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Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System, vorzugsweise pankratisches Aufnahmeobjektiv, mit zwei unabhängig voneinander betätigbaren Fokuseinstellern unterschiedlicher Wirksamkeit, von denen der eine dem normalen Entfernungsbereich, der andere hingegen dem Makrobereich zugeordnet ist, wobei jeder der Fokuseinsteller mit einem andern optischen Glied des Systems zusammenwirkt und mit einer automatischen Entfernungsmesseinrichtung, für den normalen Entfernungsbereich und für den Makrobereich, die den Fokuseinsteller für den normalen Entfernungsbereich steuert.
In der Literatur beschrieben und auch am Markt erhältlich, sind zahlreiche auf jeweils andere Prinzipien arbeitende, automatische Entfernungsmesser, die in Verbindung mit verschiedenen optischen Systemen zur Anwendung kommen. Diese optischen Systeme sind in dem Objektbereich, in dem auch der Entfernungsmesser arbeitet, fokussierbar, wobei die Scharfeinstellung des Systems entweder manuell erfolgt, nach dem das Ergebnis des Entfernungsmessers abgelesen wurde oder, bei Systemen höheren Anspruchs, das Messergebnis des Entfernungsmessers in ein Steuersignal für einen Fokuseinsteller des Systems umgewandelt wurde. Wenn allerdings das optische System in zwei verschiedenen Objektentfernungsbereichen fokussierbar ist, erweist es sich als zweckmässig, den Entfernungsmesser in dem Bereich abzustellen, der ausserhalb seines Wirkungsbereiches liegt.
Dieser Bereich entspricht gewöhnlich dem Makrobereich des Objektivs. Seit kurzem sind nun automatische Entfernungsmesser bekannt, die sowohl im normalen Entfernungsbereich als auch im Makrobereich einsetzbar sind.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein optisches System mit Fokuseinstellern zu schaffen, das für diese Entfernungsmesser unter Ausnutzung sämtlicher damit erzielbarer Vorteile geeignet ist, ohne dabei den baulichen Aufwand im Verhältnis zu bekannten Systemen zu vergrössern. Erfindungsgemäss gelingt dies dadurch, dass die automatische Entfernungsmesseinrichtung auf den Fokuseinsteller für den Makrobereich umschaltbar ist.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist nicht auf die Verwendung eines bestimmten Typs eines Entfernungsmessers eingeschränkt. Dieser kann entweder als aktiver Entfernungsmesser, wie beispielsweise mittels Laufzeitmessung oder als passiver Entfernungsmesser, wie beispielsweise Mischbildentfernungsmesser ausgebildet sein. Abhängig davon, welches dieser Messprinzipien zur Anwendung kommt, wird auch die Steuerung der Fokuseinsteller unterschiedlich sein. In jedem Fall wird die Umschaltung vom Fokuseinsteller für den einen Entfernungseinstellbereich auf den andern automatisch erfolgen und dadurch die Fokuseinstellzeit wesentlich herabgesetzt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Einrichtung ergibt sich dann, wenn der Fokuseinsteller für den Makrobereich von einem wahlweise auch als Brennweiteneinsteller verwendbaren Antriebsmittel gebildet ist.
In diesem Fall kann beim Umstellen von einer Makroeinstellung auf eine Brennweiteneinstellung im normalen Entfernungsbereich gleichzeitig der getrennte Fokuseinsteller für diesen normalen Entfernungsbereich in die der Entfernungsmessung zugeordnete Position geschaltet werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich an Hand der Beschreibung von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen.
Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Kinokamera, bei der das erfindungsgemäss optische System angewendet werden kann. Die Fig. 2 bis 8 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschieden arbeitenden Entfernungsmessern.
In der Fig. 1 ist mit --1-- eine Filmkamera bezeichnet, die ein Aufnahmeobjektiv --2-- aufweist.
Diesem Aufnahmeobjektiv --2-- ist ein Fokuseinsteller --3-- für eine Frontlinsengruppe zugeordnet. Die Frontlinsengruppe dient in bekannter Weise zur Fokussierung des Systems für in einem normalen Entfernungsbereich befindliche Objekte. Darunter versteht man gewöhnlich Entfernungen von etwa 1 m, gegebenenfalls auch etwas darunter, bis Unendlich. Darüber hinaus ist mittels einer Wippe --4-- die Brennweite des Systems über einen in Fig. 1 nicht dargestellten Motor verstellbar. Der Motor verdreht beispielsweise einen Steuerkurventubus, entlang welchen Gruppen des Systems nach bestimmten Bewegungsgesetzen entlang der optischen Achse zur Brennweitenvariation verschoben werden. Der Steuertubus weist zusätzlich Kurven auf, die die Fokussierung des Systems auf ein im Makrobereich befindliches Objekt bewirken.
Er kann so beispielsweise mit ein und demselben Einsteller sowohl die Brennweite des Systems als auch die Fokuslage im Makrobereich verändert werden.
Damit nicht eine unbeabsichtigte Einstellung der beiden verschiedenen Funktionen erfolgen kann, ist eine Sperre --5-- vorgesehen, die nach Lösen den Steuertubus für die Fokussierung im Makrobereich
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freigibt. Eine derartige Einrichtung mit weiteren konstruktiven Einzelheiten ist beispielsweise in der AT-PS Nr. 292448 beschrieben.
In der Fig. 2 ist die Funktionsweise der Fokuseinsteller in Verbindung mit einem Entfernungsmesser dargestellt, der nach dem Mischbildprinzip arbeitet und besonders in einer Photokamera anwendbar ist.
Das optische System besteht aus einem Frontglied --10--, weiters aus einem Variatorglied--11--und einem Kompensatorglied --12--, die bei der Brennweitenverstellung entlang der optischen Achse bewegbar sind. Zwischen dem Kompensator --12-- und dem Grundobjektiv --13--, vorzugsweise in einem afokalen Teil des Strahlenganges, ist ein Prisma --14-- mit zwei teilverspiegelten Flächen --15 und 16-angeordnet. Während der Hauptanteil des durch das Frontglied einfallenden Lichtes einem nicht dargestellten Film zur Belichtung zugeführt wird, werden Teile des Gesamtlichtes auf Spiegel --17, 18-abgelenkt. Der ortsfeste Spiegel --17-- leitet diesen Anteil einer photoelektrischen Wandlereinheit --19-zu.
Der verstellbare Spiegel --18-- reflektiert das von der Fläche --16-- abgelenkte Licht auf einen weiteren ortsfesten Spiegel --20-- und schliesslich auf eine Wandlereinheit --21--, die zusammen mit der Einheit --19-- einen Messwandler --22-- bilden.
Die Basis für die Mischbildmessung ist durch den Abstand der teilverspiegelten Flächen --15, 16-- gegeben. An Hand der Parallelität der von einem zu fokussierenden Objekt ausgehenden Strahlen im Bereich des Prismas --14-- kann eine Aussage getroffen werden, ob das Objektiv auf dieses Objekt fokussiert ist oder nicht. Durch Verstellen der Winkellage des Spiegels --18-- kann zusammen mit der Verstellung eines der Objektivglieder die optische Fokuseinstellung ermittelt werden. Die eigentliche Messung läuft wie folgt ab :
Der Spiegel nimmt am Beginn der Messung eine Winkellage ein, die entweder der kürzest einstellbaren Entfernung oder der Entferungseinstellung auf Unendlich entspricht. Die kürzeste Entfernung ist im Beispiel aus Fig. 2 äquivalent der Makrodistanz, einstellbar durch den Fokuseinsteller-23--.
Der Fokuseinsteller-23-- wirkt auf den Steuertubus --24-- für die Innenglieder --11 und 12--.
Ein weiterer Fokuseinsteller-25-- arbeitet mit dem Frontglied --10-- zusammen und dient zur Einstellung in einem normalen Entfernungsbereich bis Unendlich. Dieser Fokuseinsteller entspricht dem Einsteller-3-aus Fig. 1. Die gegenseitige Zuordnung zwischen Winkellage des Spiegels --18-- und der beiden Fokuseinsteller bewirkt ein Getriebe --26--.
Die Bewegung des Spiegels wird, ausgehend von einer der oben beschriebenen Extremwinkellagen von einem Motor --27-- abgeleitet, der über einen im nicht fokussierten Zustand des Systems geschlossenen Schalter --28-- an eine Gleichspannungsquelle --29-- angeschlossen ist. Von dem Spiegelantrieb wird auch eine Kontaktscheibe --30-- beispielsweise formschlüssig mit angetrieben, deren eine
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--31- gegenübergestellt ist. Von den Schleifkontakten -32 und 33-- liegt jeweils nur einer an der leitenden Kontaktfläche --34-- an, wobei der erstgenannte Schleifkontakt mit dem Fokuseinsteller-23-für den Makrobereich verbunden ist, der Schleifkontakt --33-- mit dem Fokuseinsteller-25-- für den normalen Entfernungsbereich.
Im dargestellten Fall sei angenommen, dass ein im normalen Entfernungsbereich befindliches Objekt festgestellt worden ist, wobei durch die Winkellage des Spiegels --18-- die richtige Objektentfernung in Form eines maximalen Ausgangssignals in der Wandlereinheit --22-- angezeigt wird. Dieses Ausgangssignal öffnet den Schalter --28--, der die elektrische Verbindung zwischen der Spannungsquelle --29-- und dem Spiegelstellmotor --27-- einerseits und dem Schleifkontakt --31-- anderseits unterbricht. Somit wird auch der in Abhängigkeit von der Winkellage des Spiegels --18-- jeweils angeschlossene Fokuseinsteller-23 oder 25-- abgeschaltet und das System verbleibt im fokussierten Zustand.
In den Fig. 3 bis 5 wird ein optisches System dargestellt, das einen nach demselben Prinzip wie bei Fig. 2 arbeitenden Entfernungsmesser, jedoch für ununterbrochene Fokussierung, aufweist.
Die von einem Objekt ausgehenden Strahlen werden von Spiegel --80, 81-- eingefangen. Diese Spiegel sind, wie beim Beispiel aus Fig. 2, im Inneren des Objektivs --70-- angeordnet, u. zw. in einem afokalen Teil des Strahlenganges. Während der Spiegel --80-- starr ist, oszilliert der Spiegel --81-- um eine Achse-82- (Fig. 4). Diese Spiegelbewegung geht von einem Motor --84-- mit einem Kurvenantrieb - aus.
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Es sei nun angenommen, dass ein im Makrobereich befindliches Objekt vom Entfernungsmesser anvisiert wird. Zu diesem Zweck ist das optische System auf Fokuseinstellungen im Makrobereich durch Lösen einer Sperre --86-- (Fig. 5A) vorzubereiten. Dadurch kann ein Steuertubus --87b-- relativ zu einem Brennweitentubus --87a-- um einen gewissen Bereich in Richtung des Pfeiles --88-- weitergedreht werden, wodurch ein im Tubus --87b-- gelagertes Linsenglied entlang der optischen Achse verschoben wird (Fig. 5B). Das Lösen dieser Sperre --86-- wird von einem an der Aussenseite der Kamera befindlichen Hebel --89-- bewirkt.
Mit diesem Hebel --89-- wird gleichzeitig ein Ritzel --90-- um die Achse der Fokusantriebswelle --91-- bzw. des Fokusstellmotors --94-- geschwenkt und kommt mit einem Zahnrad --92-- für den Zahnkranz-93-- am Tubus-87b-- in Eingriff. Mit dem Hebel --89-- wird auch ein Schalter --95-- betätigt, der einen Stellungsgeber --96-- mit einer Elektronik --97-- verbindet. Diese Elektronik --97-- stellt die Koinzidenz der beiden von den Spiegeln --80, 81-- auf einen photoelektrischen Empfänger --98-- geworfenen Objektbilder einerseits und den Nachstellbetrag für die Objektivfokussierung anderseits fest und steuert in der Folge den Fokusmotor --94--.
Der Stellungsgeber --96-- ist in Fig. 4 näher dargestellt. Er besteht aus einem Mikroschalter --99--, der erst dann betätigt wird, wenn die Stellung eines Schaltkontakts --100-- mit der eines Betätigungs- zapfens --101-- übereinstimmt. Die Stellung des Zapfens --101-- ist direkt abhängig von der Winkellage des Spiegels --81--.
Nachdem im Modul --98-- durch ein maximales Ausgangssignal die Objektlage bei einer bestimmten Winkelstellung des Spiegels gekennzeichnet wird, kann in der Elektronik --97-- festgestellt werden, um welchen Betrag das Objektiv durch Fokusmotor --94-- nachzustellen ist.
Der selbe Funktionsablauf erfolgt durch Fokussieren im normalen Entfernungsbereich, wo dann der Fokusstellmotor --94-- bzw. das Ritzel --90-- am Zahnrad --101-- (Fig. 5B) zum Antrieb des Frontlinsentubus --102-- über Zahnsegment --103-- angekuppelt ist. Der Frontlinsentubus --102-- weist, wie der Tubus --87b--, einen Stellungsgeber --104-- auf, der mit dem Betätigungszapfen --101-- zusammenwirkt. Wie bereits erwähnt, wird wahlweise der Stellungsgeber --96-- oder der Stellungsgeber --104-- über den vom Hebel --89-- gesteuerten Schalter --95-- an die Elektronik --97-- angeschlossen.
Das System ist so ausgelegt, dass auch während des Fokuseinstellens im normalen Entfernungsbereich die Brennweite schon variiert werden kann. Dies erfolgt mit den Tuben --87a und 87b--. Beim Umschalten auf normale Entfernungseinstellung durch den Hebel --89-- wird ein Schalter --105-- geschlossen, der den Brennweitenstellmotor --106-- kurz an Spannung legt, unabhängig davon, ob ein Brennweiten-
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gebracht hat, ist es notwendig, dieses Glied in diese Stellung wieder zurückzuführen. Dazu weist der Tubus --87b-- Kontaktflächen --108-- auf, die in dieser zugeordneten Stellung den im Makrobereich über Schalter --105-- angeschlossenen Motor --106-- abschalten.
Erst wenn diese Einstellung gegeben ist, ist einerseits der Tubus --87a-- an den Tubus --87b-- gekuppelt und dadurch das Motorantriebsmoment auf beide Tuben übertragbar, anderseits wird über Kontaktbahn --109-- am Tubus --87a-- die Steuerfunktion für den Motor --106-- auf den Brennweitenstellschalter --107-- übertragen.
Die Fig. 6 zeigt ein erfindungsgemässes optisches System an Hand eines aktiven Entfernungsmessers.
Der Antrieb der einzelnen Linsenglieder zur Fokuseinstellung erfolgt, wie beim Beispiel gemäss Fig. 2 über die Fokuseinsteller --23 und 25--. Der Entfernungsmesser arbeitet beispielsweise mit Ultraschallwellen und besteht aus einem Wandler --40--, der sowohl als Sender als auch als Empfänger für die vom Objekt reflektierten Strahlen betrieben werden kann. Die Umschaltung des Wandlers von Sendebetrieb auf Empfang, erfolgt, sobald ein Impulsgenerator --41-- den Sendeimpuls abgegeben hat. Mit dem Impuls des Generators --41-- an den Wandler --40-- wird jeweils ein weiterer Impuls an Zeitfenstergeneratoren-ZI und Z2--geleitet, denen eine Laufzeitmesseinrichtung --LZM1 bzw. LZM2-- zugeordnet ist.
Der Zeitfenstergenerator --Z1-- bzw. die Laufzeitmesseinrichtung-LZM1-ist Objektentfemungen im Makrobereich, der Zeitfenstergenerator --Z2-- bzw. die Laufzeitmesseinrichtung-LZM2-Objektent- fernungen im normalen Entfernungsbereich zugeordnet. Durch die Anordnung des Zeitfenstergenerators wird eine Zeitmessung mittels der Laufzeitmesseinrichtungen nur in jenem Zeitintervall ermöglicht, in dem ein vom Messobjekt reflektierter Impuls erwartet werden kann. Hiedurch werden Störungen durch gegebenenfalls parasitär auftretende Impulse vermieden, die das Messergebnis verfälschen könnten.
Das Ausgangssignal der Laufzeitmesseinrichtung --LZM1 oder LZM2-wird der Entfernungsrecheneinrichtung --ER-- zugeführt, der die Entfernungsanzeigeeinrichtung --EA-- zugeordnet ist.
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abgegeben,steller --23, 25-- steuern. Gegebenenfalls kann beiden Fokuseinstellern eine gemeinsame Kupplungseinrichtung zugeordnet sein.
Das analoge Ausgangssignal der jeweiligen Laufzeitmesseinrichtung-LZM1 oder LZM2--bewirkt das Kuppeln der Verstelleinrichtung --VE-- mit dem jeweils angeschlossenen Fokuseinsteller solange, bis die Fokuseinstellung des Objektivs der gemessenen Entfernung entspricht. Dazu ist es allerdings notwendig, dass das Objektiv zu Beginn der Verstellung eine Extremstellung eingenommen hat. Natürlich wäre es auch möglich, von jeder beliebigen Lage der Objektiveinstellung auszugehen, in diesem Fall ist aber die Anordnung eines zusätzlichen Stellungsgebers für diese jeweilige Fokuslage notwendig, sowie einer Vergleichseinrichtung für den Wert des Stellungsgebers und des Entfernungsmessergebnisses zum Errechnen des Naehstellbetrages. Eine ähnliche Anordnung ist beispielsweise aus der US-PS Nr. 3, 435, 744 bekanntgeworden.
Die Fig. 7 zeigt eine weitere Lösung, bei der die erfindungsgemässe Einrichtung mit einem aktiven Entfernungsmesser kombiniert ist. Die Sender-Empfängereinheit --50-- ist hiebei verstellbar, u. zw. durch Verdrehung quer zur optischen Achse. Die jeweilige Stellung der Einheit --50-- wird von Kontakten-SF1 oder SF2-- abgetastet. Beim Messvorgang wird von einem Impulsgenerator --51-- einerseits ein Ausgangsimpuls an die nun als Sender arbeitende Einheit --50-- abgegeben, anderseits an ein Zeitfenster --Z--, ähnlich wie bei der Einrichtung aus Fig. 6.
Die Objektentfernung wird in Abhängigkeit von der Laufzeit in einer Entfernungsrecheneinrichtung --ER-- festgestellt und in einer Entfernungsanzeigeeinrichtung --EA-- ausgegeben.
Der Kontakt--SF1--ist dem normalen Entfernungsbereich zugeordnet und schliesst im dargestellten Fall einen Fokuseinsteller--F2--für diesen Entfernungsbereich über eine Umschalteinrichtung --52-- an die Verstelleinrichtung --VE-- an. Gleichzeitig wird auch die Zeitfenstereinrichtung --Z-- auf eine längere "Öffnungszeit" umgestellt. Der Fokuseinsteller --F2-- ist für Einstellungen des nicht dargestellten Objektivs im Makrobereich vorgesehen. Die Umschalteinrichtung --52--, die auch vom Kontakt --SF2-gesteuert wird, schliesst diesen Fokuseinsteller --F2-- an die Verstelleinrichtung --VE-- an, sobald sich die Einheit --50-- in der strichpunktierten Lage befindet. Der Schalter --SF2-- gibt auch einen Steuerimpuls an das Zeitfenster --Z-- ab, wodurch die "Öffnungszeit" verkürzt wird.
Die Fokuseinsteller
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filzusammenwirken.
Schliesslich ist in Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der aktive Entfernungsmesser besteht aus einem Sender --60-- und einem Empfänger --61--. Der besseren Übersicht halber wird auf eine nähere Beschreibung des Entfernungsmessers verzichtet und auf die US-PS Nr. 3, 936, 187 verwiesen.
Das Objektiv --2-- ist für das optische System aus der Fig. 2 aufgebaut und weist den Fokusein- steller --23-- für den Makrobereich und den Fokuseinsteller --25-- für den normalen Entfernungsbereich auf.
In Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Empfängers --61--, das ein Mass für die gemessene Entfernung ist, spricht ein Schwellwertschalter --62-- an oder nicht. Die dargestellte Schaltung sei so ausgebildet, dass bei Objektentfernungen im Makrobereich der Schwellwertschalter anspricht und durch einen Ausgangsimpuls einen normalerweise für den Fokuseinsteller --25-- geschlossenen Schalter --63-- öffnet und den Schalter für den Makrofokuseinsteller --23-- schliesst. Die Ansprechschwelle des Schalters - entspricht einem Ausgangssignal des Empfängers --61--, das Objekte an der Grenze zwischen dem Makroeinstellbereich und dem normalen Entfernungsbereich definiert. Der Schalter --63-- verbindet den jeweiligen Fokuseinsteller --23 oder 25-- mit einer Gleichspannungsquelle --64--.
Allerdings ist in dieser Verbindungsleitung ein normalerweise geschlossener Schalter --65 bzw. 66-- vorgesehen, der von einer Vergleichseinrichtung --VGLE-- geöffnet werden kann. Dieses Öffnen erfolgt dann, wenn die von einem Stellungsgeber --STG1 oder STG2-- angezeigte Fokuseinstellung des Objektivs der gemessenen Entfernung im Empfänger --61-- entspricht.
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--23-- einen Steuerkurven -- allein zur Makrofokussierung, als auch in einem zweiten Drehbereich Steuerkurven zur Verstellung der Glieder --11 und 12-- zur Brennweitenänderung trägt.
Die Verstellung für die Brennweitenänderung wird von einer Schaltwippe --68-- eingeleitet, wobei eine elektronische Erkennungseinrichtung--69-- die Steuerung des Einstellers --23-- unterbricht, wenn vom Empfänger --61-- ein dem Entfernungsbereich dieses Einstellers entsprechendes Signal ankommt. Diese wahlweise Brennweitensteuerung kann bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen zur Anwendung kommen.
Die Erfindung ist nicht auf einen bestimmten Aufbau des optischen Systems eingeschränkt zu verstehen und auch nicht auf die Art, wie in den einzelnen Entfernungsbereichen die Fokussierung vorgenommen wird. Die Anwendung der erfindungsgemässen Einrichtung bei photographischen Geräten ist nur als Beispiel in der obigen Beschreibung angeführt. Die erfindungsgemässe Einrichtung eignet sich überall dort, wo optische Geräte in mindestens zwei verschiedenen Objektentfernungsbereichen eingestellt werden sollen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Optisches System, vorzugsweise pankratisches Aufnahmeobjektiv, mit zwei unabhängig voneinander betätigbaren Fokuseinstellern unterschiedlicher Wirksamkeit, von denen der eine dem normalen Entfernungsbereich, der andere hingegen dem Makrobereich zugeordnet ist, wobei jeder der Fokuseinsteller mit einem andern optischen Glied des Systems zusammenwirkt und mit einer automatischen Entfernungsmesseinrichtung für den normalen Entfernungsbereich und für den Makrobereich, die den
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n e t, dass die automatische Entfernungsmesseinrichtung auf den Fokuseinsteller für den Makrobereich umschaltbar ist.