlangt, daß bei Objektivwechsel das Öffnungsverhältnis des Objektivs konstant bleibt. Außerdem ist eine einfache Austauschbarkeit der Objektive nicht gegeben.

2. Benutzt man die Irisblendeneinstellung als Lichtschwächungsmittel, so ändert sich zwangläufig die Tiefenschärfe. Das ist aber aus anderen Gesichtspunkten (künstlerische Bildwirkung) oft unerwünscht.

3. Die Irisblendeneinstellung überstreicht nicht den gesamten vorkommenden Helligkeitsumfang, da der Lichtschwächung durch die Irisblende wegen der bei engen öffnungen auftretenden Beugungserscheinungen eine Grenze gesetzt ist.

Die Erfindung bezweckt, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und eine Fernsehkamera anzugeben, die auch bei stark wechselnden B el euchtungs Verhältnissen der aufzunehmenden Szene eine den künstlicherischen und lichttechnischen Anforderungen optimal entsprechende Einstellung der Belichtung der Kameraröhre ermög-

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licht. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Fernsehkamera mit einer Aufnahmeoptik, deren Aperturblende wahlweise einstellbar ist, im lichtoptischen Strahlengang ein stufenlos regelbares Flüssigkeitsfilter, bestehend aus zwei planparallelen relativ zueinander beweglichen Platten und einer zwischen diesen Platten befindlichen absorbierenden Flüssigkeit, zwischen Aufnahmeobjektiv und Bildaufnahmeröhre angeordnet. Das genannte Flüssigkeitsfilter ist an sich bekannt und wurde bisher zur Verwendung in der Meß- und Beleuchtungstechnik sowie Photographic vorgeschlagen, beispielsweise um in Verbindung mit Scheinwerfern veränderliche farbige Lichteffekte hervorzurufen, bei Windschutzscheiben einen variablen Blendschutz vorzusehen.

Die Fernsehkamera gemäß der Erfindung ist durch die Kombination einer an sich bekannten Einrichtung zur Regelung def relativen Öffnung

D des optischen Linsensystems, etwa einer Irisblende, mit einem ebenfalls an sich bekannten regelbaren Absorptionsfilter gekennzeichnet, welch letzteres aus zwei parallelen durchsichtigen Platten besteht, deren Abstand zwischen zwei Grenzwerten veränderlich ist und zwischen denen sich eine Filterflüssigkeit befindet, derart, daß die Größe des auf die Photokathode der Kamera fallenden Lichtstromes und die Tiefenschärfe des auf'die Kathode geworfenen Bildes unabhängig voneinander geregelt werden können.

Die gemäß der Erfindung erfolgende Benutzung des bekannten Lichtschwächungsmediums ermöglicht es also, bei aus künstlerischen Gründen erwünschter Änderung des Tiefenschärfebereiches die durch Änderung der Blendeneinstellung sich ergebende Änderung des Lichtstromes durch entsprechende Einstellung der Lichtschwächungseinrichtung zu kompensieren.

Die Verwendung eines Regelmotors zur Einstellung der Lichtschwächungsvorrichtung bietet nach einer Weiterbildung der Erfindung den besonderen Vorteil, daß die Einstellung des Lichtstromes vom Bedienungspult der Kamera aus vorgenommen werden kann, so daß der Kameramann sich mit ungeteilter Aufmerksamkeit der Szeneneinstellung widmen kann. Eine solche Regelmöglichkeit bestand bisher nicht, weil die Einstellung von Irisblenden bei Verwendung verschiedener Optiken auf einem Objektivrevolver mechanisch und konstruktiv zu große Schwierigkeiten mit sich bringt. Zur Weiterbildung der Erfindung wird das bekannte Lichtschwächungselement dadurch verbessert, daß der Brechungsexponent der Flüssigkeit von dem der durchsichtigen Platten nur wenig abweicht bzw. diesem vorzugsweise gleich ist. Hierdurch werden innere Reflexionen vermieden.

Günstigerweise hat die zwischen den Platten befindliche Flüssigkeit ein neutralgraue Färbung, und es können ihr außerdem Stoffe zugesetzt sein, die das Wachstum von Algen oder Bakterien verzögern oder gar verhindern, wobei, am besten eine Flüssigkeit verwendet wird, deren Gefrierpunkt Um die aus dem Plattenzwischenraum austretende Flüssigkeit aufzunehmen, kann ein elastisches Ausgleichsglied vorgesehen sein, das vorzugsweise aus einer außerhalb des Plattenzwischenraums befindlichen, aber mit diesem durch eine Leitung verbundenen Gummiblase besteht. Es ist günstig, wenn, die beiden durchsichtigen Platten durch eine bewegliche Membran derart miteinander verbunden sind, daß der Zwischenraum in jeder Betriebsstellung nach außen dicht abgeschlossen ist. Als bewegliche Membran kann z. B. eine Metallmembran dienen, die nach Art eines Aneroidbarometers ausgebildet ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind Mittel vorgesehen, welche die Bewegung einer Planplatte nur senkrecht zu ihrer Oberfläche ermöglichen, wobei diese Bewegung vorzugsweise durch eine Fernsteuerungseinrichtung bewirkt werden

unter o° C liegt.

kann. Es kann günstig sein, zur Hubbegrenzung der Femsteuerbewegüng Endkontakte vorzusehen und zur Bewegung der Platte einen Schneckenantrieb zu verwenden. Die Parallelverschiebung der Platten erfolgt möglichst mit größter Präzision, da davon die Minimaldicke des Filtermediums, also auch — bei gegebenem Lichtschwächungsverhältnis — die Maximaldicke abhängt. Von der Güte der Parallelführung hängt die go Verschiedenheit der Absorption in den einzelnen Stellen des Bildfeldes ab. Diese soll möglichst klein sein, z.B. unter 5*/o. Die Anfangsabsorption der Anordnung soll ebenfalls möglichst klein sein, z. B. 20°/o. Gelingt es, die Parallelführung während des Vorschubes auf ι μ konstant zu halten, so kommt man mit einer Maximaldicke der absorbierenden Flüssigkeit von einigen zehntel Millimeter bei einem Lichtschwächungsfaktor von ι : 10 000 aus. Eine zu große Dicke der Anordnung ist ungünstig, weil es die Korrektion der Objektive beeinflussen kann. Eine verhältnismäßig saubere Parallelverschiebung erreicht man mit drei Mikrometerspindeln, die eine Steigung von höchstens ι mm haben und von denen wenigstens zwei, vorzugsweise alle drei, einstellbare Ritzel tragen, die von einem gemeinsamen Zahnrad angetrieben werden.

In Weiterführung der Erfindung kann die Vorrichtung zur Lichtschwächung so ausgebildet sein, daß zu beiden Seiten der beweglich gelagerten Platte je eine unbeweglich gelagerte Platte angeordnet ist und daß der Plattenzwischenraum auf der einen Seite der beweglichen Platte mit einer lichtschwächenden Flüssigkeit, derPlattenzwischenraum auf der anderen Seite jedoch mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die den Lichtdurchgang nicht oder in sehr geringem Maße schwächt.

Dabei ist unterstellt, daß die beiden Flüssigkeiten gleichen Brechungsindex besitzen, so daß in jeder Betriebsstellung der beweglichen Platte die optische Weglänge für die die Vorrichtung durchsetzenden Lichtstrahlen konstant ist.

Die Erfindung wird an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Fig. 1 bis 4 näher erläutert, wobei alle zum Verständnis nicht unbedingt nötigen

Einzelheiten der besseren Übersicht halber weggelassen sind. Es zeigt

Fig. ι die prinzipielle Anordnung der Küvette vor der Bildspeicherröhre,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einer Membran nach Art eines Aneroidbarometers, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 4 eine Ausführung als Kompensationsküvette.

ίο In Fig. ι sind die Photokathode ι der Bildspeicherröhre 2, die Küvette und die Optik 3 dargestellt, die den aufzunehmenden Gegenstand auf der Photokathode 1 abbildet. Die Schärfe der Abbildung kann durch eine mit der Optik 3 verbundene Irisblende 3 α geregelt werden. Die Küvette besteht aus den beiden durchsichtigen Glasplatten 4 und 5, die durch das elastische Glied 6 miteinander verbunden sind. In dem Raum zwischen den Glasplatten und dem elastischen Glied, der nach außen ao dicht abgeschlossen ist, befindet sich eine lichtabsorbierende Flüssigkeit 7. Beim Auseinanderrücken der beiden Platten wird die absorbierende Flüssigkeitsschicht dicker, wodurch das Licht entsprechend mehr geschwächt wird als bei geringerer Schichtdicke. Dabei nimmt die Lichtdurchlässigkeit mit linear wachsender Schichtdicke nach einer Exponentialfunktion ab.

Fig. 2 zeigt eine zweckmäßige Ausführungsform der Küvette. Die zwischen den planparallelen Glasplatten 4 und 5 befindliche Flüssigkeit kann beim Zusammenschieben der beiden Platten durch die Leitung 8 in das Ausgleichsgefäß 9, das aus einer Blase mit dünner Gummihaut besteht, fließen. Die elastische Membran 6 dichtet die Küvette in jeder Betriebsstellung nach außen völlig ab.

In Fig. 3 ist eine praktisch ausgeführte Küvette, deren lichte Weite etwa 50 mm beträgt, im Schnitt dargestellt. Hierbei ist die Glasplatte 4 fest, während die Glasplatte 5 beweglich ist. Mit Hilfe der drei Schrauben 10 läßt sich die Platte 5 in Richtung des optischen Strahlenganges um etwa 1,3 mm verschieben, wobei die beiden Platten einen Minimalabstand von etwa 0,01 mm und einen Maximalabstand von etwa 1,3 mm haben. Bei Verwendung einer neutralgrauen Filterflüssigkeit ergibt dies ein Lichtschwächungsverhältnis von etwa 1:1,1 bei minimalem Abstand und etwa 1 :2500 bei maximalem Abstand der beiden Glasplatten. Besteht der Wunsch nach einem größeren Unterschied zwischen kleinstem und größtem Lichtschwächungsverhältnis, so kann man entweder das Hubintervall vergrößern, oder man verringert den Minimalabstand z. B. auf etwa 0,005 ^mm und erhöht entsprechend die Konzentration der lichtabsorbierenden Flüssigkeit.

Um die Schrauben gleichmäßig verdrehen zu können, befinden sich auf den Schrauben die Ritzel 11, die in ein Zahnrad 12 eingreifen. Zwecks Fernbedienung wird dieses Zahnrad über eine Schnecke von einem Motor angetrieben. Die Küvette ist nach außen, durch den Gummiring 13 abgedichtet. Dabei dient die Spannung des Gummiringes gleichzeitig als Rückstellkraft für die bewegliche Platte beim Zurückdrehen der Schrauben 10. Beim Herandrücken der beweglichen Glasplatte 5 an die feste Glasplatte 4 strömt die Flüssigkeit 7 durch die Leitung 8 in das elastische Ausgleichsgefäß 9. Beim Zurückschieben der beweglichen Glasplatte 5 drückt der äußere Luftdruck die entsprechende Menge der Flüssigkeit aus der Gummiblase in den Platten-Zwischenraum.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform als Kompensationsküvette. Zwischen den beiden festen Glasplatten4a und 4b kann sich die Glasplattes in Richtung des optischen Strahlenganges nach beiden Seiten verschieben. Auf der linken Seite der beweglichen Glasplatte befindet sich die lichtabsorbierende Flüssigkeit 7, während der rechte Zwischenraum mit einer Flüssigkeit 14 gefüllt ist, die das Licht nicht oder nur wenig absorbiert. Beim Verschieben der Glasplatte 5 nach links wird ein Teil der Flüssigkeit 7 aus dem linken Zwischenraum verdrängt. Die verdrängte Flüssigkeit gelangt durch die Verbindungsleitung 8 α in den linken Teil des Ausgleichsgefäßes 9 und drückt den Kolben 15 nach rechts. Hierdurch wird aus dem rechten Teil des Ausgleichsgefäßes 9 durch die Leitung 8 b ebenso viel Flüssigkeit in den frei werdenden rechten Plattenzwischenraum gedrückt, wie aus dem linken verdrängt wird, so daß sich der Vorteil ergibt, daß für alle Betriebsstellungen der beweglichen Platte 5 die Summe der Schichtdicken beider Flüssigkeiten in Richtung der optischen Achse und damit bei gleichen Brechungsindizes der beiden Flüssigkeiten die optische Weglänge konstant ist. Die übrigen Bauteile entsprechen den in Fig. 3 beschriebenen. 13a und 13 & sind die Gummiringe.

Die Photokathoden der Aufnahmeröhren zeigen meist eine von der Augenempfindlichkeit abweichende Spektralempfindlichkeit für das auf sie auftreffende Licht, so daß die erhaltenen Fernsehbilder eine Verfälschung ihrer Helligkeits- bzw. Farbwerte aufweisen (z. B. werden blaue Farbbereiche zu hell wiedergegeben).

Diesen Fehler kann man beseitigen, indem man bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Filtermedium mit einer derartigen Abhängigkeit der Lichtdurchlässigkeit von der Wellenlänge des durchfallenden Lichtes wählt, daß die unterschiedliche Spektralempfindlichkeit der Photo- no kathode innerhalb des zur Übertragung verwendeten Spektralbereichs im wesentlichen ausgeglichen wird.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Fernsehkamera mit einer Aufnahmeoptik, deren Aperturblende wahlweise einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im lichtoptischen iao Strahlengang ein stufenlos regelbares Flüssigkeitsfilter, bestehend aus zwei planparallelen, relativ zueinander beweglichen Platten und einer zwischen diesen Platten befindlichen absorbierenden Flüssigkeit, zwischen Aufnahmeobjektiv und Bildaufnahmeröhre angeordnet ist.
2. 2. Fernsehkamera nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsexponent der Flüssigkeit von demjenigen der durchsichtigen Platten nur wenig abweicht und vorzugsweise diesem gleich ist.
3. 3. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der beweglich gelagerten Platte je eine unbeweglich gelagerte Platte angeordnet ist und daß der Plattenzwischenraum auf der einen Seite der beweglichen Platte mit einer lichtschwächenden Flüssigkeit, der Plattenzwischenraum auf der anderen Seite jedoch mit einer den Lichtdurchtritt nicht oder nur in sehr geringem Maße schwächenden Flüssigkeit von gleichem Brechungsexponent wie die erstere gefüllt ist, so daß in jeder Betriebsstellung der beweglichen Platte die optische Weglänge für die die Vorrichtung durchsetzenden Lichtstrahlen konstant ist.
4. 4. Fernsehkamera nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Abstandes zwischen den durchsichtigen Platten mit Hilfe einer elektrischen Fernsteuerung erfolgt.
5. 5. Fernsehkamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Hubbegrenzung der Fernsteuerbewegung, beispielsweise Endkontakte, vorgesehen sind.
6. 6. Fernsehkamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Schneckenantriebes zur Bewegung der Platte.
7. 7. Fernsehkamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Flüssigkeit eine neutralgraue Färbung hat.
8. 8. Fernsehkamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeit Stoffe zugesetzt sind, die das Wachstum von Algen oder Bakterien verzögern, vorzugsweise ganz verhindern.
9. 9. Fernsehkamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefrierpunkt der Flüssigkeit unter o° C liegt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschriften Nr. 426269, 610074; »Bild und Ton«, August 1951, S. 259.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

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