DD201245A1 - OPTICAL ARRANGEMENT FOR AUTOMATIC SHARPENING - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zur automatischen Scharfeinstellung fotografischer Kameras und Objektive, die vorzugsweise mit einer IR-Sende- und Empfangseinrichtung arbeitet. Mit dem Ziel der Aufwandsverringerung optischer und optoelektronischer Bauelemente hat die Erfindung eine platzsparende, kombinierte IR-Sende- und Empfangseinrichtung zur automatischen Scharfeinstellung zur Aufgabe. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass fluchtend in der optischen Achse hintereinander eine Sendediode und ein kleiner Hohlspiegel als Sendeoptik sowie die verspiegelte Rueckseite des Hohlspiegels und ein groesserer Hohlspiegel mit zentraler freier Oeffnung als Empfangsoptik mit dazugehoerigem Empfaenger wirksam werden. Die Sende- und Empfangsoptik sind verschiebbar angeordnet, ihre optisch wirksamen Flaechen sind unterschiedlich voneinander spaerlich bzw. asphaerisch gekruemmt. Vor der Sendediode ist eine auch als Linse ausfuehrbare Deckscheibe vorgesehen. Fig. 1The invention relates to an optical arrangement for the automatic focusing of photographic cameras and lenses, which preferably operates with an IR transmitting and receiving device. With the aim of reducing the cost of optical and optoelectronic components, the invention has a space-saving, combined IR transmitting and receiving device for automatic focusing to the task. The object is achieved in accordance with the invention by aligning in the optical axis one after another a transmitting diode and a small concave mirror as transmitting optics and the mirrored rear side of the concave mirror and a larger concave mirror with a central free opening as the receiving optic with associated receiver. The transmitting and receiving optics are arranged displaceably, their optically effective surfaces are different from each other sparse or aspherically wedged. Before the transmitter diode, a cover plate which can also be embodied as a lens is provided. Fig. 1
Description
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r·- un4 xin«w*rk« Dresden, am 21. September 1931.in Dresden, September 21, 1931.
Optische Anordnung zur automatischen ScharfeinstellungOptical arrangement for automatic focusing
Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Anordnung zui automatischen Scharfeinstellung für vorzugsweise fotografische Kameras, die mit einer IR-Sende- und Empfangseinrichtung arbeiten.The invention relates to an optical arrangement zui automatic focusing, preferably for photographic cameras, which work with an IR transmitting and receiving device.
Bei fotografischen Kameras ist es bekannt, die von einem an der Kamera angeordneten Infrarot-Strahler ausgesandten Strahlen zur Messung der Objektentfernung zu verwenden. Aus dem am Ob.jekt reflektierten Anteil der Strahlung wird die Entfernung ermittelt und nach dieser die automatische Scharfeinstellung des Aufnahmeobjektivs vorgenommen. Die Strahlung wird dabei so gebündelt, daß sie auf bestimmte Teile des von der Kamera erfaßten Bildfeldes gerichtet werden kann. Nachteilig ist hierbei (DE-OS'1 965 O64) der große Aufwand an optischen Bauelementen, da für die Sende- und Empfangseinrichtung zwei getrennte Systeme verwendet v/erden, und zwar zwei optisch sammelnde Glieder symmetrisch zum IR-Strahler. Außerdem sind zur Erzeugung der Teilstrahlenbündel weitere Umlenkmittel notwendig.In photographic cameras, it is known to use the rays emitted by an infrared emitter located at the camera to measure the distance of the object. The distance from the part of the radiation reflected at the object is determined and after this the automatic focusing of the taking lens is carried out. The radiation is focused so that it can be directed to certain parts of the captured by the camera image field. The disadvantage here is (DE-OS'1 965 O64) the great expense of optical components, since two separate systems used for the transmitting and receiving device v / earth, namely two optically collecting members symmetrical to the IR emitter. In addition, further deflection means are necessary for generating the partial beams.
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Es ist weiterhin bekannt (DE-AS 1 953 849) , den IS-Strahler im Brennpunkt eines Reflektors anzuordnen, so daß pa-, ralleles Licht ausgesandt wird. Sende- und Empfangsoptik sind hierbei getrennt auf der optischen Achse hintereinander angeordnet. In der Mitte der Empfangsoptik: ist eine Öffnung.zur Aufnahme der Sendeoptik vorhanden. Entsprechend der Brennweite der Empfangsoptik baut das Gesamtsystem sehr lang. Weiterhin ist eine Entfernungseinstellung nur nach ausgewählten Bereichen, das heißt. In Stufen, möglieh.It is also known (DE-AS 1 953 849) to arrange the IS emitter in the focal point of a reflector, so that pa-, ralleles light is emitted. Transmitting and receiving optics are here arranged separately on the optical axis one behind the other. In the middle of the receiving optics: an opening is available for receiving the transmitting optics. According to the focal length of the receiving optics, the overall system is very long. Furthermore, a distance setting is only for selected areas, that is. In stages, possible.
Eine weitere Anordnung zur automatischen Scharfeinstellung (DE-AS 2 126 178) erfordert ebenfalls einen sehr großen Aufwand an-optischen und optoelektronischen Bauelementen durch die getrennte Anordnung von Sende- und Empfangseinrichtung in der «Weise, daß keine Kombination der Bauelemente im Zusammenwirken besteht.Another arrangement for automatic focusing (DE-AS 2,126,178) also requires a very large amount of optical and optoelectronic devices by the separate arrangement of transmitting and receiving device in the «way that no combination of components in cooperation.
Mit der Erfindung soll der Aufwand optischer und optoelektronischer Bauelemente für die automatische Scharfeinstellung fotografischer Kameras und Objektive verringert werden,With the invention, the cost of optical and optoelectronic components for the automatic focusing of photographic cameras and lenses is to be reduced,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platzsparende , kombinierte Sende- und Empfangseinrichtung für vorzugsweise IH-Strahlung zur automatischen Scharfeinstellung zu 5 schaffen.The invention has for its object to provide a space-saving, combined transmitting and receiving device for preferably IH radiation for automatic focusing to 5.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein von einer in seinem Brennpunkt angeordneten Sendediode angestrahlter kleiner Hohlspiegel als Bauelement der Sendeoptik zusätzlich eine verspiegelte Rückseite besitzt, die gleichzeitig mit einem größeren, fluchtend in der optischen Achse angeordneten Hohlspiegel ein SpiegelobjektivAccording to the invention, the object is achieved in that one of a arranged in its focus emitting diode illuminated small concave mirror as a component of the optical transmission additionally has a mirrored back, the same time with a larger, aligned in the optical axis concave mirror a mirror objective
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als Empfangsoptik bildet. !lach einer Ausführungsform der Erfindung weisen die optisch wirksamen Flächen der Bauelemente der Sende- und Empfangsoptik voneinander unterschiedliche sphärische bzw« asphärische Krümmungen auf. Zweckmäßigerweise besitzt der größere Hohlspiegel in der Mitte eine freie Öffnung, die gleichzeitig als Passung für den Empfänger ausgebildet ist. Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß vor der Sendediode eine Deckscheibe vorgesehen ist, die auch als Linse ausführbar ist. Diese Linse vor der Sende- und Empfangsoptik ist vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sie für den entsprechenden Strahlengang jeweils unterschiedliche Krümmungen besitzt. Zur Durchführung der automatischen Scharfeinstellung ist es erforderlich, daß entweder die Sendeoptik oder der Hohlspiegel der Empfangsoptik in Längsrichtung verschiebbar und mit der Entfernungseinsteilung des Aufnahmeobjektivs koppelbar ist. Die Sende- und Smpfangsoptik sind deshalb vorzugsweise im Passungsgehäuse des Aufnahmeobjektivs oder im Kameragehäuse angeordnet.. Als Material für die Spisgelgrundkörper können Glas, Keramik, Plast und/oder Metallwerkstoffe eingesetzt werden. Außerdem ist vorgesehen, daß die Spiegelflächen als Yorder- und/oder Rückflächenspiegel ausgebildet sind.forms as receiving optics. According to one embodiment of the invention, the optically active surfaces of the components of the transmitting and receiving optics have mutually different spherical or aspherical curvatures. Conveniently, the larger concave mirror in the middle has a free opening, which is also designed as a fit for the receiver. Furthermore, the invention proposes that a cover plate is provided before the transmitter diode, which is also executable as a lens. This lens in front of the transmitting and receiving optics is advantageously designed so that it has different curvatures for the corresponding beam path. To carry out the automatic focusing, it is necessary that either the transmitting optics or the concave mirror of the receiving optics in the longitudinal direction displaceable and with the distance division of the taking lens can be coupled. Therefore, the transmission and Smpfangsoptik are preferably arranged in the fit housing of the taking lens or in the camera body. As the material for the Spisgelgrundkörper glass, ceramic, plastic and / or metal materials can be used. It is also provided that the mirror surfaces are designed as Yorder and / or rear surface mirrors.
Die Erfindting wird nachfolgend näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen Pig. 1a die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Sende-The invention will be explained in more detail below. In the accompanying drawing Pig. 1a shows the side view of the transmitting and
und Empfangseinrichtung mit IR-Strahlerand receiving device with IR emitter
Pig. 1b, c Varianten von vor der IR-Sende- und Smpfangseinrichtung anzuordnender LinsePig. 1b, c Variants of the lens to be arranged in front of the IR transmitting and receiving device
Pig. 2 die IR-Sende- und Empfangseinrichtung mit verschiebbarem Hohlspiegel der Empfangsoptik Fig. 3 die IR-Sende- und Empfangsoptik mit verschiebbarer Sendeoptik.Pig. 2 the IR transmitting and receiving device with displaceable concave mirror of the receiving optics FIG. 3 the IR transmitting and receiving optics with displaceable transmitting optics.
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Bei bereits bekannten Meßprinzipien der automatischen Scharfeinstellung ist es notwendig, modulierte IR-Strahlung auf das scharfzustellende Objekt zu senden. So wird beim Verfahren durch Phasenmessung eine IR-Sendediode mit einer bestimmten Frequenz moduliert. Die Energie wird über eine Sendeoptik auf das Objekt projiziert und die reflektierte Strahlung von einer Empfangsoptik auf der IR-Empfangsdiode abgebildet. Die Phasendifferenz zwischen der von der Sendediode ausgestrahlten Wechselenergie und der von der Empfangsdiode wieder aufgefangenen Energie dient als Signal zur Scharfeinstellung. Die Schärfe-Außenmessung für die automatische Scharfeinstellung optischer. Systeme ist dadurch charakterisiert, daß das Aufnahmeobjektiv nicht Bestandteil des Meßprinzips ist. Daher ist das vorgeschla- · gene optische System für das Verfahren der Phasenmessung besonders geeignet, weil hier eine von der Objektentfernung unabhängige feststehende optische Anordnung ausreichend ist und bei der Projektion auf das Objekt sowie der Abbildung der vom Objekt reflektierten Strahlung nur annähernde Schärfebedingungen einzuhalten sind. Verwendet man bei dem Verfahren jedoch positionsempfindliche Empfänger, so ist zur Realisierung der hierbei erforderlichen Schärfenbedingungen eine Kopplung der Sende- oder Empfangsoptik mit dem Aufnahmeobjektiv notwendig.In already known measuring principles of automatic focusing, it is necessary to send modulated IR radiation to the object to be sharpened. Thus, in the method by phase measurement, an IR transmitter diode is modulated with a specific frequency. The energy is projected onto the object via transmission optics and the reflected radiation is imaged by a receiving optics on the IR receiving diode. The phase difference between the alternating energy radiated by the transmitting diode and the energy recovered by the receiving diode serves as a signal for focusing. The sharpness outside measurement for the automatic focus optical. Systems is characterized in that the taking lens is not part of the measuring principle. Therefore, the proposed optical system is particularly suitable for the method of phase measurement, because here a fixed optical arrangement independent of the object distance is sufficient and only approximate focusing conditions must be observed when projecting onto the object and imaging the radiation reflected by the object. If, however, position-sensitive receivers are used in the method, a coupling of the transmitting or receiving optics with the taking lens is necessary to realize the sharpening conditions required in this case.
Entsprechend Pig. 1a ist eine IR-Sendediode 1 im Brennpunkt eines kleinen.Hohlspiegels 2 angeordnet. Pluchtend in der optischen Achse befindet sich hinter dem kleinen Hohlspiegel 2 ein größerer Hohlspiegel 3 mit einer freien Öffnung 4, durch die ein dahinterliegender IR-Empfänger mit einem Lichtstrom beaufschlagt werden kann. Vor dem IR-Sende- und Empfangssystem einschließlich Sendediode 1 ist eine Deckscheibe 6a angeordnet, in der .sich z. B. die Passung der Sendediode 1 befindet. Diese Deckscheibe 6a kann auch als Linse 6b (Pig. 1b) ausgeführt sein. Dabei ist es möglich, daß die optische Wirkung der Linse 6c entsprechend Pig. 1c im Sende- und Empfangsbereich unter-According to Pig. 1a, an IR transmitting diode 1 is arranged at the focal point of a small hollow level 2. Pluchtend in the optical axis is located behind the small concave mirror 2, a larger concave mirror 3 with a free opening 4, through which a behind-lying IR receiver can be acted upon with a luminous flux. Before the IR transmitting and receiving system including transmitting diode 1, a cover plate 6a is arranged in the .sich z. B. the fit of the transmitter diode 1 is located. This cover plate 6a can also be designed as a lens 6b (Pig. 1b). It is possible that the optical effect of the lens 6c corresponding to Pig. 1c in the transmission and reception area
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schiedlich, ist. Dadurch, kann erforderlichenfalls eine günstigere Optimierung der Hohlspiegel 2, 3 ermöglicht werden. So sind z.B. die Spiegeldurchmesser in kleineren Dimensionen zu halten.different, is. As a result, if necessary, a more favorable optimization of the concave mirrors 2, 3 can be made possible. Thus, e.g. to keep the mirror diameter in smaller dimensions.
Der von der Sendediode 1 abgegebene Lichtstrom wird vorzugsweise als paralleles Lichtbündel auf ein Objekt gelenkt, Der Bündelquerschnitt begrenzt dabei das MeSfeId. Der vom Objekt reflektierte Strahlenanteil gelangt über die sphärischen und/oder asphärischen Flächen der Hohlspiegel 3 "und 2, die insgesamt ein Spiegelobjektiv darsteilen, durch die freie Öffnung 4 auf den IR-Empfanger 5> der in "Fix-Fokus"-Einstellung angeordnet ist, zur Abbildung. Es ist auch möglich, den Lichtstrom des Senders auf eine fest eingestellte Entfernung als konvergentes Bündel auszusenden und die Empfangsoptik auf die gleiche Entfernung einzustellen. Die : Phasendifferenz zwischen Sende- und Empfangssignal der modulierten IH-Strahlung, die proportional der Objektentfernung ist, dient als Meßkriterium zur Fokussierung des nicht dargestellten Aufnahmeobjektivs.The luminous flux emitted by the emitting diode 1 is preferably directed onto an object as a parallel light beam. The beam cross section limits the measurement. The portion of the beam reflected by the object passes through the spherical and / or aspherical surfaces of the concave mirrors 3 "and 2, which together represent a mirror objective, through the free opening 4 on the IR receiver 5> which is arranged in" fix-focus "setting It is also possible to transmit the luminous flux of the transmitter to a fixed distance as a convergent bundle and to set the receiving optics at the same distance : The : phase difference between transmitted and received signal of the modulated IH radiation, which is proportional to the object distance , serves as a measuring criterion for focusing the shooting lens, not shown.
Die beschriebene optische Einrichtung kann neben des Aufnahmeobjektiv entweder direkt im Gehäuse dieses Objektivs oder in der Kamera untergebracht-werden. Hinsichtlich der elektrischen Signalverarbeitung wird auf den bekannten Stand der Technik verwiesen.The described optical device can be housed next to the taking lens either directly in the housing of this lens or in the camera. With regard to the electrical signal processing, reference is made to the known prior art.
Eine Variante der erfindungsgemäßen IR-Sende- und Empfangseinrichtung zeigt Fig. 2. Hier ist der Hohlspiegel 3 der Empfangsoptik bei seiner Bewegung gegenläufig mit dem Aufnahmeobjektiv gekoppelt und die Einrichtung ist damit z.B. für das schon genannte Verfahren mit positionsempfindlichen Empfängern verwendbar. Zur Einhaltung bestimmter Korrekturbedingungen können Rückflächenspiegel mit unterschied lieh gekrümmten Vorder- und Rückflächen eingesetzt werden. Die Variante nach Fig. 3 ermöglicht eine Verschiebung derA variant of the IR transmitting and receiving device according to the invention is shown in FIG. 2. Here, the concave mirror 3 of the receiving optics is in its motion in opposite directions coupled to the taking lens and the device is thus e.g. for the already mentioned method with position sensitive receivers usable. In order to comply with certain correction conditions, rear surface mirrors with differently curved front and rear surfaces can be used. The variant of FIG. 3 allows a shift of
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Sendeoptik 2 einschließlich Sendediode 1 und ist bei ihrer Bewegung gleichläufig mit dem Aufnahmeobjektiv gekoppelt. Die Anwendung ist ebenfalls bei dem unter Pig. 2 genannten Verfahren möglich. Hinzu kommt hier, daß die freie Öffnung 4 im Hohlspiegel 3 der Smpfangsoptik gleichzeitig als Passungsteil ausgebildet ist und den Empfänger 5 aufnehmen kann.Transmitting optics 2 including transmitting diode 1 and is coupled in the same direction with the recording lens during their movement. The application is also in the under Pig. 2 mentioned methods possible. In addition, here is that the free opening 4 in the concave mirror 3 of Smpfangsoptik is also formed as a fitting part and can receive the receiver 5.
Bei feststehender Sendeeinrichtung kann auch wieder der den Smpfänger 5 tragende Hohlspiegel 3 in seiner Bewegung gegenläufig mit dem Aufnahmeobjektiv gekoppelt werden.In the case of a fixed transmitting device, the concave mirror 3 carrying the receiver 5 can also be coupled counter to the receiving objective in its movement.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die vorgeschlagene Einrichtung nicht nur im Infrarotbereich, sondern auch für andere Strahlungsbereiche einsetzbar ist. Darüberhinaus ist die doppelte Ausnutzung der optischen Bauelemente sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von großem Vorteil. Heben der'Einsparung von Bauelementen wird beim Einbau nur ein Minimum an Platz benötigt. Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet außerdem unabhängig Vom verwendeten Aufnahmeobjektiv.It is within the scope of the invention that the proposed device can be used not only in the infrared range but also for other radiation ranges. Moreover, the dual utilization of the optical components for both transmitting and receiving is of great benefit. Raising der'Einsparung of components only a minimum of space is required during installation. The inventive arrangement also works independently of the used recording lens.
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