Videokamera-Einheit
BES CHREI BUNG
Technisches Gebiet Die Erfindung bezieht sich auf eine Videokamera-Einheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf einen abnehmbaren Vorsatz für eine mit einem Objektiv versehene Videokamera .
Es besteht ein großes wirtschaftliches Interesse, bei der Produktion von Spiel- oder Fernsehfilmen, von Werbefilmen usw. anstelle von herkömmlichem Filmmaterial Videoaufzeichnungen einzusetzen, da die Kosten für den Film, die Entwicklung und das eventuell erforderliche „Nachdrehen" von - was sich in Regel erst nach dem Entwickeln des Films herausstellt - „mißglückten" Aufnahmen einen wesentlichen Kostenfaktor bei der Herstellung eines Spielfilms darstellen. Dies gilt umso mehr, als durch den Fortschritt in der Halbleitertechnik bereits Video-Bildaufnehmer verfügbar sind, deren Auflösung mit der von herkömmlichem Filmmaterial wenigstens annähernd vergleichbar ist. Zumindest als Versuchsmuster gibt es ferner bereits Video-Bildaufnehmer, deren Konstrastum- fang sogar höher als der von herkömmlichem „chemischen" Film ist.
Stand der Technik
Die kostengünstigen Halbleiter-Bildaufnehmer haben jedoch eine Diagonale der lichtempfindlichen Fläche von
deutlich unter einem Zoll, zumeist in der Größenordnung von H Zoll oder noch weniger; die Diagonale der lichtempfindlichen Fläche ist damit um Faktoren kleiner als die Diagonale der Bilder eines 35mm-Kinofilms . Damit müssen die Objektive von Videokameras bei gleichem Bildwinkel eine sehr viel kürzere Brennweite als die Objektive von 35mm-Filmkameras haben. Hierdurch steigt die Schärfentiefe der mit einer Videokamera aufgenommenen Szene gegenüber einer Aufnahme mit einer 35mm- Filmkamera deutlich an. Dies mag bei Sportaufnahmen von Vorteil sein, ist jedoch bei Spielfilmproduktionen etc. häufig unerwünscht. Deshalb werden bis heute aufwendige Produktionen auch für das Fernsehen auf 35mm-Kinofilm gedreht, obwohl die hohe Auflösung des 35mm-Films für Fernsehproduktionen nicht erforderlich wäre.
Zur Lösung des Problems der „zu großen" Schärfentiefe ist vorgeschlagen worden, einen optischen Vorsatz für eine Videokamera zu verwenden, der ein Aufnahmeobjektiv zur Aufnahme einer Szene aufweist, dessen Brennweite dem Aufnahmeobjektiv einer herkömmlichen Filmkamera und dessen Bildfeld der Größe eines herkömmlichen Films entspricht. In der Bildebene des Aufnahmeobjektivs ist die Lichtempfangsfläche einer Bildübertragungseinheit angeordnet. Das auf der Lichtempfangsfläche erzeugte Schirmbild hat damit die gleiche Schärfentiefe wie (z.B.) das auf einem 35mm-Kinofilm aufgezeichnete Bild. Weiterhin ist ein Übertragungsobjektiv vorgesehen, das die Lichtempfangsfläche der Bildübertragungseinheit auf wenigstens einen Video-Bildaufnehmer abbildet. Da von dem Übertragungsobjektiv ein Schirmbild und kein Luftbild auf den Video-Bildaufnehmer abgebildet wird, wird
die Schärfentiefe der aufgenommenen und von der Videokamera aufgezeichneten Szene nur durch die Schärfentiefe des Aufnahmeobjektivs und nicht durch die Schärfentiefe des Übertragungsobjektivs bestimmt.
Die bekannten Vorsätze für Videokameras nutzen jedoch die Möglichkeiten, die sich durch die zweistufige Abbildung ergeben, bei weitem nicht aus.
Beispielsweise sind neben den Abbildungseigenschaften des Aufnahmeobjektivs und des Übertragungsobjektivs die optischen Eigenschaften der Lichtempfangsfläche bzw. des Schirms für die Bildqualität des aufgenommenen Bildes von entscheidender Bedeutung.
Typische Ausführungen der Schirme sind mattierte Flächen (Mattscheiben) oder Faserscheiben. Derartige Schirme führen zu einer wahrnehmbaren Kornstruktur in dem von der Videokamera aufgezeichneten Bild. Darüber hinaus können nach dem Abtasttheorem bei bestimmten
Ortsfrequenzen in der aufgenommenen Szene Moire-Streifen auftreten.
Ein weiteres Problem bei gattungsgemäßen Videokameras besteht darin, dass handelsübliche Videokameras über keinen optischen Sucher verfügen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Videoka- mera-Einheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die Möglichkeiten, die sich durch die zweistufige Abbildung ergeben, voll ge-
nutzt werden können. Beispielsweise sollen die Strukturen der Lichtempfangsfläche in dem von der Videokamera aufgezeichneten Film bei einer Betrachtung des Films mit der üblichen Vorführgeschwindigkeit nicht sichtbar sein.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung, bei denen es sich z.T. um selbstständige Erfin- düngen handelt, sind in den Ansprüchen 2 folgende angegeben .
Wenn das Aufnahmeobjektiv eine einstellbare Blende aufweist - dies ist bei den meisten handelsüblichen Objek- tiven für Filmkameras der Fall -, kann diese Blende im wesentlichen zur Einstellung der Schärfentiefe der aufgenommenen Szene und nicht zur (endgültigen) Einstellung der Bildhelligkeit auf dem Video-Bildaufnehmer dienen; die Mittel zur Einstellung der Bildhelligkeit sind dann im Strahlengang nach dem Aufnahmeobjektiv vorgesehen.
Entsprechendes gilt für ein Verfahren zum Aufnehmen eines einem Kinofilm entsprechenden Videofilm auf einem Videoaufzeichnungsträger .
Bevorzugt können die Mittel zur Einstellung der Bildhelligkeit eine Blende im Übertragungsobjektiv sein. Der Kameramann kann dann - ausreichende Beleuchtung der Szene natürlich vorausgesetzt - die vom Regisseur gewünschte Schärfentiefe durch Wahl der entsprechenden Blende am Aufnahmeobjektiv einstellen. Die Steuerung der Szenenhelligkeit erfolgt durch Einstellung der Blende im Übertragungsobjektiv. Es ist damit beispielsweise bei Aus-
senaufnahmen nicht mehr erforderlich, diese in die Morgen- oder Abendstunden zu verlegen, um „ausreichend wenig Licht" und damit eine kleine Schärfentiefe zu haben. Vor allem aber kann bei praktisch gleichbleibender Bild- helligkeit die Schärfentiefe während der Aufnahme gezielt verändert werden, indem die Blende des Abbildungs- objektivs zur Veränderung der Schärfentiefe verstellt und die Bildhelligkeit durch eine gegenläufige Verstellung der Blende des Übertragungsobjektivs konstant gehalten wird. Die Verstellung der Blende des Abbildungsobjektivs kann manuell erfolgen; dabei ist bevorzugt, wenn die Videokamera über eine Blendenautomatik für das Übertragungsobjektiv verfügt, die dann die Bildhelligkeit konstant hält.
Selbstverständlich ist es aber auch möglich, eine Steuereinheit zu verwenden, die eine programmierbare, beispielsweise gegenläufige Verstellung der beiden Blenden vornimmt .
Als Blenden können im Prinzip alle bekannten Blenden eingesetzt werden, beispielsweise und bevorzugt Iris- Blenden.
Alternativ können die Mittel zur Einstellung der Bildhelligkeit eine Einsteileinrichtung für die „Sample- Zeit" (wirksame Belichtungszeit) des oder der Video- Bildaufnehmer aufweisen, bei denen es sich insbesondere um CCD-Aufnehmer handeln kann. Diese Ausführungsform ist allerdings im Gegensatz zu der „Blendenlösung" nicht bei jeder Videokamera realisierbar.
Erfindungsgemäß ist weiter erkannt worden, dass bei Videokamera-Einheiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, also bei Videokamera-Einheiten mit einer zweistufigen Abbildung noch folgende Möglichkeit besteht, die alter- nativ oder zusätzlich zu den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 eingesetzt werden kann:
Erfindungsgemäß wird zumindest die Lichtempfangsfläche der Bildübertragungseinheit in der Bildebene des Aufnah- meobjektivs bewegt, wobei die Bewegung vorzugsweise nicht schrittweise erfolgt. Durch die Bewegung kommen die Strukturen des Schirms bzw. der Lichtempfangsfläche der Bildübertragungseinheit bei aufeinanderfolgenden Videobildern an unterschiedliche Stellen der Bildebene bzw. des Video-Bildaufnehmers zu liegen. Da die aufgenommene Szene selbstverständlich ortsfest bleibt, kann ein Betrachter des Videofilms die Strukturen in den ihm nacheinander vorgeführten Videobildern nicht mehr erkennen. Das menschliche Auge bzw. das Gehirn haben nämlich die Eigenschaft, bei bewegten Szenen nicht zur Szene gehörende, sich unabhängig von der Szene bewegende untergeordnete Strukturen nicht wahrzunehmen; damit genügen bereits vergleichsweise kleine Geschwindigkeiten bzw. Bewegungsfrequenzen, die unter der Bildfrequenz liegen, um die Struktur des Schirms für den Betrachter zu „maskieren", d.h. den Betrachter die Struktur bzw. Körnung des Schirms nicht mehr wahrnehmen zu lassen.
Als Formen der Bewegung des Schirms sind die verschie- densten Formen möglich, wobei bevorzugt darauf geachtet werden sollte, dass bei einer regelmäßigen „Körnung" des
Schirms nicht durch die Bewegungsrichtung benachbarte Körner zu einem „Strich" verwischen.
Beispielsweise kann zumindest die Lichtempfangsfläche der Bildübertragungseinheit drehbar sein. Die Drehung der Lichtempfangsfläche kann dabei um die optische Achse - allerdings mittels einer aufwendigen und groß bauenden Mechanik - oder um eine von der optischen Achse beabstandete Achse erfolgen. Die zweite Ausbildung hat den Vorteil, dass der Bewegungsmechanismus vergleichsweise einfach aufgebaut sein kann, nachteilig ist allerdings, dass der Schirm vergleichsweise groß sein muss, und damit auch der Platzbedarf hoch ist.
Die Schirmgröße und der Platzbedarf werden reduziert, wenn die Lichtempfangsfläche eine Taumelbewegung oder eine bevorzugt zweiachsige oszillierende Bewegung in der Bildebene ausführt. Allerdings ist bei derartigen Bewegungen der Aufwand für den Bewegungsmechanismus größer als bei einer Rotationsbewegung.
Als Schirme bzw. Lichtempfangsflächen der Bildübertragungseinheit können im Prinzip alle Schirme etc. verwendet werden, sofern auf ihnen ein Schirmbild mit ausrei- chender Helligkeit und Schärfe erzeugt werden kann. Insbesondere können als Schirm eine Mattscheibe oder eine Faserplatte eingesetzt werden, die in der Bildebene des Aufnahmeobjektivs angeordnet ist.
Zur Verkürzung des Strahlengangs kann die Bildübertragungseinheit eine Bildumlenkeinheit aufweisen.
Erfindungsgemäß ist ferner erkannt worden, dass bei Videokamera-Einheiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, also bei Videokamera-Einheiten mit einer zweistufigen Abbildung die Bildübertragungseinheit auch dazu verwen- det werden kann, einen optischen Sucher zu realisieren, der insbesondere bei einer herkömmlichen Videokamera nachrüstbar ist. Ein optischer Sucher wird von vielen Kameraleuten einem elektronischen Bildschirm, auf dem das Videobild dargestellt wird, vorgezogen. Die Ausspie- gelung kann dabei vor oder nach dem Schirm der Bildübertragungseinheit erfolgen. Zusätzlich und bevorzugt ergibt sich die Möglichkeit, zwischen dem optischen Bild und dem von dem oder den Videoaufnehmern aufgenommenen Bild umzuschalten.
In jedem Falle ist es von Vorteil, wenn im Strahlengang nach der Mattscheibe oder der Faserplatte eine Feldlinse angeordnet ist, die den Lichtfluss erhöht.
Die erfindungsgemäßen Grundgedanken sind im Prinzip zur
Nachbildung der Schärfentiefe beliebiger Filmkameras, also beispielsweise von 16mm- oder 70mm-Filmkameras ein- setzbar. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn sie zur Nachbildung der Schärfentiefe von 35mm-Filmkameras ein- gesetzt werden, d.h. wenn die Größe des Bildfelds des
Aufnahmeobjektivs der Größe des Bildes eines 35mm-Kino- films entspricht. In diesem Falle können als Aufnahmeobjektive alle bereits für 35mm-Filmkameras vorhandenen Objektive eingesetzt werden, wobei bevorzugt ein Bajo- nett bzw. „Mount" für das wechselbare Aufnahmeobjektiv verwendet wird, wie er auch bei 35mm-Filmkameras einge-
setzt wird, so dass auf alle vorhandenen Objektive zurückgegriffen werden kann.
Als Videokameras können beliebige Videokameras und ins- besondere Einchip- oder Dreichip-Kameras eingesetzt werden. Um eine leichte Nachrüstung an vorhandenen Videokameras vornehmen zu können, ist es ferner bevorzugt, wenn in einem abnehmbaren Vorsatz das Aufnahmeobjektiv und die Bildübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche zusammengefasst sind. Mit dem Aufsatz wird dann die
Schärfentiefe beispielsweise einer 35mm-Filmkamera nachgebildet, ohne Aufsatz kann die Videokamera dann beispielsweise für Sportaufnahmen mit großer Schärfentiefe eingesetzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla- risch beschrieben, auf die im übrigen hinsichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 2a eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform mit einem optischen Sucher,
Fig. 2b eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform mit einem optischen Sucher, und
Fig. 3 verschiedene Bewegungsmöglichkeiten des Schirms .
Darstellung von Ausführungsbeispielen
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Videokamera 1. Die Videokamera 1 weist einen Video-Bildaufnehmer 5 auf. Selbstverständlich können auch mehrere Bildaufnehmer, beispielsweise drei Bildaufnehmer mit entsprechenden Farbmasken vorhanden sein. Vor dem Bildaufnehmer 5 ist ein Übertragungsobjektiv 10 mit einer Blende 15 angeordnet, die bevorzugt eine Irisblende ist.
Das Übertragungsobjektiv 10 kann das Objektiv einer handelsüblichen Videokamera oder ein Spezialobjektiv sein. In jedem Falle bildet das Übertragungsobjektiv 10 über Umlenkprismen 20 bis 22 und einen Umlenkspiegel 30 einen Schirm 50 (Bildübertragungsscheibe) auf den Video-Bildaufnehmer 5 ab. Mit 40 ist eine dem Schirm 50 zugeordnete Feldlinse bezeichnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dienen die Umlenkprismen 20 bis 22 und der Umlenkspiegel 30 zur Verkürzung der Baulänge bzw. zur Bildaufrichtung. Selbstverständlich kann auf einen Teil oder alle Umlenkelemente verzichtet werden, wenn die Baulänge nicht von Belang ist. Weiterhin kann ein Teil der Umlenkungen entfallen, wenn die Bildaufrichtung elektronisch in der Videokamera 1 erfolgt.
Der von dem Übertragungsobjektiv 10 auf den Video-Bildaufnehmer abgebildete Teil des Schirms 50 - d.h. das Objektfeld des Übertragungsobjektivs 10 - hat bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ohne Beschränkung der Allgemeinheit die Größe eines Filmbildes einer 35mm-
Filmkamera. Zur Erzeugung des Bildes auf dem Schirm 50 ist deshalb ein handelsüblich für 35mm-Filmkameras verwendetes Aufnahmeobjektiv 60 mit einer Blende 65 vorgesehen, dessen Bildfeld, d.h. das Objektfeld des Über- tragungsobjektives 10 für die Größe eines Bildfeldes eines 35mm-Films optimiert ist. Das Aufnahmeobjektiv 60 ist bevorzugt ein Wechselobjektiv und kann eine Fest- brennweiten-Objektiv oder ein Varioobjektiv sein. Die Blende 65 ist bevorzugt eine Irisblende.
Der Schirm 50 kann beispielsweise eine Mattscheibe oder eine Faserplatte sein. Mattscheiben oder Faserplatten, aber auch andere zur Erzeugung eines Schirmbildes geeignete Flächen haben eine Struktur, die unter Umstän- den in dem aufgezeichneten Videobild wahrnehmbar sein kann, zumindest aber einen störenden verwischten bzw. unscharfen Eindruck hinterlasst. Um zu verhindern, dass die Struktur in dem aufgezeichneten Videofilm für einen Betrachter des Films wahrnehmbar ist, wird erfindungs- gemäß der Schirm 50 in der Bildebene des Aufnahmeobjek- tivs 60 bewegt, also in Richtung senkrecht zur optischen Achse, die strichpunktiert dargestellt ist.
Möglichkeiten der Bewegung des Schirms 50 werden in Verbindung mit Fig. 3 noch erläutert.
Weiterhin ergibt sich durch die zweistufige Abbildung folgende Möglichkeit: Die Größe der Blende 65 im Aufnahmeobjektiv 60 wird ohne Berücksichtigung der Bildhelligkeit im wesentlichen so gewählt, dass die Schärfentiefe der aufgenommenen Szene den Vorgaben des Regisseurs entspricht. Die Steuerung der Szenenhelligkeit erfolgt dann durch Einstellung der Blende 15 im Übertragungsobjektiv 10. Da das Übertragungsobjektiv ein Schirmbild und nicht ein Luftbild abbildet, ist die Schärfentiefe des Über- tragungsobjektivs 10 ohne Belang, so dass die Schärfentiefe der aufgenommenen Szene ausschließlich durch die Blendengröße des Aufnahmeobjektivs 60 bestimmt wird. Natürlich kann die Größe der Blende 65 nicht so gewählt werden, dass sich bereits bei maximaler Öffnung der Blende 15 ein zu dunkles Bild ergibt; gerade bei Filmaufnahme ist das Problem jedoch nicht „zu wenig Licht", sondern „zu viel Licht".
Vor allem aber kann bei praktisch gleichbleibender Bild- helligkeit die Schärfentiefe während der Aufnahme gezielt verändert werden, indem die Blende 65 des Abbildungsobjektivs 60 zur Veränderung der Schärfentiefe verstellt und die Bildhelligkeit durch eine gegenläufige Verstellung der Blende 15 des Übertragungsobjektivs 10 konstant gehalten wird. Die Verstellung der Blende des Abbildungsobjektivs kann manuell erfolgen; dabei ist bevorzugt, wenn die Videokamera 1 über eine automatische Blendensteuerung für das Übertragungsobjektiv 10 verfügt, die dann die Bildhelligkeit konstant hält.
Selbstverständlich ist es aber auch möglich, eine Steuereinheit zu verwenden, die eine programmierbare, bei-
spielsweise gegenläufige Verstellung der beiden Blenden 15 und 65 vornimmt.
Alle Teile mit Ausnahme der Videokamera 1 und des Bildaufnehmers 5 können in einem abnehmbaren Vorsatz für eine Videokamera zusammengefasst werden. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, als Objektiv 10 das Standardobjektiv der Videokamera 1 einzusetzen und lediglich die Teile 20 bis 65 in Fig. 1 in den Vorsatz einzubauen.
Die Fig. 2a und 2b zeigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Vorsatz dazu dient, zusätzlich einen optischen Sucher für eine handelsübliche, nicht mit einem optischen Sucher versehene Videokamera bereitzustel- len.
Die beiden gezeigten Ausführungsformen unterscheiden sich dadurch, dass ein Strahlenteiler 70 für den optischen Sucherstrahlengang einmal nach dem Schirm 50 (Fig. 2a) und einmal vor dem Schirm 50 (Fig. 2b) angeordnet ist. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind in den Fig. 2a und 2b mit den selben Bezugszeichen versehen, so dass auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird.
Bei der in Fig. 2a dargestellten Ausführungsform ist der Strahlenteiler 70 zwischen dem Umlenkprisma 20 und dem Übertragungsobjektiv 10 angeordnet. Der aus dem Aufzeichnungs-Strahlengang zum optischen Sucher hin ausgespiegelte Teil des Lichts durchsetzt eine Übertra- gungsoptik 80 und ein Prisma 90 und wird dann von einem Umlenkprisma 95 auf das Sucher-Zwischenbild 100 abge-
bildet. Das Zwischenbild 100 kann von einem Auge A über ein Okular 110 betrachtet werden.
Bei der in Fig. 2b dargestellten Ausführungsform ist der Strahlenteiler 70 zwischen dem Aufnahmeobjektiv 60 und dem Schirm 50 angeordnet. In einer zur Stellung des Schirms 50 konjugierten Stellung befindet sich ein weiterer Schirm 50', der eine Formateinzeichnung entsprechend der Größe des aufgenommenen Bildes aufweist. Nach Umlenkung über ein Prisma 55 entspricht der Strahlengang des optischen Suchers weitgehend dem in Fig. 2a dargestellten Strahlengang, so dass auf seine Darstellung verzichtet wird.
In Fig. 2b ist alternativ eine Ausführungsform dargestellt, bei der das Prisma 55 aus dem Strahlengang heraus bewegbar ist. Ist das Prisma 55 aus dem Strahlengang heraus bewegt, wird durch den optischen Sucher ein Monitor 55, beispielsweise ein LCD-Monitor betrachtet, auf dem Aufnahmedaten und/oder das von dem oder den Videobildaufnehmern aufgenommene Bild dargestellt sind. Damit ist es möglich, das optische Sucherbild und das elektronisch aufgenommene Bild alternierend zu betrachten
Fig. 3 zeigt nicht abschließend verschiedene Möglichkeiten der Bewegung des Schirms 50 in der Bildebene des Abbildungsobjektivs 60, wobei in den Teilfiguren a und b die Formatbegrenzung des Bildes angegeben sind:
Im Teilbild a ist als eine Möglichkeit eine Drehung um die optische Achse des optischen Systems und insbeson-
dere des Aufnahmeobjektivs 60 gezeigt. Teilbild aλ zeigt als weitere Möglichkeit eine Drehung um eine zur optischen Achse parallele und von der optischen Achse beabstandete Achse A.
Teilbild b zeigt als weitere Möglichkeit, dass der Schirm 50 um oder außerhalb der optischen Achse exzentrisch drehbar ist. Eine solche Bewegung wird als Taumelbewegung in der Bildebene bezeichnet. Im Teilbild c ist eine in zwei Richtungen oszillierende Bewegung des Schirms 50 dargestellt.
Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen ohne Beschränkung der allgemeinen Anwendbarkeit und des allgemeinen Erfindungsgedankens und eventuell selbstständig schutzfähiger Weiterbildungen beschrieben worden: Beispielsweise können auch in den in Fig. 2a und 2b dargestellten Aufnahmeobjektiven 60 und Übertragungsobjektiven 10 Blenden vorhanden sein, wobei die Blenden insbesondere Iris-Blenden sein können.