CH488202A - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung optischer Systeme - Google Patents

Description

  Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 449 295    Verfahren und Vorrichtung     zur    automatischen     Scharfeinstellung        optischer    Systeme    Im Patentanspruch des Hauptpatentes ist ein Ver  fahren und eine Vorrichtung zur automatischen Scharf  einstellung optischer Systeme durch Kontrastmessung  und Umwandlung der gemessenen Werte in elektrische  Energie, wobei der Kontrast zweier unmittelbar be  nachbarter Bildpunkte der Bildebene gemessen wird,  beschrieben.  



  Die Vorrichtung gemäss Patentanspruch     II    des  Hauptpatentes besitzt zur Messung des Kontrastes min  destens einen elektronischen Baustein mit mindestens  zwei benachbarten,     strahlungsempfindlichen    Elemen  ten, deren wirksame Fläche einer vorbestimmten     Bild-          punktgrösse    entspricht. Mit Vorteil sind dabei minde  stens zwei benachbart angeordnete, faseroptische Bau  elemente mit ihren Eingangsenden in die Bildebene auf  das scharf einzustellende Objekt gerichtet, deren Aus  gangsenden auf photoelektrische Wandler geführt sind.  



  Bei diesem     Verfahren    und bei dieser Vorrichtung  wird als nachteilig angesehen, dass jede     Kontrast-Ände-          rung    wahrgenommen wird, so dass die zur Scharfein  stellung beweglich angeordneten Teile, z. B. das opti  sche System, eine oder mehrere Komponenten des  optischen Systems und/oder die     Abtastelemente    selbst  bei einer Kontraständerung des Objekts durch Bewe  gung in der     Gegenstandsebene.        (innerhalb    des     Schärfen-          bereichs)    hin und her bewegt werden und keine exakte  Scharfeinstellung und Ruhestellung der beweglichen  Teile gewährleistet wird.  



  Der vorliegenden     Erfindung    liegt die Aufgabe zu  grunde, eine Unterscheidung zwischen einer Kontrast  änderung durch Bewegen des Objektes innerhalb des  Schärfenbereichs und zwischen einer Kontraständerung  durch Unschärfe festzustellen. Eine mechanische Kon  trollbewegung bei Erzeugung künstlicher Unschärfe  soll auch vermieden werden, da die Bewegung von  Masse bekannte Nachteile aufweist.  



  Diese Aufgabe wir erfindungsgemäss dadurch ge  löst, dass der Kontrast zusätzlich an mindestens zwei  weiteren Stellen gemessen wird.    Zweckmässig werden die zusätzlichen Messungen  vor und hinter der Bildebene vorgenommen.  



  Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchfüh  rung einer speziellen Ausführungsform des     erfindungs-          gemässen    Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass  mindestens drei aus je zwei nahe beieinander angeord  neten faseroptischen Bauelementen bestehende     Abtast-          elemente    vorgesehen sind, die derart auf die Bildebene  eingestellt sind, dass ein, vorzugsweise das mittlere,       Abtastelement    mindestens     annähernd    in der Bildebene  und die beiden anderen vor bzw. hinter der Bildebene  endigen.  



  Vorteilhaft ist weiterhin ein Motor zur Scharfein  stellung des Objektivs vorgesehen, der mittels der     Ab-          taste!emente    ein- und ausschaltbar und bezüglich seiner  Drehrichtung steuerbar ist.  



  Zur Feststellung des maximalen Kontrastes ist eine       Kontraständerung    erforderlich. Dies kann im allgemei  nen durch eine Verschiebung des Objektivs, der be  weglichen Teile des Objektivs oder des     Abtastelemen-          tes    geschehen. Nach einem bekannten Verfahren kann  dies am     zweckmässigsten    durch Schwingen des     Abtast-          elementes    senkrecht zur Bildebene erfolgen. Diese An  ordnung spricht auf alle Kontraständerungen an.  



  Durch die gestaffelte Anordnung der drei Ab  tastelemente kann der grosse Vorteil erzielt werden,  dass eine Kontrollbewegung der beweglich angeordne  ten mechanischen Teile und eine Schwingbewegung  eines     Abtastelementes    vermieden werden und gleichzei  tig zwischen Kontraständerung durch Verschiebung der  Bildebene und denen durch Kontraständerung des Ob  jektes bei fester     Bildbene    unterschieden werden kann.  Weiterhin arbeitet eine rein elektronische     Abtastung     sehr viel schneller als die Auswertung bei der mechani  schen Bewegung.  



  Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der  erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des  erfindungsgemässen Verfahrens dar.  



  Es zeigen:           Fig.    1 eine Einstellung des Objektivs, bei der das  eine äussere     Abtasstelement    den optimalen     Kontrast          aufweist,          Fig.2    eine Einstellung des Objektivs, bei der das  mittlere     Abtastelement    den optimalen Kontrast auf  weist und das Objektiv auf den Gegenstand scharf ein  gestellt ist,       Fig.3    eine Einstellung des Objektivs, bei der das  andere äussere     Abtastelement    den optimalen Kontrast  aufweist.  



  In den     Fig.    1-3 ist ein mittleres     Abtastelement    mit  den faseroptischen Bauelementen 1 und 2 dargestellt,  dem an der einen Seite ein     Abtastelement    mit den  faseroptischen Bauelementen l' und 2' und an der an  deren Seite ein     Abtastelement    mit den faseroptischen  Bauelementen I" und 2" zugeordnet ist. Die faseropti  schen Bauelemente eines jeden     Abtastclementes    liegen  dicht nebeneinander und erfassen daher mit den der  Bildebene 3 zugewandten Enden getrennt die Hellig  keitswerte der jeweils benachbarten Bildpunkte 4' und  5', 4 und 5 sowie 4" und 5".  



  Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Schal  tungsanordnung     (Fig.    4) zur Bestimmung der     Bildebe-          nen-Lage    in     Fig.    1-3 als Block 16 dargestellt.  



  Die Ausgangsenden der faseroptischen Bauele  mente 1' und 2' führen, wie in     Fig.4    dargestellt, ge  trennt zu den photoelektrischen Wandlern 6' und     T,     ebenso die der faseroptischen Bartelemente 1 und 2 zu  den photoelektrischen Wandlern 6 und 7 und die der  faseroptischen Bauelemente 1" und 2" zu den photo  elektrischen Wandlern 6" und 7", die entsprechend  den Helligkeitswerten der Bildpunkte 4' und 5', 4 und  5 sowie 4" und 5" einen analogen elektrischen Strom  bzw. eine elektrische Spannung an Differenzverstär  ker abgeben. Die Differenzverstärker sind mit 8', 8,  8", 13, 14 und 15 bezeichnet. Die Ausgangsspannung  der Differenzverstärker 8', 8 und 8" können ein ver  schiedenes Vorzeichen haben, weil drei verschiedene  Punktpaare abgetastet werden.

   Von     Vollweggleichrich-          tern    12', 12 und 12", z. B. von     Graetz-Schaltungen,     werden die Beträge der Ausgangsspannungen der drei  Differenzverstärker 8', 8 und 8" erzeugt. weil für die  Kontrastmessung nur diese Beträge interessieren. Die  Ausgangsspannung der Differenzverstärker 13 und 14  können positive und negative Werte annehmen. Die  Zeichen - und - kennzeichnen die nicht invertierenden  und die invertierenden Eingänge der Differenzverstär  ker 13, 14 und<B>15,</B> Die Differenz der Ausgangsspan  nung der Differenzverstärker 13 und 14 bestimmt die  Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 15.

   Diese  Ausgangsspannung steuert direkt einen     Servo-hlotor    9,  der das optische System 10     bzw,    die zur Scharfeinstel  lung dienende     k:omponente    des optischen Systems oder  die Bildebene 3 verschiebt.  



  Die Ausgangsspannung des Blocks 16 ist positiv,  wenn die Bildebene 3 zum Ende des aus den faseropti  schen Bauelementen 1' und 2' bestehenden     Abtastele-          mentes    verschoben ist     (Fig.    1). Die Ausgangsspannung  des Blocks 16 ist Null, wenn die Bildebene 3 mit dem  Ende des aus den     faserop:ischen    Bauelementen 1 und  2 bestehenden mittleren     Abtastelementes    zusammen  fällt     (Fig.    2). Die Ausgangsspannung des Blocks 16 ist  negativ, wenn die Bildebene 3 zum Ende des aus den  faseroptischen Bauelementen 1" und 2" bestehenden         Abtastelementes    verschoben ist     (Fig.    3).

   Damit ist ein  eindeutiger Zusammenhang zwischen der Lage der  Bildebene und dem Vorzeichen der Ausgangsspannung  hergestellt.  



  Das optische System 10 ist auf den aufzunehmen  den Gegenstand scharf eingestellt, wenn die beiden  Bildpunkte 4 und 5 maximale Helligkeitsunterschiede  aufweisen, d. h. wenn die von den photoelektrischen  Wandlern 6 und 7 abgegebenen Ströme, Spannungen  bzw.     Leitwer;e    untereinander und gegenüber den Wer  ten der photoelektrischen     Wandler    der beiden anderen       Abtastelemen;e    maximal differieren.  



  Der Motor 9 verschiebt die     beweglich    angeordne  ten Teile des Objektivs so lange, bis die Bildebene mit  den Enden der faseroptischen Bauelementen 1 und 2  des mittlerer,     Abtastelementes    zusammenfällt.  



  Die beschriebene Vorrichtung ist     vorzugsweise    an  wendbar bei     Fernseh-    und Reporterkameras; auf  Grund der ermittelten Scharfeinstellung kann gleichzei  tig die Auslösung des     Kamera-Verschlusses    bewirkt  werden.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH I</B> Verfahren zur automatischen Scharfeinstellung optischer Systeme durch Kon:rastmessung und Um wandlung der gemessenen Werte in elektrische Energie, wobei der Kontrast zweier unmittelbar benachbarter Bildpunkte der Bildebene gemessen wird, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kontrast zusätzlich an minde stens zwei weiteren Stellen (4', 5' und 4", 5") gemes sen wird. U:"TERANSPRUCH 1. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die zusätzlichen Messungen vor und hinter der Bildebene (3) vorgenommen werden.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung nach dem Unteranspruch 1 des I'1artptpatentes zur Durchführung des Verfahrens nach Patenanspruch I und Unteranspruch 1 hiervor, dadurch gekennzeichnet, dass mind:stens drei aus je zw:i nahe bei einander angeordneten faseroptischen Bauelementen bestehende Abtastelemente (1', 2' und 1, 2 und I", 2'") vorgesehen sind, die derart auf die Bildebene eingestellt sind, dass ein Abtastelement (1, 2) mindestens annähernd in der Bildebene (3) und die beiden anderen (I', 2' und 1", 2") vor bzw. hinter der Bildebene (3) endigen.

   UNTERANSPROCIIE 2. Vorrichtung nach Patentanspruch I1, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Abtastelement min destens annähernd in der Bildebene (3) und die beiden anderen vor bzw. hinter der Bildebene (3) endigen. 3.

   Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass ein NIo;or (9) zur Scharfeinstel lung des Ob;ektivs (10) vorgesehen ist, der mittels der Abtastelemente (l', 2' und 1, 2 und 1<B>"</B>, 2") ein- und ausschaltbar und bezüglich seiner Drehrich;ung steuer bar ist.