WO1998004955A1 - Vorrichtung zum fokussieren eines filmbildes - Google Patents

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WO1998004955A1
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camera
lens
motion picture
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image
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PCT/DE1997/001578
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Inventor
Kurt Wallner
Walter Trauninger
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Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B13/00—Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
    • G03B13/32—Means for focusing
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B3/00—Focusing arrangements of general interest for cameras, projectors or printers
    • G03B3/02—Focusing arrangements of general interest for cameras, projectors or printers moving lens along baseboard

Definitions

  • the invention relates to a device for focusing a film image according to the preamble of claim 1.
  • Lens rings are arranged on the lens housing to adjust the iris aperture, the image sharpness and focal length of a camera lens.
  • the lens system is linearly adjusted via a gear and thus the image sharpness and focal length of the camera lens are changed.
  • the manual adjustment of the iris aperture, the focus and the focal length (zoom) of the camera lens to the intended objects is difficult for the cameraman, especially when viewing the image through the viewfinder eyepiece at the same time, and reproducible adjustment of certain focal lengths, focus values and iris openings is associated with considerable circumstances and one Preprogrammable values cannot be programmed.
  • drive units which are fastened to iris rods connected to the camera housing and each transmit a torque to an external toothing of the lens rings via a pinion and in this way bring about an adjustment of the lens rings.
  • additional drive units the operation for the cameraman is made considerably easier and the possibility is created to connect the drive units to a control device and to set preset or preprogrammable values for the iris aperture, the image sharpness and focal length of the camera lens.
  • the implementation of the rotary movement of the lens rings in the linear adjustment of the lens system of the camera lens requires a certain amount of play in order to enable easy adjustment.
  • a certain amount of play between the pinion of the drive unit and the external toothing of the lens ring is inevitable, which is particularly problematic when focusing, where the slightest adjustments of the camera lens can lead to image blurring.
  • the setting of the iris aperture and the focal length is less problematic, since the image section and the depth of field can be easily corrected and even slightly inaccurate settings do not render the images unusable.
  • the solution according to the invention creates a device for focusing a film image in a motion picture camera, which enables a precise and reproducible adjustment of the image sharpness and is particularly suitable for automatic focusing and integration of the image sharpness adjustment in the automatic operation of a motion picture camera.
  • the solution according to the invention is particularly suitable for the use of a camera lens with a fixed lens arrangement, that is to say for a camera lens of a predetermined focal length, in which, in particular, the iris aperture can also be adjusted outside the camera lens or an iris lens is not provided.
  • the change in the distance between the lens plane and the image plane can optionally be carried out by a device for translatory adjustment of the lens carrier and / or camera lens along the optical axis of the motion picture camera or by a device for translational adjustment of the picture window along the optical axis of the motion picture camera.
  • the translatory adjustment of the camera lens along the optical axis of the motion picture camera is particularly suitable for integrating the adjusting device into the camera housing and thus in particular for use in new motion picture cameras.
  • an adapter can preferably be arranged between the camera lens and the lens carrier, which has an arrangement for translatory adjustment of the distance between the lens attachment and the connection to the lens carrier.
  • This arrangement is particularly suitable for retrofitting existing motion picture cameras with a fixed connection of the lens carrier to the camera housing of the motion picture camera.
  • a translatory adjustment of the image window enables a shift of the image plane to adjust the image sharpness without internal or external adjustment of the camera lens.
  • the use of a camera lens with a fixed focal length is possible with optimal adjustment of the lens system, so that no optical losses occur due to the adjustment or adjustability of the camera lens.
  • the change in the support dimension for adjusting the image sharpness in a motion picture camera by translational adjustment of the image window along the optical axis of the motion picture camera can be ideally connected to a device for noise insulation or noise isolation of a motion picture camera, in particular when using a motion picture camera with an outer housing and an inner camera , which carries the noise-generating camera mechanism, the inner camera and the camera housing being connected to one another via controllable connecting elements.
  • the noise-isolating connecting elements arranged to reduce noise between the image window and the lens carrier can be used in addition to the focusing setting, so that no additional structural measures are required in the camera housing of the motion picture camera, since the corresponding activation of the connecting elements is integrated into the control and regulating electronics of the motion picture camera .
  • Figure 1 - a side view of a motion picture camera
  • Figure 2 shows a longitudinal section through the front part of the camera housing
  • Figure 3 a schematic section through a motion picture camera with a device for translatory adjustment of the lens carrier
  • Figure 4 a schematic section through a motion picture camera with a translationally adjustable adapter between the lens and the lens carrier;
  • Figure 5 a schematic section through a motion picture camera with a device for translational adjustment of the image window or an internal camera;
  • FIG. 6 shows a schematic section through a motion picture camera with adjusting elements arranged between the camera housing and an inner camera for translatory adjustment of the image plane and for noise insulation;
  • Figure 7 - a block diagram for an adjusting device
  • Figure 8 - a block diagram for an adjusting device with active noise-isolating connecting elements.
  • the motion picture camera shown in FIG. 1 in a side view and in FIG. 2 with a partially sectioned camera housing has a camera housing 1 with a camera cassette 2 articulated thereon, in which a film unwinding spool and a film winding spool are arranged.
  • a keypad 100 for setting the camera functions and setting and triggering pre-programmable parameters and a lens carrier 5 for fixing interchangeable lenses on the motion picture camera are formed on the camera housing 1.
  • An image window 6 is arranged in the camera housing 1 in the optical axis of the lens 3, and the motion picture film F is intermittently moved past it via a film stage 60.
  • a mirror diaphragm 7 driven by an aperture motor 70 releases the beam path incident through the lens 3 for exposing a film image of the motion picture film F standing in the image window 6 or reflects the beam path during the film transport into a viewfinder eyepiece 4 or to other image viewing devices connected to the motion picture camera. processing or processing facilities.
  • the film transport device contains a motor-gear unit 8 for the gripper switching mechanism of the motion picture camera and for toothed rollers 81, 82 for the removal and return transport of the motion picture film F from or into the film cassette 2.
  • the support dimension A that is the distance between the plane of the lens holder or camera mount 5 and the image plane of the image window 6 usually represents a constant size, since the lens 3 is adjusted so that the focal point of the beam path falling through the lens 3 in the image plane lies, that is, falls into the image window 6.
  • a lens ring attached to the lens 3 is rotated, which leads via a gear mechanism to adjust the lens system, so that the focal plane is consequently moved into the image plane, that is, into the plane of the image window 6.
  • the distance between the lens mount part, that is, the end of the lens facing the motion picture camera and the image window 6, in which the motion picture film F is intermittently moved past is changed by means of an adjusting device 9 to adjust the focus.
  • the setting and position of the lens 3 remains unchanged insofar as this relates to the setting of the image sharpness, that is to say, for example, a lens with a fixed focal length can be used. Additional setting options on the lens for focal length or iris adjustment remain unaffected.
  • the change in the distance between the ka eraalle lens attachment and the image window 6 means in most applications a change in the support dimension A between the lens holder 5 and the image window 6, but can also change the distance between the lens holder part of the lens adapter and the when using a lens adapter Image window 6 mean.
  • FIG. 3 shows a schematic section through a motion picture camera with a camera housing 1 with an image window 6, which is arranged on a circuit board 10 fixedly connected to the camera housing 1 or in an internal camera.
  • the camera lens 3 is connected to a lens carrier 51, which is precisely supported in a lens carrier guide 52 of the camera housing 1.
  • the lens carrier 51 is translationally adjustable in the direction of the arrows by means of an adjusting device 91, so that the lens plane is moved toward the image window 6 or is moved away from the image window 6.
  • FIG. 4 shows a variant of the translational focus adjustment on a schematic section through a motion picture camera with a camera housing 1, in which an inner camera or a camera board 10 with an image window 6 mounted therein or thereon is arranged.
  • a flange 54 is provided on the camera housing 1 for receiving a lens adapter 50, which has a lens mount part 53 to which the camera lens 3 is fastened, for example by means of a bayonet catch, and a camera fastening part 55 that can be connected to the flange 54.
  • the lens adapter 50 contains an adjusting device 92 with an adjusting motor 920, for example an ultrasound motor, and one with the adjusting motor 920 connected pinion 921 and a worm wheel 923 meshing with the pinion 921, which has an internal worm for adjusting the length of the lens adapter 50 in the direction of the arrows shown in FIG.
  • any other suitable adjusting device for translatory adjustment of the camera lens 3 can be provided if it has the requirements for sufficient precision and speed of the adjustment movement.
  • FIG. 5 shows a camera housing 1 with an inner camera 11 arranged therein, in which an image window 6 is fastened.
  • the lens 3 is firmly connected to the camera housing 1 via the lens carrier or camera mount 5, while the image window 6 can be adjusted in translation in the direction of the arrows indicated by means of a device 93, as a result of which the back focus for adjusting the focus is changed.
  • an adjustment of the inner camera 11 relative to the camera housing 1 is possible with the image window 6 firmly connected to the inner camera 11.
  • the inner camera 11 is guided in a guide slide / guide rail combination 12, 13 and is adjusted in translation in the direction of the arrows shown in FIG. 5 by means of an adjusting device 94 relative to the camera housing 1.
  • the management of the in- nenka era 11 by means of the guide slide-guide rail combination 12, 13 so precise that both an exact image position and an exact guidance of the image window 6 are guaranteed.
  • a translational adjustment of the image window 6 or the inner camera 11 to adjust the focus can be combined particularly advantageously with noise-reducing measures to prevent structure-borne noise transmission from the inner camera 11 with the noise-generating film transport mechanism arranged therein to the camera housing 1.
  • noise-reducing measures to prevent structure-borne noise transmission from the inner camera 11 with the noise-generating film transport mechanism arranged therein to the camera housing 1.
  • FIG. 6 Such a combination of noise-insulating connecting elements between the inner camera 11 and the camera housing 1 with a translatory adjusting device for adjusting the focus is shown in FIG. 6.
  • FIG. 6 shows a schematic section through a motion picture camera with a camera housing 1, an objective 3 connected to the camera housing 1 via a lens carrier 5 with the camera housing 1 and an inner camera or a camera frame 11 arranged in the camera housing 1, in which the film transport mechanism and the image window 6 are arranged.
  • the inner camera is supported relative to the camera housing 1 via passive noise-isolating connecting elements 14, 15, 16, 17.
  • passive noise-isolating connecting elements 14, 15, 16, 17. To change the back focus between the lens plane and the image plane as well as for additional noise and vibration isolation between the inside camera and the camera housing with a constant back focus depending on the focus setting between the lens plane and the image plane, there are active connecting elements elements 95, 96 provided between the camera housing 1 and the inner camera 11 parallel to the optical axis of the motion picture camera.
  • the active connecting elements 95, 96 cause a change in the distance between the objective plane and the image plane depending on the focusing of the beam path passing through the objective 3 on the image plane in the image window 6, and on the other hand a noise reduction or noise isolation by changing their effective inherent rigidity .
  • the connecting elements 95, 96 are designed in such a way that they act like a very soft spring in relation to the higher-frequency force due to the transport mechanism in the inner camera 11, which occurs periodically with the operating or image frequency or a multiple of this frequency. while they act like a very stiff spring compared to the low-frequency inertia and gravity forces, for example when the camera is panned or when the motion picture camera is tilted.
  • the connecting elements 95, 96 therefore have a sufficiently high inherent rigidity so that the inertial and gravitational forces cause only a negligibly small relative movement between the inner camera 11 and the camera housing 1.
  • the structure and function of the connecting elements 95, 96 is shown schematically in FIG. 7.
  • FIG. 7 shows a schematic section of the front side of the camera housing 1 in the region of the lens holder 5 connected to the camera housing 1.
  • the picture element 6 is the connecting element 95, the length of which can be changed to change the distance between the lens plane and the picture plane, that is to say the distance between the camera housing 1 and the inner camera 11.
  • the adjustment element 95 is controlled via a focusing device 4, the structure and function of which is described using the example of the arrangement shown in FIG.
  • a dynamically controllable, noise-isolating connecting element 950 which consists of an electromagnetic, electrostrictive, magnetically strictive, piezoelectric or transducer element whose dimensions can be changed in another way by the action of a control signal, which can optionally be parallel to a spring element with a specified rigidity or Spring constant can be switched.
  • the spring constant of the spring element connected in parallel is so large that the inertial force and gravity cause only very small changes in length, which do not impair the support dimension and thus the imaging performance of the motion picture camera.
  • the dynamically controllable, noise-isolating connecting element 950 can consist of an electromagnetic, electrostrictive, magnetostrictive or piezoelectric converter with a sufficiently high inherent rigidity or spring constant C.
  • a length measuring sensor 21 is provided, the length-proportional sensor output signal of which is emitted via a filter element 22 to a control and regulating device 25.
  • the length-proportional sensor output signal of the length measuring sensor 21 is composed of a focusing component and a time-dependent sensor signal for detecting the forces acting between the camera housing 1 and the inner camera 11.
  • control signals emitted by the control and regulating device 25, preferably a microprocessor are supplied on the one hand directly as an electrical control signal to the dynamically controllable, noise-isolating connecting element 950 and on the other hand to the focusing device 4, which, for example by means of a motor-operated adjusting device, adjusts the length of the adjusting element 95 Focus setting changed.
  • FIG. 8 shows a block diagram of a focusing device 4 which can be used for focusing adjustment in each of the exemplary embodiments described above.
  • the focusing device 4 contains a DC voltage converter 41 which is connected to a DC voltage source 23 and which supplies the partial voltages necessary for the operation.
  • the focusing device can be equipped with an electronic stabilization and control system, with an electronic see counter-voltage brake, the mechanical moment of inertia is switched off, so that when you release, for example, a thumb grip or a key to adjust the focus, the adjusting device controlled by the focusing device immediately stops without overrun.
  • the stabilization and control system consists of a speed sensor 42 and a sensitivity setting 43, the output signal of which is fed to a control amplifier 44.
  • the control amplifier 44 controls a driver stage 45, the output signal of which is output via an output stage 46 to an adjusting motor 48.
  • the adjusting motor 48 is mechanically coupled to a tachometer generator, the output voltage signal of which is fed back to the control amplifier 44.
  • the DC / DC converter 41 supplies both the speed sensor 42 and the driver stage 45 and the output stage 46.
  • control amplifier 44 is connected to the output of an actuator 40, for example a setting key for focusing.
  • control and regulating device 25 according to FIG. 7 can be used instead of the actuator 40, the control and regulating device 25 having a corresponding input field, such as the keypad 100 shown in FIG. 1, for setting various camera functions or triggering preset or preprogrammed camera functions is provided.
  • an electromagnetic, electrostrictive, magnetostrictive or piezoelectric adjusting device are provided, which performs a sufficient change in length under the action of a control signal to bring about a focus in the desired setting range of the beam path passing through the lens.
  • the device described above for adjusting the image sharpness can also be used for an adequate focal length setting in a one-part or multi-part lens.
  • the invention is particularly suitable for use in devices for automatic focusing (autofocus) by connecting the control device for the adjusting devices and elements or the higher-level control and regulating device to an autofocus device.
  • Such an automatic focusing is advantageously linked to a manual focusing which can be used alternatively or is used for fine adjustment by the automatic focusing device after presetting.

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Abstract

In einer Vorrichtung zum Fokussieren eines Filmbildes in einer Laufbildkamera mit einem Kameragehäuse (1), das einen Objektivträger (5) zur Aufnahme eines Kameraobjektivs (3), dessen kameraseitiges Ende eine Objektivebene ausbildet, und ein Bildfenster (6) aufweist, an dem ein Film (F) mittels eines Filmtransportmechanismus (8) in einer Bildebene entlangbewegt wird, ist eine Einrichtung (9) zum Verändern des Abstandes zwischen der Objektivebene und der Bildebene vorgesehen.

Description

Vorrichtung zum Fokussieren eines Filmbildes
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fokussieren eines Filmbildes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Einstellung der Irisblendenöffnung, der Bildschärfe und Brennweite eines Kameraob ektivs sind am Objektivgehäuse Objektivringe angeordnet. Durch Drehung der Objektivringe wird das Linsensystem über ein Getriebe linear verstellt und damit die Bildschärfe und Brennweite des Kameraobjektivs verändert. Die manuelle Einstellung der Irisblendenöffnung, des Fokus und der Brennweite (Zoom) des Kameraobjektivs an den dafür vorgesehenen Objek ivringen ist für den Kameramann insbesondere bei gleichzeitiger Bildbetrachtung durch das Sucherokular schwierig und eine reproduzierbare Einstellung bestimmter Brennweiten, Fokuswerte und Irisblendenöffnungen mit erheblichen Umständen verbunden und eine Vorprogrammierung vorbestimmbarer Werte nicht möglich. Zur einfacheren und zuverlässigeren Einstellung der Objektivringe sind Antriebseinheiten bekannt, die an mit dem Kameragehäuse verbundenen Irisstangen befestigt sind und jeweils über ein Ritzel ein Drehmoment auf eine Außenverzahnung der Objektivringe übertragen und auf diese Weise eine Einstellung der Objektivringe bewirken. Mit diesen zusätzlichen Antriebseinheiten wird die Bedienung für den Kameramann wesentlich erleichtert und die Möglichkeit geschaffen, die Antriebseinheiten an eine Steuereinrichtung anzuschließen und voreingestellte oder vorprogrammierbare Werte für die Irisblendenöffnung, die Bildschärfe und Brennweite des Kameraobjektivs einzustellen.
Die Umsetzung der Drehbewegung der Objektivringe in die lineare Verstellung des Linsensystems des Kameraobjektivs erfordert jedoch ein gewisses Spiel, um eine leichte Einstellbarkeit zu ermöglichen. In gleicher Weise ist ein gewisses Spiel zwischen dem Ritzel der Antriebseinheit und der Außenverzahnung des Objektivringes unvermeidlich, was insbesondere bei der Fokussierung, bei der geringste Verstellungen des Kameraobjektivs zu Bildunschärfen führen können, problematisch ist. Weniger problematisch ist die Einstellung der Irisblendenöffnung und der Brennweite, da der Bildausschnitt und die Tiefenschärfe leicht korrigiert werden können und selbst geringfügig ungenaue Einstellungen nicht zur Unbrauchbarkeit der Aufnahmen führen.
In vielen Anwendungsfällen ist zudem die Verwendung eines optisch optimierten Objektivs mit fester Brennweite möglich, bei dem nur die Einstellung der Irisblendenöffnung und der Bildschärfe erforderlich ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine präzise und reproduzierbare sowie für eine automatische Bildschärfeneinstellung verwendbare Fokussierungseinrichtung zu schaffen, die keinen Objektivring und eine am Kameraobjektiv anzubringende Antriebseinheit erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst .
Die erfindungsgemäße Lösung schafft eine Vorrichtung zum Fokussieren eines Filmbildes in einer Laufbildkamera, die eine präzise und reproduzierbare Einstellung der Bildschärfe ermöglicht und sich besonders für eine automatische Fokussierung sowie eine Einbindung der Bildschärfeneinstellung in den Automatikbetrieb einer Laufbildkamera eignet. In besonderer Weise eignet sich die erfindungsgemäße Lösung für die Verwendung eines Kameraobjektivs mit fester Linsenanordnung, das heißt für ein Kameraobjektiv vorgegebener Brennweite, bei dem insbesondere auch eine Einstellung der Irisblendenöffnung außerhalb des Kameraobjektivs vorgenommen werden kann bzw. eine Irisblende nicht vorgesehen ist.
Die Änderung des Abstandes zwischen der Objektivebene und der Bildebene kann wahlweise von einer Einrichtung zum translatorischen Verstellen des Objektivträgers und/oder Kameraobjektivs entlang der optischen Achse der Laufbildkamera oder durch eine Einrichtung zum translatorischen Verstellen des Bildfensters entlang der optischen Achse der Laufbildkamera vorgenommen werden. Die translatorische Verstellung des Kameraobjektivs entlang der optischen Achse der Laufbildkamera eignet sich insbesondere für eine Integration der Versteileinrichtung in das Kameragehäuse und damit insbesondere für eine Verwendung in neuen Laufbildkameras .
Zur translatorischen Verstellung des Objektivträgers entlang der optischen Achse der Laufbildkamera kann vorzugsweise zwischen dem Kameraobjektiv und dem Objektivträger ein Adapter angeordnet werden, der eine Anordnung zur translatorischen Verstellung des Abstandes zwischen der Objektivbefestigung und der Verbindung mit dem Objektivträger aufweist. Diese Anordnung eignet sich insbesondere zum Nachrüsten bestehender Laufbildkameras mit fester Verbindung des Objektivträgers am Kameragehäuse der Laufbildkamera .
Eine translatorische Verstellung des Bildfensters ermöglicht eine Verlagerung der Bildebene zum Einstellen der Bildschärfe ohne interne oder externe Verstellung des Kameraobjektivs. Dadurch ist insbesondere die Verwendung eines Kameraobjektives fester Brennweite mit optimaler Abstimmung des Linsensystems möglich, so daß keine optischen Verluste durch die Verstellung oder Verstellbarkeit des Kameraobjektives auftreten.
Auch der Einsatz vorhandener, mit einem Objektivring zur Einstellung der Bildschärfe versehener Objektive ist unter Ausnutzung der erfindungsgemäßen Vorteile möglich, indem beispielsweise ein fester Fokuswert eingestellt und diese Einstellung fixiert wird. Die Veränderung des Auflagemaßes zur Einstellung der Bildschärfe bei einer Laufbildkamera durch translatorische Verstellung des Bildfensters entlang der optischen Achse der Laufbildkamera kann in idealer Weise mit einer Einrichtung zur Geräuschdämmung oder Geräuschisolierung einer Laufbildkamera verbunden werden, insbesondere bei Verwendung einer Laufbildkamera mit einem äußeren Gehäuse und einer Innenkamera, die den geräuscherzeugenden Kameramechanismus trägt, wobei die Innenkamera und das Kameragehäuse über steuerbare Verbindungselemente miteinander verbunden sind. Die zur Geräuschminderung zwischen dem Bildfenster und dem Objektivträger angeordneten geräuschisolierenden Verbindungselemente können zusätzlich zur Fokussierungsein- stellung verwendet werden, so daß keine zusätzlichen baulichen Maßnahmen im Kameragehäuse der Laufbildkamera erforderlich sind, da die entsprechende Ansteuerung der Verbindungselemente in die Steuer- und Regelelektronik der Laufbildkamera integriert wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind den Merkmalen der Ansprüche 6 bis 12 zu entnehmen.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanken näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 - eine Seitenansicht einer Laufbildkamera;
Figur 2 - einen Längsschnitt durch den vorderen Teil des Kameragehäuses ; Figur 3 - einen schematischen Schnitt durch eine Laufbildkamera mit einer Einrichtung zum translatorischen Verstellen des Objektivträgers;
Figur 4 - einen schematischen Schnitt durch eine Laufbildkamera mit einem translatorisch verstellbaren Adapter zwischen dem Objektiv und dem Objektivträger;
Figur 5 - einen schematischen Schnitt durch eine Laufbildkamera mit einer Einrichtung zum translatorischen Verstellen des Bildfensters bzw. einer Innenkamera;
Figur 6 - einen schematischen Schnitt durch eine Laufbildkamera mit zwischen dem Kameragehäuse und einer Innenkamera angeordneten Verstellelementen zum translatorischen Verstellen der Bildebene und zur Geräuschdämmung;
Figur 7 - ein Blockschaltbild für eine Versteileinrichtung und
Figur 8 - ein Blockschaltbild für eine Versteileinrichtung mit aktiven geräuschisolierenden Verbindungselementen .
Die in Figur 1 in einer Seitenansicht und in Figur 2 mit einem teilweise geschnittenen Kameragehäuse dargestellte Laufbildkamera weist ein Kameragehäuse 1 mit einer daran angelenkten Kamerakassette 2 auf, in der eine Filmabwickel- spule und eine Filmaufwickelspule angeordnet sind. Am Kameragehäuse 1 ist ein Tastenfeld 100 zum Einstellen der Kamerafunktionen und Einstellen sowie Auslösen vorprogrammierbarer Parameter und ein Objektivträger 5 zur Festlegung von Wechselobjektiven an der Laufbildkamera ausgebildet. In der optischen Achse des Objektivs 3 ist ein Bildfenster 6 im Kameragehäuse 1 angeordnet, an dem der Laufbildfilm F über eine Filmbühne 60 intermitierend vorbeibewegt wird. Eine von einem Blendenmotor 70 angetriebene Spiegelblende 7 gibt den durch das Objektiv 3 einfallenden Strahlengang zur Belichtung eines im Bildfenster 6 stehenden Filmbildes des Laufbildfilmes F frei bzw. reflektiert den Strahlengang während des Filmtransports in ein Sucherokular 4 bzw. zu anderen an die Laufbildkamera angeschlossenen Bildbetrach- tungs- oder -Verarbeitungseinrichtungen.
Die Filmtransporteinrichtung enthält ein Motor-Getriebe-Aggregat 8 für das Greiferschaltwerk der Laufbildkamera sowie für Zahnrollen 81, 82 zum Abzug und Rücktransport des Laufbildfilms F aus der bzw. in die Filmkassette 2.
Das Auflagemaß A, das heißt der Abstand zwischen der Ebene des Objektivträgers oder Kameramounts 5 und der Bildebene des Bildfensters 6 stellt üblicherweise eine konstante Größe dar, da das Objektiv 3 so justiert wird, daß der Brennpunkt des durch das Objektiv 3 fallenden Strahlengangs in der Bildebene liegt, das heißt in das Bildfenster 6 fällt. Zur Einstellung der Bildschärfe in Abhängigkeit von der Entfernung des aufzunehmenden Objekts von der Laufbildkamera wird ein am Objektiv 3 angebrachter Objektivring verdreht, der über einen Getriebemechanismus zum Verstellen des Linsensystems führt, so daß in Folge davon die Brennpunktebene in die Bildebene, das heißt in die Ebene des Bildfensters 6, verlegt wird.
Anstelle einer Verstellung des Linsensystems im Kameraobjektiv 3 wird erfindungsgemäß zur Bildschärfeneinstellung der Abstand zwischen dem Objektivfassungsteil, das heißt dem der Laufbildkamera zugewandten Ende des Objektivs und dem Bildfenster 6, in dem der Laufbildfilm F intermittierend vorbeibewegt wird, mittels einer Versteileinrichtung 9 verändert. Dabei bleibt die Einstellung und Lage des Objektivs 3 unverändert, soweit dies die Einstellung der Bildschärfe betrifft, das heißt es kann beispielsweise ein Objektiv mit fester Brennweite verwendet werden. Zusätzliche Einstellmöglichkeiten am Objektiv zur Brennweiten- oder Irisblendenverstellung bleiben hiervon unbeeinflußt.
Die Veränderung des Abstandes zwischen der ka eraseitigen Objektivbefestigung und dem Bildfenster 6 bedeutet in den meisten Anwendungsfällen eine Veränderung des Auflagemaßes A zwischen dem Objektivträger 5 und dem Bildfenster 6, kann jedoch bei Verwendung eines Objektivadapters auch eine Veränderung des Abstandes zwischen dem Objektivfassungsteil des Objektivadapters und dem Bildfenster 6 bedeuten.
Verschiedene Aus ührungsbeispiele zur Veränderung des Abstandes zwischen der Objektivebene und der Bildebene mittels einer translatorischen Versteileinrichtung sind in den nachfolgend beschriebenen Figuren 3 bis 6 dargestellt. Figur 3 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Lauf- bildkamera mit einem Kameragehäuse 1 mit einem Bildfenster 6, das auf einer fest mit dem Kameragehäuse 1 verbundenen Platine 10 oder in einer Innenkamera angeordnet ist. Das Kameraobjektiv 3 ist mit einem Objektivträger 51 verbunden, der in einer Objektivträgerführung 52 des Kameragehäuses 1 präzise gelagert ist. Innerhalb dieser Objektivträgerführung 52 ist der Objektivträger 51 in Richtung der eingetragenen Pfeile mittels einer VerStelleinrichtung 91 translatorisch verstellbar, so daß die Objektivebene zum Bildfenster 6 hinbewegt oder vom Bildfenster 6 wegbewegt wird. Mittels dieser translatorischen Verstellung des Objektivs 3 wird der durch das Objektiv 3 gelangende Strahlengang auf die Bildebene des Bildfensters 6 fokussiert, ohne daß eine Bildschärfeneinstellung am Objektiv 3 selbst erforderlich ist .
Figur 4 zeigt eine Variante der translatorischen Bildschär- feneinstellung an einem schematischen Schnitt durch eine Laufbildkamera mit einem Kameragehäuse 1, in dem eine Innenkamera oder eine Kameraplatine 10 mit darin bzw. darauf befestigtem Bildfenster 6 angeordnet ist . Anstelle eines Objektivträgers ist in dieser Ausführungsform ein Flansch 54 am Kameragehäuse 1 zur Aufnahme eines Objektivadapters 50 vorgesehen, der ein Objektivfassungsteil 53 aufweist, an dem das Kameraobjektiv 3 beispielsweise mittels eines Bajonettverschlusses befestigt ist, und ein mit dem Flansch 54 verbindbares Kamerabefestigungsteil 55 aufweist. Der Objektivadapter 50 enthält eine Versteileinrichtung 92 mit einem Versteilmotor 920, beispielsweise einem Ultraschallmotor, einem mit dem Versteilmotor 920 verbundenen Ritzel 921 und einem mit dem Ritzel 921 kämmenden Schneckenrad 923, das eine Innenschnecke zum Verstellen der Länge des Objektivadapters 50 in Richtung der in Figur 4 eingetragenen Pfeile aufweist.
Anstelle der in Figur 4 schematisch dargestellten Versteileinrichtung 92 kann jede andere geeignete Versteileinrichtung zum translatorischen Verstellen des Kameraobjektivs 3 vorgesehen werden, wenn diese die Anforderungen an eine hinreichende Präzision und Schnelligkeit der Verstellbewegung aufweist .
Eine weitere Variante zum Verändern des Abstandes zwischen der Objektivebene und der Bildebene ist in Figur 5 sche a- tisch dargestellt, die ein Kameragehäuse 1 mit darin angeordneter Innenkamera 11 zeigt, in der ein Bildfenster 6 befestigt ist. Das Objektiv 3 ist in dieser Ausführungsform fest über den Objektivträger bzw. Kameramount 5 mit dem Kameragehäuse 1 verbunden, während das Bildfenster 6 mittels einer Einrichtung 93 translatorisch in Richtung der eingetragenen Pfeile verstellbar ist, wodurch das Auflagemaß zur Bildschärfeneinstellung verändert wird.
Alternativ zu einer geeigneten translatorischen Verstellung des Bildfensters 6 ist eine Verstellung der Innenkamera 11 gegenüber dem Kameragehäuse 1 bei fest mit der Innenkamera 11 verbundenem Bildfenster 6 möglich. In dieser Ausführungsform wird die Innenkamera 11 in einer Führungsschlitten-Führungsschienen-Kombination 12, 13 geführt und mittels einer VerStelleinrichtung 94 gegenüber dem Kameragehäuse 1 translatorisch in Richtung der in Figur 5 eingetragenen Pfeile verstellt. Selbstverständlich muß die Führung der In- nenka era 11 mittels der Führungsschlitten-Führungsschienen-Kombination 12, 13 so präzise sein, daß sowohl ein exakter Bildstand als auch eine exakte Führung des Bildfensters 6 gewährleistet sind.
Eine translatorische Verstellung des Bildfensters 6 bzw. der Innenkamera 11 zur Bildschärfeneinstellung läßt sich besonders vorteilhaft mit geräuschdämmenden Maßnahmen zur Verhinderung von Körperschallübertragungen von der Innenkamera 11 mit dem darin angeordneten, geräuscherzeugenden Filmtransportmechanismus zum Kameragehäuse 1 kombinieren. Eine derartige Kombination von geräuschdämmenden Verbindungselementen zwischen der Innenkamera 11 und dem Kameragehäuse 1 mit einer translatorischen Versteileinrichtung zur Bildschärfeneinstellung ist in Figur 6 dargestellt.
Figur 6 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Lauf- bildkamera mit einem Kameragehäuse 1, einem am Kameragehäuse 1 über einen Objektivträger 5 mit dem Kameragehäuse 1 verbundenen Objektiv 3 und einer im Kameragehäuse 1 angeordneten Innenkamera oder einem Kameraskelett 11, in dem der Filmtransportmechanismus und das Bildfenster 6 angeordnet sind. Die Innenkamera ist über passive geräuschisolierende Verbindungselemente 14, 15, 16, 17 gegenüber dem Kameragehäuse 1 abgestützt. Zur Veränderung des Auflagemaßes zwischen der Objektivebene und der Bildebene sowie zur zusätzlichen Geräusch- und Schwingungsisolation zwischen der Innenkamera und dem Kameragehäuse bei konstantem, von der Bildschärfeneinstellung abhängigem Auflagemaß zwischen der Objektivebene und der Bildebene sind aktive Verbindungseie- mente 95, 96 zwischen dem Kameragehäuse 1 und der Innenkamera 11 parallel zur optischen Achse der Laufbildkamera vorgesehen .
Die aktiven Verbindungselemente 95, 96 bewirken zum einen eine Veränderung des Abstandes zwischen der Objektivebene und der Bildebene in Abhängigkeit von der Fokussierung des durch das Objektiv 3 gelangenden Strahlenganges auf die Bildebene im Bildfenster 6 sowie zum anderen eine Geräuschminderung bzw. Geräuschisolation durch Veränderung ihrer wirksamen Eigensteifigkeit . Hierzu sind die Verbindungselemente 95, 96 so gestaltet, daß sie gegenüber der hö- herfrequenten, auf den Transportmechanismus in der Innenkamera 11 zurückzuführenden Kraft, die periodisch mit der Betriebs- oder Bildfrequenz oder einem Vielfachen dieser Frequenz auftritt, wie eine sehr weiche Feder wirken, während sie gegenüber den niederfrequenten Trägheits- und Schwerkräften beispielsweise bei einem Kameraschwenk oder einer Neigung der Laufbildkamera wie eine sehr steife Feder wirken.
Die Verbindungselemente 95, 96 weisen daher eine ausreichend hohe Eigensteifigkeit auf, so daß die Trägheits- und Schwerkräfte eine nur vernachlässigbar kleine Relativbewegung zwischen der Innenkamera 11 und dem Kameragehäuse 1 verursachen. Der Aufbau und die Funktion der Verbindungselemente 95, 96 ist schematisch in Figur 7 dargestellt.
Figur 7 zeigt einen schematischen Ausschnitt der Frontseite des Kameragehäuses 1 im Bereich des mit dem Kameragehäuse 1 verbundenen Objektivträgers 5. Zwischen der Frontseite des Kameragehäuses 1 und der Innenkamera 11 mit darin befestig- tem Bildfenster 6 ist das Verbindungselement 95 angeordnet, dessen Länge zur Veränderung des Abstandes zwischen der Objektivebene und der Bildebene, das heißt des Abstandes zwischen dem Kameragehäuse 1 und der Innenkamera 11 veränderbar ist. Die Ansteuerung des Verstellelementes 95 erfolgt über eine Fokussierungseinrichtung 4, deren Aufbau und Funktion am Beispiel der in Figur 8 dargestellten Anordnung beschrieben wird.
Mit dem Verstellelement 95 verbunden ist ein dynamisch ansteuerbares, geräuschisolierendes Verbindungselement 950, das aus einem elektromagnetischen, elektrostriktiven, magnetischstriktiven, piezoelektrischen oder in sonstiger Weise durch Einwirkung eines Ansteuersignais in seinen Abmessungen veränderbares Wandlerelement besteht, das wahlweise parallel zu einem Federelement mit vorgegebener Steifigkeit bzw. Federkonstante geschaltet werden kann. Dabei ist die Federkonstante des parallel geschalteten Federelementes so groß, daß die Trägheitskraft und die Schwerkraft nur sehr kleine Längenänderungen verursachen, die zu keiner Beeinträchtigung des Auflagemaßes und damit der Abbildungsleistung der Laufbildkamera führt .
Alternativ hierzu kann das dynamisch ansteuerbare, geräuschisolierende Verbindungselement 950 aus einem elektromagnetischen, elektrostriktiven, magnetostriktiven oder piezoelektrischen Wandler mit genügend hoher Eigensteifigkeit bzw. Federkonstante C bestehen. Durch dynamische Ansteuerung des Wandlerelementes wird dessen Länge und damit die Gesamtlänge des dynamisch ansteuerbaren, geräuschisolierenden Verbin- dungselementes 950 verändert, ohne daß ein zusätzliches, parallel zum Wandlerelement geschaltetes Federelement erforderlich ist.
Zur Erfassung des Abstandes zwischen der Objektivebene und der Bildebene ist ein Längenmeßsensor 21 vorgesehen, dessen längenproportionales Sensor-Ausgangssignal über ein Filterelement 22 an eine Steuer- und Regelungseinrichtung 25 abgegeben wird. Das längenproportionale Sensor-Ausgangssignal des Längenmeßsensors 21 setzt sich aus einer Fokussie- rungskomponente und einem zeitabhängigen Sensorsignal zur Erfassung der zwischen dem Kameragehäuse 1 und der Innenkamera 11 wirkenden Kräfte zusammen. Die von der Steuer- und Regeleinrichtung 25, vorzugsweise einem Mikroprozessor, abgegebenen Steuersignale werden zum einen unmittelbar als elektrisches Steuersignal dem dynamisch ansteuerbaren, geräuschisolierenden Verbindungselement 950 und zum anderen der Fokussierungseinrichtung 4 zugeführt, die beispielsweise mittels einer motorisch betriebenen VerStelleinrichtung die Länge des Verstellelementes 95 zur Bildschärfeneinstellung verändert .
Figur 8 zeigt ein Blockschaltbild einer Fokussierungseinrichtung 4, die in jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele zur Fokussierungseinstellung eingesetzt werden kann. Die Fokussierungseinrichtung 4 enthält einen mit einer Gleichspannungsquelle 23 verbundenen Gleichspannungswandler 41, der die für den Betrieb notwendigen TeilSpannungen liefert. Um einen gleichmäßigen Fahreffekt bei der Fokussierung zu erzielen, kann die Fokussierungseinrichtung mit einem elektronischen Stabilisierungs- und Regelsystem ausgerüstet werden, wobei durch eine elektroni- sehe Gegenspannungsbremse das mechanische Trägheitsmoment ausgeschaltet wird, so daß beim Loslassen beispielsweise eines Daumendrehgriffes oder einer Taste zur Bildschär- feneinstellung die von der Fokussierungseinrichtung angesteuerte VerStelleinrichtung ohne Nachlauf sofort stoppt.
Das Stabilisierungs- und Regelungssystem besteht aus einem Geschwindigkeitsgeber 42 und einer Empfindlichkeitseinstel- lung 43, deren Ausgangssignal einem Steuerverstärker 44 zugeführt wird. Der Steuerverstärker 44 steuert eine Treiberstufe 45 an, deren Ausgangssignal über eine Endstufe 46 an einen Versteilmotor 48 abgegeben wird. Der Verstellmo- tor 48 ist mechanisch mit einem Tachogenerator gekoppelt, dessen Ausgangsspannungssignal an den Steuerverstärker 44 zurückgekoppelt wird. Der Gleichspannungswandler 41 versorgt sowohl den Geschwindigkeitsgeber 42 als auch die Treiberstufe 45 und die Endstufe 46.
Zusätzlich ist der Steuerverstärker 44 mit dem Ausgang eines Stellgliedes 40 verbunden, beispielsweise einer Einstelltaste zur Fokussierung. Alternativ kann anstelle des Stellgliedes 40 die Steuer- und Regeleinrichtung 25 gemäß Figur 7 eingesetzt werden, wobei die Steuer- und Regeleinrichtung 25 mit einem entsprechenden Eingabefeld, wie dem in Figur 1 dargestellten Tastenfeld 100 zum Einstellen verschiedener Kamerafunktionen bzw. Auslösen voreingestellter bzw. vorprogrammierter Kamerafunktionen versehen ist.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können in vielfacher Weise verändert und erweitert werden. So kann beispielsweise anstelle der motorisch angetriebenen Versteileinrichtungen, vorzugsweise unter Verwendung eines UI- traschallmotors, eine elektromagnetische, elektrostriktive, magnetostriktive oder piezoelektrische Versteileinrichtung vorgesehen werden, die unter der Einwirkung eines Ansteuersignais eine hinreichende Längenänderung durchführt, um im gewünschten Einstellungsbereich eine Fokussierung des durch das Objektiv gelangenden Strahlenganges zu bewirken.
Auch läßt sich die vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Einstellung der Bildschärfe für eine adäquate Brennweiteneinstellung in einem ein- oder mehrteiligen Objektiv verwenden.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Einsatz in Einrichtungen zur automatischen Fokussierung (Autofokus) , indem die AnSteuereinrichtung für die Versteileinrichtungen und -elemente oder die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung mit einer Autofokus-Einrichtung verbunden wird. Vorteilhafterweise wird eine solche automatische Fokussierung mit einer manuellen Fokussierung verknüpft, die alternativ anwendbar ist oder nach Voreinstellung durch die Einrichtung zur automatischen Fokussierung zur Feineinstellung verwendet wird.

Claims

Ansprüche
Vorrichtung zum Fokussieren eines Filmbildes in einer Laufbildkamera mit einem Kameragehäuse, das einen Objektivträger zur Aufnahme eines Kameraobjektivs, dessen kameraseitiges Ende eine Objektivebene ausbildet, und ein Bildfenster aufweist, an dem ein Film mittels eines Filmtransportmechanismus in einer Bildebene entlangbewegt wird,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Verändern des Abstandes zwischen der Objektivebene und der Bildebene.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9) zum translatorischen Verstellen des Objektivträgers (5) und/oder des Kameraobjektivs (3) entlang der optischen Achse der Laufbildkamera.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kameraobjektiv (3) und dem Objektivträger (5) ein Adapter (50) angeordnet ist, der eine Einrichtung (92) zum translatorischen Verstellen des Abstandes zwischen der Objektivbefestigung (53) und einer kameraseitigen Befestigung (55) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (93; 94; 95, 96) zum translatorischen Verstellen des Bildfensters (6) entlang der optischen Achse der Laufbildkamera .
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbildkamera aus einer Innenkamera (11), die mit dem Filmtransportmechanismus und dem Bildfenster (6) verbunden ist, und einem Kameragehäuse (1) besteht, das den Objektivträger (5) aufweist, an dem das Kameraobjektiv (3) in der optischen Achse der Laufbildkamera angeordnet ist, und daß zwischen der Innenkamera (11) und dem Kameragehäuse (1) eine Einrichtung (95, 96) zum translatorischen Verstellen der Innenkamera (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteileinrichtung eine parallel zur optischen Achse der Lauf- bildkamera verlaufende Führungseinrichtung und einen mit dem Objektivträger (5) , dem Bildfenster (6) , der Innenkamera (11) oder dem Adapter (50) verbundenen Verstellmechanismus (9; 91 bis 96) enthält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung aus mindestens einer Führungsschiene (11, 12) und einem mit dem Verstell - teil (10, 11) verbundenen Führungsschlitten besteht. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellmechanismus aus einer Getriebeanordnung mit einer Verstellschnecke und einem Schneckenrad und/oder einer Zahnstangen-Ritzel -Verbindung besteht .
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellmechanismus aus einem elektromagnetischen, elektrostriktiven, magnetostrikti- ven oder piezoelektrischen Wandler besteht, dessen Länge mittels einer Ansteuerschaltung (4; 40) veränderbar ist .
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die VerStelleinrichtung Teil einer Einrichtung zur geräuschisolierenden Verbindung der Innenkamera (11) mit dem Kameragehäuse (1) ist.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteileinrichtung mit einer Einrichtung zum automatischen
Fokussieren eines Filmbildes verbunden ist.
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