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Vorrichtung zum kurzzeitigen Photographieren oder Registrieren Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einem digitalen Lichtablenker, der
aus hintereinanderaeschalteten Kerrzellen und doppelbrechenden Prismen besteht.
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Bisherige Verfahren der Kurzzeitphotographie benutzen zur Erzielung
höchster Zeitauflösung Kameras, die aufwendig und in ihrer Handhabung sehr umständlich
sind, besonders wenn mehrere Aufnahmen mit kurzem Zeitabstand gemacht werden sollen.
Für extrem kurze Belichtungszeiten unter 1 ttsec wird als photographischer Verschluß
meistens eine Kerrzelle in Verbindung mit zwei Polarisatoren benutzt. Der für die
Betätigung der Zelle nötige Spannungsimpuls wird bei handelsüblichen Formen z. B.
durch eine auf entsprechende Spannung gebrachte Verzögerungsleitung geliefert. Das
Problem des Filmtransportes wird z. B. dadurch gelöst, daß eine der Anzahl der herzustellenden
Aufnahmen entsprechende Zahl von Kameras verwandt, und jede Kamera ein einziges
Mal benutzt wird. Eine andere Lösung verwendet statt der entsprechenden Anzahl von
Kameras das bekannte Prinzip des rotierenden Spiegels, wobei mit dem Nachteil eines
mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Spiegels der Vorteil eines einzigen Kamerasystems
erkauft wird.
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Die vorliegende Erfindung besteht in der Verwendung des bekannten
Prinzips der digitalen Lichtablenkung auf dem Gebiet der Kurzzeitphotographie bzw.
elektrooptischen Registrierung, und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einer
Vorrichtung zum kurzzeitigen Photographieren und Registrieren zwischen Optik und
Bildaufnahmeschicht ein digitaler Ablenker zwischengeschaltet wird.
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Dadurch werden die Vorteile der beiden eingangs geschilderten bekannten
Systeme erreicht, aber ihre Nachteile vermieden. Mit einer Kamera, die keine bewegten
mechanischen Teile enthält, können mehrere Bilder in dichter zeitlicher Reihenfolge
auf einen Film gebracht werden und mit einem einzigen optischen Ablenksystem können
eine Mehrzahl von Bildern in zeitlicher Reihenfolge jeweils in ihrer Lage verändert
aufgenommen werden, ohne daß Unschärfen der einzelnen Bilder zu befürchten sind.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen erläutert. Es bedeutet F
i g. 1 einen Aufbau eines bekannten digitalen Lichtablenkers, F i g. 2 schematisch
ein erstes einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung, F i g. 3 schematisch eine
erweiterte Ausführung der Erfindung, F i g. 4 die Kombination einer Ausführung nach
F i g. 1 mit einem rotierenden Spiegel.
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Bevor die Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben werden,
wird an Hand der schematischen F i g. 1 der Zeichnung der Aufbau eines digitalen
Lichtablenkers kurz beschrieben.
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Ein digitaler Lichtablenker gestattet es, einen Lichtstrahl um einen
bestimmten Winkel abzulenken, und zwar nur sprunghaft, d. h. Zwischenwinkel sind
ausgeschlossen. Ein solcher Lichtablenker besteht nach F i g. 1 vorzugsweise aus
einer Laser-Lichtquelle L, deren kollimierter mittels P polarisierter Lichtstrahl
auf einen Polarisationsschalter K1, z. B. eine Kerrzelle, fällt, der es gestattet,
den Polarisationszustand des einfallenden Strahls um 90° zu ändern, so daß ein nachfolgendes
Prisma Pi aus doppelbrechendem Material entweder den nach der einen Seite etwas
abgelenkten ordentlichen Strahl 0 oder den nach der anderen Seite etwas abgelenkten
außerordentlichen Strahl a liefert. Jeder dieser beiden Strahlen wird entsprechend
wieder von einem Polarisationsschalter K2 aufgenommen und einem weiteren Prisma
P2 zugeführt, so daß nunmehr in Abhängigkeit des Zustandes der Polarisationsschalter
4 unterschiedliche Strahlrichtungen möglich sind, usw.
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An die als Polarisationsschalter dienende Kerrzellen K1, K2, K3, K4
sind dabei entsprechende Spannungen mittels eines steuerbaren Generators G anzulegen.
Der Lichtstrahl verzweigt sich sozusagen kaskadenartig, und bei 9 Kerrzellenanordnungen
mit doppelbrechenden Prismen z. B. sind 29 diskrete Lagen des Lichtstrahls längs
einer horizontalen oder vertikalen Linie h bzw. v möglich. Für zweidimensionale
Lichtablenkungen benötigt man selbstredend je eine Serie von Kerrzellenanordnungen
mit doppelbrechenden Prismen für die horizontale und vertikale Auslenkung, von denen,
wie aus F i g. 1 ersichtlieh,
auch je ein horizontales und vertikales
Ablenkelement hintereinandergeschaltet sein kann.
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F i g. 2 zeigt schematisch ein erstes einfaches Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Der zu photographierende Gegenstand G wird durch das Objektiv 01
in die Bildebene B abgebildet. In dieser Ebene B befindet sich eine
Maske M, deren Ausschnitt gerade den gewünschten Teil des Bildes vorn Gegenstand
durchläßt. Die Ebene B ist zugleich die Brennebene eines weiteren Objektivs 02,
das die von jedem Punkt der Ebene B ausgehenden Strahlen als kollimiertes Bündel
nach linearer Polarisierung durch den Polarisator P durch einen digitalen, Kerrzellen
und doppelbrechende Prismen enthaltenden Ablenker A sendet. Schließlich wird das
kollimierte Bündel durch ein drittes Objektiv 0. auf den photoempfindlichen
Film F fokussiert. Das so auf dem Film entstehende Abbild des von der Maske begrenzten
Gegenstandsbildes kann nun mit Hilfe des Lichtablenkers A bewegt werden. Zur Begrenzung
der Belichtungsdauer befindet sich an geeigneter Stelle des Systems ein elektrooptischer
Verschluß V, wie z. B. ein Polarisator P1, eine Kerrzelle K und ein weiterer Polarisator
P.. Im Falle des geschilderten Systembeispiels liegt dieser Verschluß V zwischen
dem Objektiv OZ und dem digitalen Lichtablenker.
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Das Prinzip, wie nach F i g. 2 geschildert, kann in mannigfaltiger
Weise abgewandelt werden.
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Das System der F i g. 3 gibt die Möglichkeit, mit Hilfe des Ablenkers
A1 den auf der Maske M abgebildeten Gegenstand zu wechseln.
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Wegen der Wellenlängendispersion des bei dem digitalen Lichtablenker
angewendeten Kerreffektes und der Brechungsindizes von doppelbrechenden Materialien
lassen sich Aufnahmen nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren zunächst nur mit
Licht von relativ geringer spektraler Bandbreite durchführen. Es lassen sich jedoch
immer dann Mehrfarbenbilder mit einem einzigen System herstellen, wenn die einzelnen
Farbauszüge in zeitlicher Reihenfolge aufgenommen werden können. Dabei können die
einzelnen Farbauszüge entweder auf verschiedene oder auch auf ein und dieselbe Stelle
des photoempfindlichen Materials gebracht werden. Daneben besteht natürlich immer
die Möglichkeit, Mehrfarbenauszüge durch die Verwendung von mehreren simultan arbeitenden
Systemen der vorstehend beschriebenen Art herzustellen.
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Ferner besteht die Möglichkeit, Systeme der vorstehend beschriebenen
Art durch polarisationsoptische Hilfsmittel - wie z. B. lineare und/oder zirkulare
Polarisatoren, Viertelwellenlängenplättchen, elektrooptische Polarisationsschalter
- zu ergänzen, um z. B. das Objekt bezüglich seiner polarisationsoptischen Eigenschaften
zu analysieren oder um gewünschte Komponenten des in das Kamerasystem einfallenden
Lichtes zu beseitigen.
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In manchen Fällen kann es von Vorteil sein, ein elektrooptisches Kamerasystem
nach dem geschilderten Prinzip mit mechanischen Kurzzeitsystemen zu kombinieren.
Die F i g. 4 zeigt schematisch eine solche Kombination eines Systems der F i g.
2 mit einem rotierenden Spiegel S. Entsprechend läßt sich auch ein System der F
i g. 3 mit einem rotierenden Spiegel oder Prisma kombinieren. Dadurch erreicht man
gegenüber rein mechanischen Systemen, daß die Probleme, die mit der kontinuierlichen
Bewegung des Bildes zusammenhängen, insbesondere dessen »Verschmierung«, weitgehend
beseitigt werden, ohne die bei mechanischen Systemen relativ hohe Bildzahl reduzieren
zu müssen.