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Vorrichtung zur Einstellung des Objektivs an einer fotografischen
Kamera Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung des Objektivs einer
fotografischen Kamera auf ein Objekt, wobei mittels eines an der Kamera angeordneten
Strahlers, insbesondere eines IR-Strahlers, ein Lichtfleck auf das Objekt geworten
und die von diesem reflektierten Strahlen von einer.
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an der Kamera hinter einem sammelnden optischen Glied angeordneten
Empfangseinrichtung aufgenommen werden Bei Vorrichtungen der genannten Art werden
als Empfangseinrichtungen in der Regel ein oder mehrere Fotoempfänger hinter sammelnden
optischen Gliedern benutzt, und zum Zwecke der Entfernungsbestiwmung werden die-Fotoempfänger
oder aber die Optischen Glieder verschoben. Der auf diese Weise gewonnenen entfernungsanalogen
Information muß dann das Aufnahmeobjektiv nachgeführt werden, da der Zweck der ganzen
Vorrichtung ja darin besteht, das Objektiv auf die Objektentfernung einzustellen,
und nicht etwa darin, lediglich die Entfernung zu messen.
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Die Nachführung des Objektivs geschieht in der Praxis dadurch, daß
die bewegten Teile, also entweder die sammelnden optischen Glieder oder der oder
die Fotoempfänger, mit dem Kamera objektiv zu gemeinsamer Bewegung derart getrieblich
verbunden sind, daß sich bei Einstellung der bewegten Teile auf ein Null-Signal
nin der Fotoempfänger (=richtige Entfernllngseinstellung) gleichzeitig das Kamera
objektiv in die entsprechende Stellung bewegt hat.
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Eine derartige Vorrichtung ist aber immer noch unnötig aufwendig,
denn in Gestalt des Verbindungsgetriebes zwischen bewegten Teilen und Objektiv sind
Bauglieder vorhanden und müssen synchron bewegt werden, die mit der richtigen Fokussierung
des Objektivs ursächlich gar nichts zu tun haben. Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrichtung so auszustalten, daß außer
der zum Fokussieren ohnedies nötigen Objektivverstellung keine weiteren optischen
oder mechanischen Teile synchron bewegt werden müssen.
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Gemäß der Erfindung ist diese rufgabe dadurch gelöst, daß als Strahler
an der Kamera eine im wesentlichen starre optische Projektionseinrichtung und als
sammelndes optisches Glied vor der Empfangseinrichtung das Aufnahmeobjektiv der
Kamera selbst verwendet werden, über das die ausgestrahlte Energie der Empfangseinrichtung
zugeleitet wird0 Im Gegensatz zu den Vorrichtungen nach dem Stande der Technik,
bei denen die reflektierten Strahlen über gesonderte Optiken dem oder den Fotoempfängern
zugeführt und aus den Impulsen bei deren Verstellung ein Steuersignal gewonnen wird,
mit dem dann sozusagen nachträglich das Objektiv auf die gemessene Entfernung eingestellt
wird, ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich eine einzige Verstellung,
nämlich die des Objektivs, erforderlich. Es wird also nicht erst eine der Entfernung
analoge Größe gewonnen, aus der dann wiederum die richtige Objektiveinstellung abgeleitet
wird, sondern das Objektiv wird unmittelbar verstellt.
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Wenn diese Verstellung von Hand geschieht und z.B. im Suohereinblick
der Kamera anhand eines Null-Instrumentes kontrolliert wird, so werden überhaupt
keine weiteren bewegten Teile benötigt. Das Objektiv wird fokussiert wie sonst bei
visuellen
Fokussiereinrichtungen auch. Soll dagegen die Fokussieiung
automatisch vorgenommen werden, so wird vorgeschlagen, das Objektiv aus einer Endstellung
heraus ablaufen zu lassen und bei scharfer Einstellung auf dem oder den Fotoempfängern
von diesen ein Null-Signal zu beziehen, das als Stopp-Impuls verwendet wird und
die Stillsetzung des Motors verursacht.
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Ebenso kann in an sich bekannter Weise eine Servoeinrichtung für eine
mitlaufende Fokussierung bei sich ändernden Entfernungen sorgen.
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Insbesondere wird vorgeschlagen, als Empfangseinrichtung in an sich
bekannter Weise zwei Differentialfotoempfänger zu verwenden und im Objektiv die
reflektierten Strahlen aus zwei Aperturbereichen auszublenden, die symmetrisch zur
Achse des Strahlers liegen, und die ausgeblendeten Strahlen dann je einem der Differentialfotoempfänger
zuzuführen. Dabei begrenzen die zur-Ausblendung benutzten Mittel die genannten Aperturbereiche,
und diese Mittel können auch dazu verwandt werden, eine Zwischenabbildung zu vermitteln.
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Bei Verwendung der Vorrichtung an einer Spiegelreflexkamera mit Pentaprisma
sind die beiden Bereiche, in denen die reflekvierten Strahlen auf eine Spiegelfläche
auftreffen, für diese Strahlen durchlässig verspiegelt, und die die Zwischenabbildung
bewirkenden Mittel und die Differentialfotoempfänger sind in Lichtrichtung hinter
der Spiegelfläclie angeordnet.
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Die Vorrichtung kann sowohl mit IR-Licht als auch mit sichtbarem Licht
betrieben werden. Sie arbeitet am besten, wenn als Strahlenquelle ein Lichtstrich
benutzt wird. Dieser Lichtstricl1 läßt sich auf verschiedene Weise erzeugen, z.B
durch einen Glühlampenfaden oder durch einen streifenförmigen Hohlspiegel, in dessen
Mitte der Dom einer Lumineszenzdiode angeordnet ist, oder auch dadurch, daß an den
Dom der
Diode ein Lichtfaserbündel angesetzt wird, dessen freie
Enden nebeneinander zu einem Strich angeordnet sind.
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Dabei ist die genaue AusrichtunG des Strahlers nicht erforderlich,
da durch die Anordnung von zwei Differentialfotoempfängern der Fleckmittelpunkt
nicht unmittelbar in der optischen Achse des Empfangssystems liegen muß. Es ergibt
sich lediglich auf jedem der beiden Differentialfotoempfänger eine Unsymmetrie,
die sich gegenseitig aufheben. Auch können in an sich bekannter Weise die beiden
Empfängerstrahlenbündel durch optische Mittel derart auf einem Differentialfotoempfänger
zusammengeführt werden, daß Abweichungen des Lichtstriches von der optischen Achse
des Objektivs keinen Einfluß auf die Entfernungseinstellung gewinnen.
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Auf die Verwendung von zwei Strahlenbündeln, seien sie nun auf zwei
oder nur auf einem Differentialfotoempfänger geführt, kann jedoch verzichtet und
es kann nur ein Strahlenbündel mit einem Differentialfotoempfänger verwendet werden,
wenn der Lichtstrich genau auf die optische Achse des Ob-Objektivs ausgerichtet
und darüber hinaus so schmal ist, daß eine Verschiebung des Reflexionsschwerpunktes
seitlich zur optischen Achse im wesentlichen nicht möglich ist. Da die Verwendung
zweier Bündel mit zwei Differentialfotoempfängern lediglich den Zweck hat, derartige
seitliche Verschiebungen zu kompensieren, kann darauf verzichtet werden, wenn eine
solche nicht auftreten kann. Das wäre z.B. der Falls wenn als Strahler eine genau
ausgerichtete Laserdiode benutzt wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung am Ausführungsbeispiel einer Spiegelreflexkamera
dargestellt, die zur Entfernungsmessung zwei hinter je einem sammelnden optischen
Glied in
einer gemeinsamen, rechtwinklig zur optischen Achse eines
IR-Strahlers verlaufenden Ebene symmetrisch zur optischen Achse angeoidnete Differentialfotoempfänger
besitzt. Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine einäugige Spiegelreflexkamera in Frontansicht,
in deren Objektiv die für die Auffangung der reflektierten IR-Strahlen benutzten
Aperturbereiche angedeutet sind, Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch Fig. 1 in
Höhe II-II, Fig. 3 schematisoh den gestreckten Strahlengang von den Aperturbereichen
im Aufnahmeobiektiv bis zu den Differen tia lfo t owiders tänden, Fig. 4a, 4b ein
erstes Ausführungsbeispiel zur Erzeugung eines Lichtstriches unter Verwendung einer
Lumineszenzdiode, Fig. 5a, 5b ein zweites husfuhrungsbeispiel zur Erzeugung eines
Lichtstriches unter Verwendung einer Lumineszenzdiode, Fig. 6 die Schaltung einer
huswerteelektronik.
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In Fig. 1 ist am Kameragehäuse 1 in der üblichen weise ein Aufnahmeobjektiv
2 angeordnet. Mittig über dem Objektiv 2 ist ein IR-Strahler 3 untergebracht. Außerdem
sind im Objektiv 2 diejenigen Aperturbereiche 4 und 5 schraffiert eingezeichnet,
aus denen die einfallenden, reflektierten IR-Strahlen für die Objektiveinstellung
verwendet werden.
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Fig. 2 zeigt den Vertikalschnitt durch die Spiegelreflexkamera. Im
Objektiv 2 sind hintereinander liegend die Aperturbereiche 4 und 5 erkennbar. Von
ihnen gehen zwei Strahlengänge zur Bildebene B und von dort zum Pentaprisma 6.
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Die Dachflächen 6a, 6b des Pentaprismas sind als zwei dichroitische
Spiegel ausgebildet, welche die IR-Strahlen zu zwei Hohlspiegeln 7 und 8 austreten
lassen, die eine ZwischenaDbildung
auf die Differentialfotowiderstände
9, 10 vermitteln.
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Die Differentialfotowiderstände sind rechtwinklig zur optischen Achse
der beiden IR-Strahlen angeordnet und in bekannter Weise derart zusammengeschaltet,
daß sich Horizontalabweichungen des Reflexionsflecks auf dem angestrahlten Objekt
von der optischen Achse des Aufnahmeobjektivs gegenseitig kompensieren. Gegenüber
Vertikalabweichungen ist die Anordnung jedenfalls nicht kritisch, da in den Differentialfotowiderständen
der Stromfluß bei Vertikalverschiebung des Bildpunktes keine Änderung erfährt, solange
der Bildpunkt überhaupt nooh auf die Fotowiderstände fällt.
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In Fig, 3 ist der gestreckte Strahlengang ohne Beriioksichtigung des
Pentaprismas dargestellt. Aus dieser Figur läßt sich der Verlauf der Strahlen deutlicher
erkennen als aus Fig. 2, in der die beiden Strahlenbündel, die Spiegel und die Differentialfotowiderstände
hintereinander liegen.
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In den Fig. 4a, 4b ist beispielsweise dargestellt, wie der IR-Strahler
zwecks Erzeugung eines Lichtstrichs gebildet werden kann Der Dom der Lumineszenzdiode
11 durchdringt von hinten einen streifenförmigen Hohlspiegel 12, der das Licht in
Richtung des Objekts reflektiert. Die Striohbreite entspricht dabei etwa dem Durchmesser
des Dioden-Dowes Wie der Lichtstrich sohmaler gemacht werden kann als der Durchmesser
dieser Emissionsfläche, zeigen die Fig. 5a, 5b.
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Der Dom der Diode 11 ist hier mit Lichtleitfasern 13 besetzt, die
mit ihrem freien Ende linear nebeneinander angeordnet sind.
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In Fig. 6 ist beispielsweise eine elektronische Schaltung mit Stopp-Magnet
zur Auswertung der reflektierten Strahlenbündel
dargestellt. Die
Schaltung zeigt die beiden Differentialfotowiderstände 9 und 10 jeweils in Brückenschaltung.
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Die Brückenliagonale ist in dem einen Fall zu dem Differenzverstärker
DV 1 und dem anderen Fall zu dem Differenzverstärker DV 2 geführt. Die Ausgänge
der beiden Differenzverstärker gehen zum Eingang eines dritten Differenzverstärkers
DV 3, dem ein phasenempfindlicher Gleichrichter 14, ein Schwellwertschalter SS 2
und eine UND-Stufe 15 und ein Stopp-Magnet 16 nachgeschaltet sind. Der phasenempfindliche
Gleichrichter 14 wird von einem Multivibrator MV angesteuert, der gleichzeitig das
vom Strahler 3 ausgesendete Licht pulst.
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Außerdem sind die Brückendiagonalen über Summierwiderstände 18 zu
einem Verstärker V 4 geführt und von diesem über einen Gleichrichter 17 und einen
Schwellwertschalter SS 1 zu der UND-Stufe 15. Bei richtiger Entfernungseinstellung
und wenn der Schwerpunkt des Lichtflecks auf dem Objekt genau auf der optischen
Achse liegt, sind die Brückendiagonalen und daher auch die Ausgänge der Differenzverstärker
DV1, DV2, DV 3 stromlos.
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Liegt der Schwerpunkt des Lichtflecks dagegen nicht genau auf der
optischen Achse, so liefern die Brücken und damit die Differenzverstärker DV 1 und'DV
2 gleich große, gleichphasige Spannungen, die sich durch die Gleichtaktunterdrüc1wng
des Differenzverstärkers DV 3 aufheben. Bei nichtrichtiger Entfernungseinstellung
werden von den Differenzverstärkern DV 1 und DV 2 zwei gegenphasige Spannungen geliefert,
die sich im Differenzverstärker DV 3 addieren.
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Wenn das Objektiv automatisch aus einer Endstellung heraus, s.B. aus
der kürzosten Entfertiungseinstellung, in Richtung oo abläuft, so liefert der phasenempfindliche
Gleichrichter 14
eine Gleichspannung, die bei Annäherung an die
richtige EntfernungseinstellunAabnimmt und schließlich durch Null geht.
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Dieser Null-Durchgang veranlaßt den Schwellwertschalter SS 2 zum Kippen,
wodurch der Stopp-Magnet 16 erregt wird. Um zu verhindern, daß der Stopp-Magnet
auch anspricht, wenn die Differentialfotoempfänger 9, 10 kein ausreichendes Licht
empfangen, ist zwischen dem Schwellwertschalter SS 2 und dem Stopp-Magnet eine UND-Schaltung
(Tor-Scnaltung)eingefügt. Die UND-Schaltung muß gleichzeitig von dem Schwellwertschalter
SS 1 eine Spannung zugeführt erhalton, damit der Stopp-Magnet 16 tatsächlich bestromt
wird. Dies ist dann der Fall, wenn von den Differentialfotoempf:angern 9, 10 über
die Summierwiderstände 1d, den Verstärker V 4 und den Gleicllrichter 19 der Schwellwertschaltor
SS 1 eine ausreichende Spannung erhält.
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Obwohl in der Darstellung die Erfindung im Zusammenhang mit einer
Spiogelreflexkamora erläutert ist, kann die Brfindung selbstverständlich auch in
Verbindung mit einer Durchsichtsucherkamera verwendet werden. Es ist dann lediglich
erforderlich, daß im bildseitigen Aufnahmestrahlengang des Objektivs strahlenumlenkende
Mittel vorhanden sind, die vor der Aufnahme aus dem Strahlengang zu klappen sind
und die die beiden oder auch nur ein Strahlenbündel zu don Poteempfängern bzw. zu
dem Fotoempfängor umlenken. Es könnon aber auch die Fotoempfänger selbst mit vorgeschalteten
sammelnden optiscllen Gliedern in den Strahlengang ein- und ausschaltbar sein.