<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Fokussieren optischer Systeme, die ein beim
Fokussieren einen Verstellweg durchlaufendes Fokussierglied aufweisen, wobei während dieses Durchlaufes das
Kontrastmaximum mit Hilfe zumindest eines nichtlinearen Photowiderstandes im Lichtweg hinter dem optischen
System bestimmt wird.
Bei Einrichtungen dieser Gattung kommt es darauf an, das Maximum zu finden. Dies erfolgt in herkömmlichen Geräten (vgl. österr. Patentschrift Nr. 264283) so, dass für eine vorgegebene elektrische Schaltung ein Vergleichswert als Maximum festgesetzt wird, wobei bei Erreichen dieses Wertes durch den festgestellten tatsächlichen Kontrast das Maximum angenommen wird. In der Praxis mag sich dieses Verfahren häufig recht gut bewähren, dort aber, wo höhere Genauigkeiten erforderlich sind, erweist es sich, dass der vorgegebene
Vergleichswert aus mancherlei Gründen doch nicht das Maximum in Einzelfall darstellt, so dass hohe Anforderungen an die Genauigkeit beim bekannten Verfahren nicht erfüllt werden können.
Erfindungsgemäss werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass an den Photowiderstand über einen Schwellwertschalter zum Feststellen des Überschreitens einer vorbestimmten Kontrastschwelle während des anfänglichen Durchlaufes des Fokussiergliedes und des Unterschreitens der vorbestimmten Kontrastschwelle nach Durchlaufen des Kontrastmaximums, zweckmässig kleiner Hysterese, eine Speichereinrichtung zum Speichern einer von der Weglänge zwischen über- und Unterschreiten der vorbestimmten Kontrastschwelle abhängigen Grösse geschaltet ist, wobei die Schärfenebene durch Halbieren dieser Weglänge bestimmbar ist. Mit Hilfe der Speichereinrichtung wird also die Weglänge festgestellt, worauf die Bedienungsperson lediglich den festgestellten Wert halbieren und das Fokussierglied um den halbierten Wert zurückverstellen muss.
Aber auch dies lässt sich automatisieren, wie an Hand der Ausführungsbeispiele noch erläutert werden wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich daher aus der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung für eine erfindungsgemässe Einrichtung. Fig. 2 stellt schematisch eine Justiereinrichtung für eine Messeinrichtung dar, wogegen die Fig. 3 und 4 Schaltbilder jeweils einer Messeinrichtung im Zusammenhang mit verschieden ausgebildeten erfindungsgemässen Fokussiereinrichtungen zeigen.
Die Prüfeinrichtung gemäss Fig. 1 besteht aus einer Beleuchtungseinrichtung --1 bis 7--, einer Prüfvorlage --8--, einem in einen Halter--10--eingelegten und zu prüfenden Objektiv--8--, einer Fokussiersteuerung--11 bis 13--, einem optischen Vorsatz--14--zur Brennweitenkorrektur, in einem Messfeld --16-- angeordneten n Messeinrichtungen --17/1 bis 17/n-- und schliesslich einem elektrischen Auswertgerät --18--.
Die Beleuchtungseinrichtung--l bis 7--hat die Aufgabe, die Prüfvorlage-8--gleichmässig und zeitlich konstant zu beleuchten. Dazu muss der Öffnungswinkel der Beleuchtungseinrichtung dem Typ der zu prüfenden Objektive angepasst sein. Ausserdem sind Lampe-2-und Photodiode-3-, auf welche ein Teil des Lichtes der Lampe--2--fällt, mit dem Lichtsteuergerät--4--verbunden, welches elektrisch den Lampenstrom so regelt, dass unabhängig von Netzspannungsschwankungen oder von Alterungserscheinungen der
EMI1.1
Kontrastübertragung des Objektivs --9-- dienen und gemäss den Fig. 3, 4 in einer Brücke angeordnet sind. Die Details der Messeinrichtung sind für die Funktion der Fokussiereinrichtung ohne Bedeutung und sind in der östeu.
Patentschrift Nr. 316171 beschrieben.
Die in der Bildebene von den Messeinrichtungen gemessenen Kontrastwerte hängen wesentlich davon ab, mit Hilfe welcher Methode fokussiert und welcher Parameter der Abbildung bei dieser Fokussiermethode optimiert wurde. Es ist bekanntlich nicht gleich, ob das Bild der Prüfvorlage z. B. in der Bildfeldmitte auf grössten Kontrast bei einer bestimmten Linienfrequenz oder auf grösste Kontrastschärfe oder auf beste "Auflösung" eingestellt wird, ebenso ist es für die Reproduzierbarkeit dieser Fokussierung nicht gleichgültig, ob visuell oder mit Hilfe eines Messgerätes fokussiert wird.
Vorzugsweise ist eine automatische Fokussiereinrichtung vorgesehen, die einen Paramter der Abbildung in der Messfeldmitte, nämlich den Kontrast bei einer bestimmten, aber frei wählbaren Raumfrequenz, seinem Maximum zuführt, wobei zur Fokussierung die in der Messfeldmitte gelegene Messeinrichtung --17/1-- mitverwendet wird. Es entfällt somit eine gesonderte photoelektrische Einrichtung für die Fokussierung. An Stelle der Messeinrichtung --17/1-- allein könnte aber auch eine Mehrzahl dieser Einrichtungen, gegebenenfalls auch alle, für die Fokussierung mitbenutzt werden.
Die Fokussierung nutzt den schon bei den Messstellen erwähnten, bekannten Zusammenhang zwischen Kontrast des Strichgitterbildes und Brückenspannung--Ub--der nichtlineare Wandler enthaltenden Messbrücke. Bei maximalem Kontrast ist auch die Brückenspannung maximal. Es kommt also darauf an, das Maximum zu finden. Das erfindungsgemässe, unter den gegebenen Umständen besonders genaue Verfahren sei nachstehend an Hand zweier Ausführungsbeispiele (Fig. 3, 4) in Analog- und in Digitaltechnik beschrieben.
Die in Fig. 3 dargestellte Fokussierschaltung besteht aus einer Starttaste--57--, einer Spannungsquelle --58-- für den Betrieb des Motors--12--, einem Schwellwertschalter --59-- mit kleiner Schalthysterese, einer Relaissteuerung--60--, zwei Integratoren--61, 62--, einem Spannungsspeicher--63--, einer
<Desc/Clms Page number 2>
Vergleichsschaltung --64-- und einer einfachen Recheneinrichtung in Form eines Spannungsteilers--65--. Das Objektiv--9-- (Fig. l) wird so in den Halter--10--eingelegt, dass die Entfernung zwischen Objektiv --9-- und Strichgitter-22-z. B. zu klein für eine scharfe Abbildung ist.
Nach Betätigen der Starttaste - wird mittels des Motors--12--die Entfernung zwischen Objektiv--9--und Strichgitter --22-- vergrössert. Dabei wird das Testbild--33--kontrastreicher und es steigt daher die Spannung --Ub-- in der Brücke. Wichtig für die Genauigkeit der Fokussierung ist, dass die Bewegung des Objektivs mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt. Es ist daher zweckmässig die Drehzahl des Motors-12-in an sich bekannter Weise stabilisiert. übersteigt nun die Brückenspannung--Ub-infolge des immer kontrastreicher
EMI2.1
--33-- die Schwellspannung --Us--,Schwellspannung--Us--unterschritten wird und die Ausgangsspannung des Schwellwertschalters--59-wieder auf 0 zurückspringt.
Der von dem Ausgang des Schwellwertschalters --59-- abgegebene Impuls der Amplitude--Ut--und jener Zeitdauer, die zwischen über- und Unterschreiten der Schwellspannung--Us-durch die Brückenspannung --Ub-- liegt, wird im Integrator--61--integriert. Vorausgesetzt, dass die Spannung--Us--konstant ist, so ist die nun am Integratorausgang vorhandene Spannung proportional zur Länge des Impulses. Wurde die Geschwindigkeit des Motors --12-- tatsächlich konstant gehalten, so ist die Spannung am Integratorausgang damit auch proportional der Länge der Wegstrecke vom Erreichen der Schwellspannung--Us--bis zum Unterschreiten derselben. Diese am Integratorausgang des Integrators - auftretende Spannung wird im Spannungsspeicher--63--gespeichert und im Spannungsteiler --65-- halbiert.
Das Zurückspringen der Ausgangsspannung des Schwellwertschalters--59--auf den Wert 0 beim Unterschreiten von --Us-- durch --Ub-- betätigt mittels der Relaissteuerung--60--ein Relais mit den Kontakten-66, 67, 68--. Dadurch wird der Motor --12-- umgepolt und somit die Bewegungsrichtung des Objektivs--9--umgekehrt. Das Testbild--33-wird daher wieder kontrastreicher, die Brückenspannung --Ub-- steigt wieder an und überschreitet wieder die Schwellspannung Die vom Schwellwertschalter --59-- nunmehr abgegebene Spannung-Ut-wird aber nun wegen der geänderten Stellung des Kontakts - dem zweiten Integrator --62-- zugeführt,
dessen Ausgangsspannung aus den schon erwähnten Gründen ebenfalls proportional der seit dem überschreiten von--Us--durch--Ub--zurückgelegten Wegstrecke ist.
Sowohl die Ausgangsspannung des Integrators--62--, als auch die vom Integrator--61--gelieferte und im Spannungsteiler--65--halbierte Spannung wird der Vergleichsschaltung --64-- zugeführt. Bei
EMI2.2
gleichzeitig kurzgeschlossen, so dass das Objektiv --9-- sofort stillsteht. Der seit dem überschreiten des Schwellwertes--Us--zurückgelegte Weg des Objektivs --9-- beträgt nun die Hälfte der ganzen Wegstrecke vom über- bis zum Unterschreiten des Schwellwertes--Us--durch die von der Messeinrichtung--17/1-- gelieferte Spannung--Ub--.
Setzt man einen symmetrischen Spannungsverlauf voraus, so ergibt die halbe Wegstrecke genau das Spannungsmaximum und mithin auch das Maximum des Kontrastes des Testbildes - -33--. Ein symmetrischer Spannungsverlauf ist umso eher gegeben bzw. im Rahmen der geforderten Genauigkeit anzunehmen, je höher der Schwellwert--Us--im Vergleich zur Maximalspannung gewählt wird, so dass die zu durchfahrende Wegstrecke genügend klein bleibt. Dies bringt auch den Vorteil eines raschen Auffindens der Maximalspannung. Nach dem Fokussieren können ohne weitere Schaltvorgänge die Messeinrichtungen --17-- einzeln oder in ihrer Gesamtheit abgefragt werden.
Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Fokussiersteuerung, jedoch in Digitaltechnik. Es sei dabei ebenso die Anordnung gemäss Fig. 1 zugrunde gelegt, mit dem einzigen Unterschied, dass der Motor --12-- durch einen Schrittmotor --12'-- ersetzt ist. Die Steuerschaltung besteht aus einem Impulsgeber-70--, einem Schwellwertschalter --71--, zweckmässig mit kleiner Schalthysterese, einem die Recheneinrichtung darstellenden Frequenteiler in Form eines bistabilen Multivibrators--72--, Torschaltungen (UND-Gatter)-74 bis 77--, einer weiteren Flip-Flop-Schaltung-78--, einer Schrittmotoransteuerung --79--, Zählern --80,81--, einer Vergleichseinrichtung--82--sowie einer Starttaste--83--.
Im Betrieb sei beispielsweise wieder von einer für eine scharfe Abbildung des Testbildes--33--zu geringen Entfernung des Objektivs--9--von der Prüfvorlage--8--ausgegangen. Durch Schliessen der Starttaste--83--gelangen Rechteckimpulse aus dem Impulsgenerator--70--über die Torschaltung - auf die Torschaltungen-74 bis 77--. Davon sind zunächst die Torschaltungen-74, 77--
EMI2.3
Null beträgt. Eines der Gatter--75 bis 76--ist offen, da diese Gatter von der Flip-Flop-Schaltung--78-angesteuert werden. Es gelangen daher z.
B. über das Gatter--75--Impulse zur Schrittmotoransteuerung
<Desc/Clms Page number 3>
--79-- und diese geben dem Schrittmotor--12'--eine solche Drehrichtung, dass sich die Entfernung zwischen Objektiv-9-und Prüfvorlage-8--vergrössert. Das Bild-33-des Strichgitters-22- wird dadurch kontrastreicher, die Brückenspannung--Ub--steigt an, überschreitet den Schwellwert-Us-,
EMI3.1
geöffnet- -72--, wird nur jeder zweite Impuls des Impulsgebers --70-- ab dem Überschreiten der Schwellwertspannung-Ug-gezählt.
Da das Tor --75-- weiterhin offen bleibt und die Bewegung des Objektivs andauert, durchläuft der Kontrast des Testbildes ein Maximum und ebenso die Brückenspannung
EMI3.2
gesperrt wird. Der nun vorhandene Zählerstand des Zählers--80--stellt die Hälfte der Impulszahl dar, die dem Schrittmotor --12'-- zugeführt werden musste, um vom Überschreiten der Schwellspannung--Us-durch--Ub-bis zum Unterschreiten zu gelangen. Durch den Sprung des Ausgangspotentials des Schwellwertschalters --71-- von Lauf 0 wird das Flip-Flop--78--getriggert, von beiden Flip-Flop-Ausgängen werden nun gegenüber den vorhergehenden, entgegengesetzte Signale abgegeben. Dadurch wird das Tor--75--gesperrt, das Tor--76--aber geöffnet.
Es gelangen nun Impulse aus dem
EMI3.3
wird und die Ausgangsspannung des Schwellwertschalters--71--auf L-Potential springt. Nun öffnet das Tor - 77-, denn auch der mit dem Flip-Flop--78--verbundene Eingang führt L-Potential, und es gelangen somit die Impulse des Impulsgenerator--70--über das offene Tor--77--zum Zähler--81--. In diesem wird aber im Gegensatz zum Zähler--80--jeder Impuls gezählt.
Hat der Zähler--81--den gleichen Zählerstand erreicht wie der Zahler--80--, so wurden dem Schrittmotor--12'--seit dem wiederholten überschreiten des Schwellwertes--US--genau die Hälfte der Impulsanzahl zugeführt, die notwendig war, um vom überschreiten des Schwellwertes-Us-bis zum Unterschreiten desselben zu gelangen. Da jeder Schritt des Schrittmotors das Objektiv --90-- um eine konstante Wegstrecke weiterbewegt, so ist bei Gleichheit der Zählerstände und symmetrischem Spannungskurvenverlauf das Objektiv --9-- auf das Messfeld--16--
EMI3.4
gelangen können.
Wenn auch das erfindungsgemässe Fokussierverfahren an Hand einer Objektivprüfeinrichtung betrieben wurde, wofür sie sich besonders eignet, so kann es doch auch für andere optische Systeme, gegebenenfalls auch die von Kameras, verwendet werden. Hiebei kann die Weglängenmessung für den Fokussierweg auch anders erfolgen, z. B. bei gegebener Verstellgeschwindigkeit des Fokussiergliedes durch eine Zeitmessung ersetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Fokussieren optischer Systeme, die ein beim Fokussieren einen Verstellweg durchlaufendes Fokussierglied aufweisen, wobei während dieses Durchlaufes das Kontrastmaximum mit Hilfe zumindest eines nichtlinearen Photowiderstandes im Lichtweg hinter dem optischen System bestimmt wird,
EMI3.5
dass(59 ; 71) zum Feststellen des überschreitens einer vorbestimmten Kontrastschwelle während des anfänglichen Durchlaufes des Fokussiergliedes und des Unterschreitens der vorbestimmten Kontrastschwelle nach Durchlaufen des Kontrastmaximums, zweckmässig kleiner Hysterese, eine Speichereinrichtung (63 ;
80) zum Speichern einer von der Weglänge zwischen Über- und Unterschreiten der vorbestimmten Kontrastschwelle abhängigen Grösse geschaltet ist, wobei die Schärfenebene durch Halbieren dieser Weglänge bestimmbar ist.
EMI3.6