DE1547457A1

DE1547457A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung optischer Systeme

Info

Publication number: DE1547457A1
Application number: DE19671547457
Authority: DE
Inventors: Genaehr Dipl-Phys Rudolf
Original assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Current assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Priority date: 1966-01-22
Filing date: 1967-02-18
Publication date: 1970-02-19
Also published as: US3532045A; CH488202A; GB1179815A; FR94338E

Description

Jos. Schneider & Co., Optische "Werke, Bad Kreuznach

> "Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Schärfeinstellung optischer Systeme." (Zusatzanmeldung zu Patent ....» Patentanmeldung Sch 38 367 IXa/42h)

Die Erfindung betrifft eine Yeiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur automatischen Scharfeinstellung optischer Systeme durch Kontrastmessung und Umwandlung der gemessenen ¥erte in elektrische Energie, wobei der Kontrast zweier unmittelbar benachbarter Bildpunkte der Bildebene gemessen wird nach Patent Patentanmeldung Sch 38 367 IXa/42h.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach dem Hauptpatent wird als nachteilig angesehen, daß jede Kontraständerung wahrgenommen wird, so daß die zur Scharfeinstellung beweglich angeordneten Teile, z.B. das optische System, eine oder mehrere Komponente des optischen Systems und/oder die Abtastelemente selbst bei einer Kontraständerung des Objekts durch Bewegung in der Gegenstandsebene (innerhalb des Schärfenbereichs) hin und her bewegt werden und keine exakte Scharfeinstellung und Ruhestellung der beweglich angeordneten Teile gewährleistet wird.

Der Erfindung }.iegt die Aufgabe zugrunde, eine Untefscheidung zwischen, einer Kontrasfdnderung durch Bewegung des Objektes inner- _ halb des Schärfenbereichs und zwischen einer"Kontraständerung durch C₀ Unscharfe festzustellen. Eine mechanische Kontrollbewegung bei Er-

σ zeugung künstlicher Unscharfe soll auch vermieden werden, da die Be-

^ wegung von Masse bekannte Nachteile aufweist.

^j Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kontrast zusätzlich an mindestens zwei weiteren Stellen gemessen wird.

INSPECTED °°^ " ² "

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung werden die zusätzlichen Messungen Tor und hinter der Bildebene vorgenommen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei aus je zwei na/he beieinander angeordneten faseroptischen Bauelementen bestehende Abtastelemente 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*

Weiterhin ist ein Motor zur Scharfeinstellung des Objektivs vorgesehen, der mittels der Abtastelemente ein- und ausschaltbar und bezüglich seiner Drehrichtung steuerbar ist.

Zur Feststellung des maximalen Kontrastes ist eine Kontraständerung erforderlich. Dies kann im allgemeinen durch eine Verschiebung des Objektivs, der beweglichen Teile des Objektivs oder des Abtastelementes geschehen. Nach dem Verfahren der Hauptanmeldung kann dies am zweckmäßigsten durch Schwingen des Abtastelementes senkrecht zur Bildebene erfolgen. Diese Anordnung spricht auf alle Kontraständerungen an.

Durch die gestaffelte Anordnung der drei Abtastelemente wird der große Vorteil erzielt, daß die Kontrollbewegung der beweglich angeordneten mechanischen Teile und die Schwingbewegung eines Abtastelementes vermieden werden und gleichzeitig zwischen Kontraständerungen durch Verschiebung der Bildebene und denen durch Kontraständerungen des Objektes bei fester Bildebene unterschieden werden kann. ¥eiterhin ist eine rein elektronische Abtastung sehr viel schneller als die Auswertung bei der mechanischen Bewegung.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung

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ORIGINAL

Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung, bei der das eine äußere Abtastelement den optimalen Kontrast aufweist,

Pig· 2 eine Anordnung, bei der das mittlere Abtastelement den optimalen Kontrast aufweist und das Objektiv auf den Gegenstand scharf eingestellt ist,

Fig. 3 eine Anordnung, bei der das andere äußere Abtastelement den optimalen Kontrast aufweist.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein mittleres Abtastelement mit den faseroptischen Bauelementen 1 und 2 dargestellt, dem an der einen Seite ein Abtastelement mit den faseroptischen Bauelementen 1' und 2¹ und an der anderen Seite ein Abtastelement mit den faseroptischen Bauelementen 1" und 2" zugeordnet ist. Die faseroptischen Bauelemente eines jeden Abtastelements liegen dicht nebeneinander und erfassen daher mit den der Bildebene 3 zugewandten ünden getrennt die HelligHeitsverte der jeweils benachbarten Bildpunkte 4¹ und 5', 4 und 5 sowie 4^M und 5". ■

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Schaltungsanordnung (Fig. 4) zur Bestimmung der Bildebenen-Lafre in Fig. 1 bis 3 als Block 16 dargestellt.

Die Ausgangsenden der faseroptischen Bauelemente I¹ und 2' führen, wie in Fig.4 dargestellt, getrennt zu den photoelektrischen Wandlern 6' und T¹, ebenso die der faseroptischen Bauelemente 1 und 2 zu den photoelektrischen Wandlern 0 und T und die der faseroptischen Bauelemente 1" und 2" zu den photoelektrischen Vandlern 6" und 7",.die entsprechend den H lligkeitsverten der Bildpunkte 4' und 5¹, 4 und 5 sowie 4" und 5" einen analogen elektrischen otrora bzw. eine elektrische Spannung an Differenzverstärker abgeben. Die Differenzverstärker sind mit 8', 8, S", 13, 14 und 15 bezeichnet. Die Ausgangsspannung der Differenzverstärker S¹, 8 und 8" können ein verschiedenes Vorzeichen haben, veil drei verschiedene PunktOaare a"-getastet werden. Von Voil-

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weggleichrichtern 12', 12 und 12", z.B. 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 ¥erte annehmen. Die Zeichen + und kennzeichnen die nicht invertierenden und die invertierenden Eingänge der Differenzverstärker 13, 14 und 15. Die Differenz der Ausgangsspannung der Differenzverstärker 13 und 14 bestimmt die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 15. Diese steuert direkt einen Servo-Motor 9, der das optische System 10 b«w. die zur Scharfeinstellung dienende Komponente des optischen Systems oder die Bildebene 3 verschiebt.

Die Ausgangsspannung des Blocks 16 ist positiv, wenn die Bildebene 3 zum Ende des aus den faseroptischen Bauelementen 1* und 2¹ bestehenden Abtastelementes versc-hoben ist (Fig.l). Die Ausgangsspannung

des Blocks 16 ist Null, wenn die Bildebene 3 mit dem Ende dee aus den faseroptischen Bauelementen 1 und 2 bestehenden mittleren Abtastelementes zusammenfällt (Fig. 2). Die Ausgangsspannung des Blocks 16 ist negativ, wenn die Bildebene 3 zum Ende des aus den faseroptischen Bauelementen 1" und 2" bestehenden Abtastelentents 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 aufzunehmenden Gegenstand scharf eingestellt, wenn die beiden Bildpunkte 4 und 5 maximale Helligkeitsunterschiede aufweisen, d.h. wenn die von den photoelektrischen Vandlern 6 und 7 abgegebenen Ströme, Spannungen bzw. Leit-. werte untereinander und gegenüber den Verten der photoelektrischen Vandler der beiden anderen Abtastelemente maximal differieren.

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Der Motor 9 verschiebt die beweglich angeordneten Teile solange, bis die Bildebene mit den Enden der faseroptischen Bauelemente 1 und 2 des mittleren Abtastelementes zusammenfällt.

Die Erfindung ist vorzugsweise anwendbar bei Fernseh- und Reporterkameras j aufgrund der ermittelten Scharfeinstellung kann gleichzeitig die Auslösung des Kamera-Verschlusses bewirkt werden.

Claims

Patentansprüche:

1.) Verfahren zur automatischen Scharfeinstellung optischer Systeme durch Kontrastmessung und Umwandlung der gemessenen Verte in elektrische Energie, wobei der Kontrast zweier unmittelbar benachbarter Bildpunkte der Bildebene gemessen wird nach Patent ..... Patentanmeldung Sch 38 367 IXa/42h, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrast zusätzlich an mindestens zwei weiteren Stellen (4¹, 5' und 4", 5") gemessen wird*

2«) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Messungen vor und hinter der Bildebene (3) vorgenommen werden,

3«) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 und dem Anspruch 3 gemäß Patent ..... Patentanmeldung Seh 38 367 IXa/42h, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei aus je zwei najühe beieiiander angeordneten faseroptischen Bauelementen bestehende Äbtastelemente (1', 2* und 1*- 2 und 1", 2") vorgesehen sind, die derart auf die Bildebene eingestellt sind, daß ein, vorzugsweise das mittlere, Abtastelement (l, 2) mindestens annähernd in der Bildebene (3) und die beiden an·* deren (I*, 2' und 1", 2") vor bzw» hinter der Bildebene (3) endigen.

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4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (9) zur Scharfeinstellung des Objektivs (lO) vorgesehen ist, der mittels der Abtastelemente (l¹, 2' und 1, 2 und 1", 2") ein- und ausschaltbar und bezüglich seiner Drehrichtung steuerbar ist»

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