DE2062173C3 - Vorrichtung zur kontrastreichen Scharfeinstellung optischer Systeme in photographischen Kameras - Google Patents

Description

8Vorrichtung zur Scharfeinstellung eines Objektivs in einer Spiegelreflexkamera mit emem im Strahlengang befindlichen, ab Strahlteiler ausgebildeten teildurchlässigen verspiegelten Schwenkspiegel und einem in Lichmchtung dahinter angeordneten, den Objektivstrahlengang gegenüber geneigten Reflexspiegel, der die durch den Strahlenteiler dem Strahlengang entnommenen Strahlen einem unterhalb derSchwenkspiegeleinrichtung angeordneten Photoempfanger zuführt, r*ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Schwenkspiegeleinnchtungg* bis 36) vnd dem Photoempfanger (43) die Bildfeldblende (39), der motorisch angetnebene Drehkeil (40), ein weiterer den Strahlengang ablenkender schrägstehender Spiegel (41) angeordnet und im unteren Teil des Kameragehauses (31) die Verstärkereinrichtung (49) mit einem Extremwertfinder (50), Stellmotor (46) und der Antriebsmechanismus (47) für die Objektivverstellung untergebracht sind.

9 Vorrichtung zur Scharfeinstellung eines Objektivs in einer Spiegelreflexkamera, nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildfeldblende (B₁, B₂, 39), der optische Drehkeil (K 40), der Stellmotor (M, 44), Spiegel (41) und ein hinter der Meßebene (C) befindlicher Lichtleitkonus (L, 42) zu einer Baueinheit (7) zusammengefaßt sind.

10 Vorrichtung zur Scharfeinstellung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildfeldblende (B, 39) aus einer entspiegelten Glasplatte mit aufgedampften konzentrischen Begrenzungen (39'), z. B. ein Balkenkreuz oder eine quadratische Mittenabdeckung, besteht.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen kontrastreichen Scharfeinstellung optischer Systeme in photographischen Aufnahmekameras, bei denen durch das zu fokussierende Objektiv und eine Bildfeldbegrenzung die in der Meßebene erzeugte Helligkeitsverteilung mittels eines Photoempfängers, z. B. Photowiderstandes oder Phototransistors, durch Abtastung lichtelektrisch meßbar ist, wobei die vom Photoempfanger abgegebene elektrische Ausgangsspannung einer elektrischen Verstärkereinrichtung zugeführt wird und einen Stellmotor zur Betätigung einer Objektiv-Scharfeinstelleinrichtung antreibt.

Bekannt sind Vorrichtungen zur direkten Schärfemessung, welche den Umweg über eine Entfernungsmessung vermeiden. Die bekannten Vorrichtungen gestatten, die Abtastung der Konturenschärfe eines Bildes des scharfzustellenden Objektes durch zeitliches Nacheinander bei verschiedenen Varianten der gleichzeitigen Erfassung des gesamten Bildinhalts des als Meßfeld ausgewählten Bildausschnittes. Zu nennen sind hier insbesondere Vorrichtungen, bei denen entweder die Abbildung des scharfzustellenden Objekts auf einem Photoempfanger mit nichtlinearer Zuordnung zwischen elektrischem Ausgangssignal und Beleuchtungsstärke oder die Ausweitung zweier

im Bildfeld des Einstellobjektivs mittels Prismenanordnung erzeugterTeilbilder auf Koinzidenz erfolgen.

Eine andere bekannte Vorrichtung weist eine Foucaultsche Schneide auf, weiche das Licht gleichmäßig abschirmt, wenn die Schneice genau im Brennpunkt eines Objektivs steht. L^;egt sie vor oder hinter dem Brennpunkt, so werden die beiden Hälften des Strahlenbündels verschieden stark abgeschaltet, so daß die photoelektrische Abtastung der Lichtverteilung in Lichtrichtung hinter der Bildebene zu einem objektiven Schärfeeinstellkriterium führt.

In einer anderen bekannten Vorrichtung erfolgt die Abtastung der Lichtverteilung in der resultierenden Austritispupille mittels eines aus dem Einstellobjekliv und mindestens einem Zusatzglied bestehenden Systems. Kriterium für die Meßwerterfassung ist eine gleichmäßige Lichtverteilung bei Scharfeinstellung. Die Meßwerterfassung erfolgt entweder dynamisch mittels rotierender Sek»orenblende oder statisch mittels Brückenschahung aus zwei Phototmpfängern.

Schließlich wird bei einer anderen bekannten Vorrichtung eine künstliche Unscharfe außeraxialer Bildpunkte mittels eines Drehkeils erzeugt, wobei die jeweiligen Bildpunkte abwechselnd im Rhythmus der genannten Frequenz von 400 Hz nacheinander vor und hinter der Bildebene liegen und dadurch in der Meßflache, die direkt in der Bildebene liegt, bei Defokussierung im gleichen Rhythmus nacheinander unterschiedliche Helligkeiten, d. h. ein Wec^selsignal, bewirken. Meßkriterium ist gleiche Amplitude zweier direkt aufeinanderfolgenderIntensitatsmaxima innerhalb einer Abtastperiode. Dieser bekannte Drehkeil erzeugt eine künstliche Defokussierung bei gleichzeitiger Abtastung zweier mittels Drehkeil erzeugter um 1 80° versetzter Helligkeiten innerhalb des Spaltes. Im Ergebnis erfolgt die Bewegung scharfer Bildpunkte außerhalb der optischen Achse im Fokusfalle zur Bildebene.

Allen bekannten Vorrichtungen haften im Hinblick auf ihre Verwendung in Amateurkameras folgende Nachteile an:

Zu geringt Empfindlichkeit insbesondere bui niedrigen Objektkontrasten; infolge trägheitsbedingter Grcn/empfindlichkeit in Photowiderständen ist deren Anwendung sehr beschränkt; oie schärfeunabhängigen Variablen des Objekts, wie insbesondere die Änderung der integralen Objekthelligkeit und die Änderung des Objektkontrastes sind nur sehr bedingt und nur mit Energieverlust zu kompensieren; weiterhin besitzen die bekannten Vorrichtungen eine relativ starke hrschütterungsempfindlichkeit. Schließlich besitzen die bekannten Vorrichtungen z. B. für die Signalübertragung einen hohen Verstärkeraufwand, vielfach mn tinen sehr schmalen Spalt, wobei vorzugsweise punktförmige Objektive Anwendung finden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur kontrastreichen Scharfeinstellung für eine Amateurkamera zu schaffen, mit einem halb- oder vollautomatisch arbeitenden Schäifeindikator, der ein objektives, elektronisch auswertbares Heßkriterium liefert, wobei die Abschattwirkung einer Bildfeldblende als Schärfekriterium ausgenutzt wird.

Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung in der Weise, daß zur Ablenkung der Objektivstrahlengänge ein Drehkeil vorgesehen ist, welcher zwischen einer mit definiert begrenztem Bildausschnilt versehenen, dem Aufnahmeobjektiv nachgeordneten Bildfeldblende und der definiert begrenzten kreisförmigen Meßebene angeordnet ist, und daß die von einem hinter der Meßebene befindlichen Pholoempfänger bezüglich der Hell-Dunkel-Verteilung innerhalb der Meßebene abgegebene proportionale Ausgangsspannung einer Verstärkungs- und Regelungseinrichtung, die ein frequenzabhängiges die Signalfrequenz sperrendes Gegenkopplungsnetzwerk aufweist, und einem

ίο an sich bekannten Extremwert finder zugeführt wird und den Stellmotor für die Verstellung des Objektivs antreibt.

Zur Steigerung der Empfindlichkeit auf Defokussierung, insbesondere für senkrechte Objektkanten,

sieht die Erfindung vor, daß die Bildfeldblende beispielsweise lineare Begrenzungen enthält und'oder durch eine zusätzliche Mittenabdeckung innerhalb der Bildfeldblende eine Zone verringerter Lichtdurchlässigkeit erreicht wird.

Die sich aus der Erfindung ergebenden Vorteile sind:

Beachtliche Empfindlichkeitserhöhung unabhängig \on der azimutalen Lage der Objektkanten; Herabminderung des Einflusses von Erschütterun-

gen;

relativ wirksame Kompensation der integralen Objektleuchtdichte infolge der möglichen Wahl einer cntkopplungsfähigen, höheren Meßfrequenz;

Herabsetzung der Auswirkung der Photowider-

Standsträgheit mittels selektiver Gegenkopplung, welche den quasistatischen Anteil während des Einschwingens ausregelt;

Wegfall zusätzlicher optischer Abbildungsmittel sowie Wegfall von Strahlenteilungsmitteln, welche

für Kompensationsempfänger erforderlich wären.

Weiteren Merkmalen der Erfindung zufolge ist die Vorschaltung eines konischen Lichtleiters vor dem Photoempfänger vorgesehen, wodurch die Beleuchtungsstärke auf dem Photoempfänger erhöht und so-

mit die Einstellzeit desselben vermindert wird.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß zur konstanten Aufrechterhaltung der Speisespannung der Pholoempfänger den Arbeitswidersland eines Transistors in der Verstärkereinrichtung bildet und zugleich als

Basisvorwiderstand eines Transistors in einer weiteren Verstärkereinrichtung wirksam ist. Gemäß der Erfindung sind die beiden genannten Verstärkereinrichtungen zusätzlich zur Verkopplung durch den Photoempfänger durch ein Gegenkopplungs-Netz-

werk in Form eines Doppel-T-RC-Filters miteinander verbunden, wodurch eine selektive Verstärkung der Meßfrequenz erreicht wird.

Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ergibt sich ein äquivalentes Ersatzsystem für einen

Kompensationsempfänger mit beachtlichen Vorteilen, z. B. Verzicht auf zusätzliche op'ische Strahlenteilungsmittel, und auf eine Vorrichtung für einen zweiten Empfänger, welcher hinsichtlich einer zweiten äquivalenten Bildebene erhöhten Raumbedarf be-

So nötigt; weiterhin Unabhängigkeit von Kennlinien-Forderungen bezüglich des Empfängers und schließlich eine gesteigerte Funktionsfähigkeit bei minimalen Batteriespannungen.
Auch sieht die Erfindung vor, daß zur manuellen

6s Scharfeinstellung des Aufnahmeobjektes nach der Verstärkereinrichtung, dem Extreniwertfinder und dem Gleichrichter ein Anreigeinstrument für die Betrachtung des Soll-Ist-Vergleiches vorgesehen ist.

Hierbei ist gemäß der Erfindung zwischen Anzeigeinstrument und Aufnahmeobjektiv eine Einstellvorrichtung zur manuellen Verstellbarkeit des Aufnahmeobjektivs angeordnet.

Schließlich sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur Scharfeinstellung eines Objektivs in einer Spiegelreflexkamera mit einem im Strahlengang befindlichen, als Strahlenteiler ausgebildeten teildurchlässig verspiegelten Schwenkspiegel und einem in Lichtrichtung dahintti angeordneten, dem Objektivstrahlengang gegenüber geneigten Reflexspiegel, der die durch den Strahlenteiler dem Strahlengang entnommenen Strahlen einem unterhalb der Schwenkspiegeleinrichtung angeordneten Photoempfänger zuführt in der Weise vor, da!j /.wischen der Schwenkspiegeleinrichtung und dem Photoempfänger die Bildfeldblende der motorisch angetriebene Drehkeil ein weiterer den Strahlengang ablenkender schrägstehender Spiegel angeordnet und im untcicn Teil des Kameragehäuses die Verstärkereinrichtung mit einem Extremwertfinder, Stellmotor und der Antriebsmechanismus für die Objektiv -verstellung untergebracht sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 4 die bildseitigen Strahlenkegel;

F i g. 2 und 3 die Lichtverteilung in der Auffangebene bei Überlagerung mehrerer Bildpunkte;

Fig. 5 a und 5 b die Bildfeldblenden mit verschiedenen Begrenzungslinien;

Fig. ft Anordnung von iichtbrechenden und lichtsammelnden optischen Bauteilen im bildseitigen Strahlenkq*,"¹;

Fig. 7 ul·.· optische Wirkung eines Drehkeiles für zwei um W⁰ gedrehte Lager,-

Fig. 8 das elektrisch-mechanische Block-Schaltbild zur Durchführung des Verfahrens;

F i g. 9 eine photographische Kamera mit automatischer Scharfeinstellvoirichtung.

F i g. I zeigt den möglichen Strahlenraum in einem einfachen abbildenden optischen System, z. B. in einer photographischen Kamera, mit einem scharfzustellenden Objektiv O mit seiner Aperturblende O b und seiner Austrittspupille A P bzw. Al Al und einer Bildfeldblende B mit dem Durchmesser BXBl. C ist die Auffangebene, an der die Meßwerterfassung mittels eines noch näher darzulegenden photoelektrischen Empfängers erfolgt. Die dargestellten bildseitigen Strahlenkegel sind für einen axialen Bildpunkt Bp 3 und zwei an der Bildfeldbegrenzung BiBl liegenden Bildpunktc Bp 1 und Bp 2 bestimmt. Es handelt sich hierbei um in der Zeichenebene liegende Bildpunkte im Meridionalschnitt.

Die Lichtverteilung in der Auffangebene C läßt sich als Überlagerung der Projektionen der allen Bildpunkten gemeinsamen Austrittspupillenfläche des Einstellobjektivs O durch alle Bildpunkte als Projektionszcntrum auf die Auffangebene C auffassen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Projektionen der dargestellten drei Bildpunkte Bp 1; Bp 1 und Bp 3 gecneinandcr versetzte Kreise, die eine gemeinsame schraffierte Kernfiäche der Ausdehnung ClCl besitz«, n. Die schraffierte Kernfläche nach Fig. 2 zeigt diu Verhältnisse in der Auffangebene C senkrecht zur optischen Achse betrachtet.

t i g. 3 zeigt die Verhältnisse in der Auffangc bei ic C" in fokussiertcr Stellung, ebenfalls senkrecht zur optischen Achse betrachtet, nur noch unter Hinzunahme zweier weiterer radial-symmetrischer Bildpunkte Bp 4 und Bp 5. Bildet man die Einhüllende der allen projizierten Kreisen gemeinsamen Innenfläche, so ergibt sich eine Kreisfläche mit dem Durchmesser Cl' Cl. Diese schraffiert dargestellte Kernfiäche, welche Aperturblende des optischen Systems für alle innerhalb der Bildfeldblende B möglichen Bildpunkte sein muß, besitzt in fokussierter Stellung. d. h. alle Bildpunkte Bp 1 bis Bp 5 liegen in der BiIdfeldebene B, bei gleichmäßiger Ausleuchtung der Austrittspupille des Einstellobjektivs eine für alle innerhalb der Bildfeldblende lokalisierten Bildpunkte gleichmäßige Lichtverteilung, die von deren Lichtintensität und flächenhaften Verteilung in der Bild feldblende unabhängig ist.

In defokussierter Stellung entsteht innerhalb der Kernfläche C Γ Cl infolge Abschattung durch die Kanten der Bildfeldblende B eine ungleichmäßige Lichtverteilung. F i g. 4 veranschaulicht diesen Sachverhalt an Hand der dem Bildpunkt Bp 2 zugeordneten Unscharflagen Bp T und Bp 1" bei Verschiebung des Einstellobjektivs O, wobei die Objektentfernung gegenüber der Brennweite groß ist. In Scharfstellung leuchtet ein Lichtkegel Al A4 Bl die gesamte Meßfiäche mit dem Durchmesser C Γ C 2 in der Auffangebene C vollkommen gleichmäßig aus. In intrafokaler Stellung Bp T hingegen ergibt sich ein Querschnitt des Lichtkegels A 5 A 6 BpI, welcher in dei Auffangebene C nur das Gebiet zwischen Cl C 4 aus leuchtet. Im Falle extrafokaler Defokussierung in Stellung Bp 2" ergibt sich ein Lichtkegel Al A 5 BpI. welcher in der Auffangebene Γ nur das Gebiet C I C 4 ausleuchtet.

Um eine noch größere Empfindlichkeitssteigerunc

bezüglich der Defokussierung zu erreichen, werden folgende Wege vorgeschlagen:

Nach der Erkenntnis, daß die höchste Empfindlichkeit auf Defokussierung für Bildpunkic vorliegt, die die Bildfeldblcndc B berühren, kommt es darau' an, die Wahrscheinlichkeit dafür, daß möglichst vieh Objekt- bzw. Bildkanten mit der Bildfeldblende in Berührung kommen, zu erhöhen. Gemäß Ausfüh rungsbeispielen nach Fig. 5a und 5b erfolgt die Empfindlichkeitserhöhung durch lineare Begrenzun gen — die Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein linearer Objektkanten bei beliebigen Objekten is maximal — und/oder eine Mitlenabdeckung verringerter Lichtdurchlässigkeit.

Eine weitere Steigerung der Empfindlichkeit au Defokussierung ergibt sich durch die Erhöhung de Beleuchtungsstärke auf einem Photowidei stand durch ein lichtsammelndes optisches Mittel, z. B. einen konischen Lichtleitstab L, welcher die Beleuchtungsstärke im Verhältnis der Flächenreduzierung erhöht Hierzu zeigt F i g. 6 die Anordnung des Lichtleitsta bes L zwischen Auffangebene C und Photowider stand F. Durch diese Maßnahme läßt sich die unten Grcnzbeleuchtuogsstärke, die bei Verwendung von Photowiderständen nicht verstärkungs-, sondern trag· heitsbedingt ist, wesentlich herabsetzen. Eine Erhöhung der Beleuchtungsstärke reduziert bekanntlich die Einstellzeit von Photowiderständen.

Die photoelektrische Meßwerterfassung in der Auf fangebene C kann beispielsweise derart erfolgen, daf:' ein Photoempfänger die peripheren Gebiete der aus zumessenden Fläche in der Auffangebene C deran umfährt, daß der Photoempfänger selbst um die opti sehe Achse rotiert, wobei die Abnahme des elektri

sehen Signals über Schleifkontakte erfolgt. Nach einem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 erfolgt die photoelektrische Meßwerterfassung mittels einer in der optischen Achse direkt hinter der Auffangebene C getroffenen festen Anordnung aus dem Photoempfänger F und dem Lichtleitstab L in Verbindung mit einem zwischen der Bildfeldblende B und der Auffangebene C angeordneten mittels Motor M angetriebenen Drehkeils K.

Fig. 7 zeigt die Wirkung des Drehkeils K für zwei um 90° verdrehte Lagen £ 1 und E 2; hierbei ist ersichtlich, daß die Lichteinlrittsfläche des Lichtleitkonus L exzentrisch in der auszumessenden Fläche liegt. E 3 zeigt die Lage der gestrichelt gezeichneten Meßfläche ohne Drehkeil. Der Keilwinkel des Drehkeils K und sein Abstand von der Lichteintrittsfläche der Anordnung Lichtleitkonus L plus Photowiderstand F müssen so aufeinander abgestimmt sein, daß die peripheren Gebiete der Meßfläche in der Auffanebene C umlaufend auf der Lichteintrittsflächc des Lichtleiters L als Lichtfleck erscheinen. Durch die geschilderte Wahl des Keilwinkels des Drehkeils K wird sichergestellt, daß der Photowiderstand F nur aus der Meßfläche C stammendes Licht empfängt. Damit die Fokusstellung unabhängig vom Bildinhalt bzw. der Lage einzelner Bilddetails unabhängig von der Wahl des Objektivs O und unabhängig von der Indikatrix direkt oder indirekt leuchtender Objekte ist, sind folgende prinzipbedingte Voraussetzungen zum kontrastabhäigigen Scharfeinstellen optischer Systeme in photographischen Kameras erforderlich.

Wie bereits schon gesagt, muß die Mcßfläche in der Auffangebene C Aperturblende des optischen Systems, bestehend aus Einstellobjektiv O, Bildfeldblende R und Meßfläche Cl' C 2, für alle innerhalb des durch die Größe der Bildfeldblendcnumrandung gegebenen Bildwinkels möglichen Objektpunkte sein. Die mögliche Größe der Meßfläche hängt ab von der relativen öffnung des F.instellobjektivs O, seines Finstellbereiches, der maximalen lateralen Ausdehnung der Bildfeldblende ß und dem Abstand c zwischen Meßebene C und Bildfeldblendenebene B gemäß den Fig. 1,4 und 6. Bei Verwendung von Wechselobjektiven ist die F.instelloptik mit der geringsten relativen Öffnung zugrunde zu legen. Die Fokussierung ist bei Offenblendc vorzunehmen. Fine Verschiebung des Finstellobjektivs O darf keine nicht effektbedingten Abschattungen hervorrufen. Aus diesem Grunde ist die Meßfläche in der Auffangebene C für den ungünstigsten Fall, nämlich die kürzestmögliche Aufnahmeentfernung, zu demensionieren.

Die Austrittspupille AP des Einstellobjektivs mit der Brennweite / ist als gleichmäßig leuchtende Fläche aufzufassen. Das erfordert einen Gleichmäßigkeitsgrad der Ausleuchtung der Austrittspupille von etwa 10 % und eine Mindestentfemung e von etwa e > 10/, um eine im gegebenen Raumwinkel lambertförmige Strahlungscharakteristik des aufzunehmenden Objektes zu garantieren. Die Intensität leuchtender Objektpunkte ist d-.nn innerhalb dieses durch den Durchmesser der Eintrittspupille EP des F.instellobjektivs O und ihren Abstand vom Objekt gegebenen Raumwinkels als konstant anzusehen. Hauplvoraussetzung einer optimalen Meßgenauigkeit für die automatische Scharfeinstellung ist das Vorhandensein eines Objektkontrastes bzw. einer Helligkeitsverteilung innerhalb der Bildfeldblende B. Die Weiterverarbeitung des am Photoelement bzw. Photowiderstand F entstehenden Signales kann so erfolgen, daß sowohl eine halb- als auch vollautomatische Beeinflussung des Einstellobjektivs im Sinne einer Scharfeinstellung möglich ist,

Bei einer halbautomatischen Scharfeinstellung des Objektivs erfolgt die Einstellung desselben manuell auf Grund eines visuell durchzuführenden Söll-lst-Vergleichs an einem elektrischen Anzeigemittel, z.B. einem Zeigerinstrument. Die Bewegung des einzuslel-Ienden Objektivs erfolgt solange, bis der -Extremwert des elektrischen Ausgangssignals an diesem Zeigerinstrument erscheint. Das menschliche Auge ist somit als Schärfiindikator entlastet, muß aber noch den wesentlich erleichterten Vorgang der Beurteilung des Extremwertes einer, Zeigerweges übernehmen.

Anders ist es bei der vollautomatischen Scharfeinstellung eines optischen Systems in einer photographischen Kamera. Ein mittels eines Extremwertfinders durchgeführter Soll-Ist-Vergleich bewirkt die motorische Verstellung des Objektivs, so daß das menschliche Auge vollkommen entlastet ist. Im System einer Aufnahmekamera hat das Auge mittels des Suchers dann nur noch die Aufgabe, das ausgewählte scharf zu stellende Objekt mit dem in der Kamera für die Belange der Scharfeinstellung festgelegten Bildfeld in Übereinstimmung zu bringen. Dieses Bildfeld ist in seiner Form, Größe und Lage durch die äußere Umrandung der bereits beschriebenen Bildfeldblende festgelegt und im Sucher gekennzeichnet, wobei das Sucherbildfeld mit der Bildfeldblende konjugiert.

Gemäß einem in Fig. 8 schematisch dargestellten Ausführungsheispiel haben die dort gezeigten elektronischen Baugruppen folgende wesentlichen Aufgaben: Elektrische Verstärkung zum Zwecke der Aussteuerung entweder eines Anzeigeninst^wntes oder eines F.xtremwertfinders bei optimaler Empfindlichkeit, größtmögliche Ausschaltung von Störgrößen, wie die Änderung der integralen Bildhelligkeit und die durch schnelle Lageänderungen des optischen

Systems in bezug auf den scharf zu stellenden Bildausschnitt entstehenden Erschütterungen. Hierbei ist noch zu beachten, daß das entsprechend der Lichtverteilung in der Meßfläche entstehende Wechselsignal am Ausgang des Photoempfängers die Dreh-

zahl des optischen Drehkeils als Grundfrequenz enthält. Dagegen liegt das infolge Änderungen der integralen Bildhelligkeit bzw. Erschütterungen bedingte Störsignal-Spektrum bei geeigneter Wahl dieser Drehzahl unterhalb der durch die Keildrehzahl gege-

benen Meßfrequenz.

Dem in F i g. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechend, haben die dort gezeigten Baugruppen folgende Bedeutung:

Die vom Objekt 1 kommenden Lichtstrahlen werden mittels Objektiv 2 in der Ebene 6 bzw. einer ilir zugeordneten nicht näher dargestellten konjugierten Ebene abgebildet. Ein im Strahlengang 3 befindlicher teildurchlässig verspiegelter Reflexspiegel 5 zweigt einen Teil des Sirahlenganges 3 ab, so daß Teile desselben als Strahlengang 4 über die Baugruppe 7 auf einen in der Baugruppe 8 befindlichen photoelektrischen Empfänger bzw. Photowiderstand 12 gelangen. Baugruppe 7 umfaßt die in F i g. 6 näher beschriebenen Teile, welche aus der Bildfeldblcnde Bl B2 in einer zur Bildebene 6 konjugierten Ebene B, dem optischen Drehkeil K, dem Stellmotor M und einem hinter der Meßebene C befindlichen Lichtlcitkonus L bestehen.

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Im allgemeinen zeigen die Baugruppen 8; 9; 10 und 11 den prinzipiellen Aufbau der elektrischen Meßwertverarbeitung. Die Baugruppe 8 als erste Verstärkerstufe besteht aus: Photowiderstand 12, Transistor 13 als steuerbaren Arbeitswiderstand, Ausgang 14, Widerstand 15 und Spannungsteiler 16. Hierbei weist die Leitung 17 positive und die Leitung 18 negative Spannung auf. Die Baugruppe 9, eine weitere Verstärkerstufe, umfaßt einen Transistor 19 und einen Arbeitswiderstand 20 mit einem Ausgang 21, welcher sowohl mit dem Eingang von Verstärker 10 als auch über die Baugruppe 11, welche ein Doppel-T-RC-Sperrfilter darstellt, mit dem Eingang des Transistors 13 verbunden ist. Widerstand 15 bestimmt den Gegenkopplungsgrad der Baugruppen 8 und 9, Spannungsteiler 16 hingegen bestimmt die über dem Photowiderstand 12 liegende Gleichspannung.

Die Baugruppen 22 und 23, welche für die vollautomatische Scharfeinstellung bestimmt sind, besitzen einen in seiner Wirkung an sich bekannten und daher nicht näher beschriebenen Extremwertfinder 22 und einen für die Scharfeinstellung benötigten Stellmotor 24 mit Gelriebe 25 für die Verstellung des Objektivs 2.

Die Baugruppen 26 und 27. welche mit einem Meßinstrument 28, einem Gleichrichter 29 und einem manuell zu betätigenden Stellknopf 30 versehen sind, dienen der halbautomatischen Verstellung.

Die Arbeitsweise des in Fig. 8 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels ist folgende:

Wie bereits erwähnt, ist der Ausgang 21 der Verstärkerstufe 9 über die Baugruppe Il mit dem Eingang des Transistors 13 in der Baugruppe 8 verbunden. Da das Doppel-T-RC-Sperrfilter auf die Grundwelle der durch die Keildrehzahl gegebenen Meßfiequenz abgestimmt ist, ergibt sich somit eine selektive Gegenkopplung, die alle Frequenzen des am Ausgang 14 in Baugruppe 8 vorliegenden Signalspektrums, die außerhalb der Grundwelle der Meßfrequenz liegen, stark schwächt. Das bedeutet, daß die Spannung am Ausgang 14 für alle Frequenzen, die außerhalb der Meßfrequenz liegen, weitestgehend konstant gehalten wird. Damit sind die durch Änderungen der integralen Bildhelligkeit — infolge Änderung der Objekthelligkeit, bei Motivwechsel und bei Erschütterungen — bedingten Störungen kompensiert. Ferner wird dadurch der durch die Trägheit des Photowiderstandes bedingte quasistationäre Einschwingvorgang, insbesondere bei niedrigen Objektleuchtdichten ausgeregelt.

Durch diest Maßnahmen entfällt der gemäß Stand der Technik übliche mit der integralen Bildhelligkeit zu beaufschlagende Kompensationsempfänger im System einer Differenzschaltung. Ein Kompensations-Photoempfänger, an dessen Stelle erfindungsgemäß der elektrisch beeinflußbare Transistor 13 gesetzt wurde, hat ferner den Nachteil, daß einerseits ein Strahlenteiler mit entsprechendem Raumbedarf und Energieverlust benötigt wird, andererseits jedoch an beide Photoempfanger hohe Gleichheitsforderungen gestellt werden müssen, die in der Praxis nur sehr unvollkommen realisierbar sind.

Das Doppel-T-RC-Sperrfilter 11 könnte auch durch einen Tiefpaß oder durch die Kombination eines Tiefpasses und eines Hochpasses gebildet werden. Hierbei würde die Grenzfrequenz des Tiefpasses in beiden Fällen unterhalb der Meßfrequenz und die des Hochpasses unterhalb einer beliebigen Anzahl Harmonischer der Meßfrcquenz liegen. Gegenüber letzleren beiden Varianten hat das Doppel-T-RC-Sperrfilter den Vorteil, das Ungleichmäßigkeiten in der Auslcuchtung der Austrittspupille des Einstcllobjektivs, die trotz Scharfeinstellung als Störsignal erscheinen, besser ausgefiltert weiden. Dagegen sind die Anforderungen an die Konstanz, der Keildrehzahl nicht so hoch.

Schließlich erscheint am Ausgang des Verstärkers

ίο 10 ein Wechselsignal, das bei Scharfeinstellung ein Minimum bzw. den Wert elwa Null durchläuft.

Im Falle vollautomatischer Scharfeinstellung wird das Ausgangssignal vom Verstärker 10 in an sich bekannter Weise einem nicht näher beschriebenen Extremwertfinder 22 zugeführt. Dieser steuert dann seinerseits mittels des Objeklivmotors 24 und des Getriebes 25 entsprechend Baugruppe 23 das Einstellobjektiv 2, welches bei Erreichen des Scharfpunktes automatisch stillgelegt wird.

Nach der Gleichrichtung mittels Gleichrichter 29 in Baugruppe 26 ergibt sich im Falle halbautomatischer Scharfeinstellung, d. h. bei manuellem Verdrehen des Stellknopfes 30 in Baugruppe 27 wodurch das Objektiv 2 verstellt wird, im Scharfpunkt ein visuell zu beurteilendes Minimum des Zeigerausschlages am Meßinstrument 28.

Fig. 9 enthält als Ausführungsbeispiel alle prinzipiellen Elemente einer Spiegelreflexkamera mit vollautomatischer Scharfeinstellung in schematischer Form.

In einem Kameragehäuse 31 ist ein Objektiv 32 einstellbar gelagert. Das vom Aufnahmegegenstand kommende Licht gelangt durch das Objektiv 32 auf den Reflexspiegel 33, um von dort teilweise in die Suchereinrichtung 34 reflektiert zu werden. Am Reflexspiegel 33 befindet sich eine teildurchlässige verspiegclte Zone 35, welche einen Teil des vom Aufnahmegegenstand kommenden Lichtes auf einen Hilfsspiegel 36 gelangen läßt. Hinter dem Refiexspiegel 33 befindet sich in bekannter Weise ein schematisch dargestellter Bildebenenverschluß 37 mit dem dahinter angeordneten Film 38. Unterhalb vom Hilfsspiegel 36 befinden sich im Strahlengang eine Bildfeldblende 39, ein Drehkeil 40 und ein weiterer zum Strahlengang geneigter Umlenkspiegel 41. Die vom Spiegel 41 reflektierten Lichtstrahlen gelangen durch einen in der Meßebene C angeordneten Lichtleitkonus 42 auf einen dahinter befindlichen photoelektrischen Empfänger 43. Der Drehkeil 40 wird durch einen Motor 44 über ein Zahnradgetriebe 45 angetrieben. Die Verstellung des Aufnahmeobjektivs 32 geschieht durch einen Elektromotor 46 und ein mit dem Motor getrieblich verbundenes Exzentergetriebe 47. Am Boden des Kameragehäuses 31 sind beispielsweise die Spannungsquelle 48, die verschiedenen Baugruppen der Verstärkergruppen 49 und der Extremwertfinder 50 untergebracht.

Die automatische Scharfeinstellung erfolgt bei heruntergeklapptem Reflexspiegel 33. Außer einer mögliehen Bildbetrachtung im Suchersystem 34 wird mittels der teildurchlässig verspiegelten Zone 35 vom Reflexspiegel 33 und dem dahinter angeordneten Hilfsspiegel 36 in der Bildfeldblende 39 ein Bild des scharf zu stellenden Objektes entworfen. Mittels BiIdfeldblende 39, dem durch Motor 44 über das Getriebe 45 angetriebenen Drehkeil 40, dem Umlenkspiegel 41, des im Strahlengang befindlichen Lichtleitkonus 42 und dem Photowidersland 43 wird die Lichtver-

teilung in der der Lichteintrittslläche des Lichtleitkonus 42 zugeordneten Ebene C abgetastet und die im Photowiderstand 43 erzeugten elektrischen Signale mittels der Verstärkerschaltung 47 verstärkt und dem Extreinwertfinder 47 zugeführt. Dieser setzt den Objektivmotor 44, der das Einstellobjektiv 32 über ein Exzentergetriebe 45 betätigt, im Scharfpunkt still.

Die Arbeitsweise der automatischen Scharfeinstellung gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 9 ist folgende:

Zunächst ist nach erfolgter Motivwahl das im Sucher 34 gekennzeichnete dem lichten Querschnitt 39' der Bildfeldblende 39 konjugierte Bildfeld 51 auf das scharf zu stellende Objekt zu richten. Danach wird der nicht dargestellte Verschlußauslöseknopf bis zum ersten Druckpunkt betätigt. Das gesamte elektrische System der Scharfeinstellung wird hierdurch an die Spannungsquelle 48 geschaltet, wodurch u. a. der Objektivmotor 46 anläuft. Das Einslellobjektiv 32, welches von einer beliebigen Anfangsstellung betätigt wird und mittels Exzentergetriebe 47 am Be-

reichsende umgesteuert wird, läuft solange, bis der Extremwertfinder 50 den Objeklivmotor 46 im Scharfpunkt stillsetzt. Danach kann der Verschlußauslöser weiterbetätigt werden, wodurch das gesamte elektrische System der Scharfeinstellung über einen nicht näher dargestellten. Kontakt wieder abgeschaltet wird und der Aufnahmestrahlengang durch Herausschwenken des Reflcxspiegcls 33 und des Hilfsspiegels 36 freigegeben wird.

Die Bildfeldblende 39 wird hierbei unter Einhaltung einer möglichst geringen Dicke und leichter Anbringung zweckmäßig aus einer ggf. entspiegelten Glasplatte mit aufgedampften konzentrischen Begrenzungen 51 gebildet.

Im Falle der halbautomatischen Scharfeinstellung entfällt Motor 46 einschließlich Exzentergetriebe 47 sowie der Extremwertfinder 50. An Stelle dieser Bauteile kommt ein nicht näher dargestelltes Anzeigeinstrument in Anwendung, dessen Zeiger zwecks Beobachtung in den Sucherstrahlengang einzuspiegeln ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Paten tnspriiche:

1. Vorrichtung zur selbt.stätigen kontrastreichen Scharfeinstellung optischer Systeme in photographischen Aufnahmekameras, bei denen durch das zu fokussierende Objektiv und eine Bildfeldbegrenzung die in der Meßebene erzeugte Heiligkeitsverteilung mittels eines Photoempfängers,

z. B. Photowiderstand oder Phototransistor, durch Abtastung lichtelektrisch meßbar ist, wobei die vom Photoempfänger abgegebene elektrische Ausgangsspannung einer elektrischen Verstärkereinrichtung zugeführt wird und einen Stellmotor zur Betätigung einer Objektiv-Scharfeinstelleinrichtung antreibt, dadurch gekenr-zeichnet, daß zur Ablenkung der Objektivstrahlengängc ein Drehkeil (K 40) vorgesehen ist, welcher zwischen einer mit definiert begrenztem Bildausschnitt versehenen, dem Aufnahmeobjektiv (O, 2, . 32) nachgeordneten Bildfeldblende (B, 39) und der definiert begrenzten kreisförmigen Meßebene (C) angeordnet ist, und daß die von einem hinter der Meßebene (C) befindlichen Photoempfänger (F, 12, 43) bezüglich der Hell-Dunkei-Verteilung innerhalb der Meßebene (C) abgegebene proportionale Ausgangsspannung einer Verstärkungsund Regelungseinrichtung (8, 9, 10, 49), die ein frequenzabhängiges, die Signalfrequenz sperrendes Gegenkcipplungsnetzwerk (11) aufweist, und einem an sich bekannten Extremwertfinder (20, 50) zugeführt wird und den Stellmotor (24, 46) für die Verstellung des Objektivs (2, 32) antreibt.

2. Vorrichtung zur Scharfeinstellung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die definierte Bildfeldebene (B, 39) lineare Begrenzungen und/oder eine zusätzliche Mittenabdeckung innerhalb derselben aufweist.

3. Vorrichtung zur Scharfeinstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Bildfeldblende (B, 39) und Photoempfänger (F, 12, 43) unmittelbar vor diesem ein konischer Lichtleiter (L, 42) angeordnet ist.

·+. Vorrichtung zur Scharfeinstellung nach A. spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur konstanten Aufrechterhaltung der Speisespannung der Photoempfänger (12) den Arbeitswiderstand eines Transistors (13) in der Verstärkereinrichtung (8) bildet und zugleich als Basisvorwiderstand eines Transistors (19) in der Verstärkereinrichtung (9) wirksam ist.

5 Vorrichtung zur Scharfeinstellung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtungen (8. 9) zusätzlich zur Verkopplung durch den Photoempfänger (12) durch ein Gegenkopplungs-Netzwerk in Form eines Doppc'-T-RC-Filters (11) miteinander verbunden sind, wodurch eine selektive Verstärkung der Meßfrequenz erreicht wird.

6. Vorrichtung zur Scharfeinstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur manueilen Scharfeinstellung des Aufnahmeobjektes (O, 2, 32) nach der Verstärkereinrichtung (8 bis 10), dem Extremwertfinder (22) und dem Gleichrichter (29) ein Anzeigeinstrument (28) für die Betrachtung des Soll-Ist-Vergleiches vorgesehen ist.

7. Vorrichtung zur Scharfeinstellung nach Anspruch 6, dadurc.11 gek_:.r.zeichnet, daß zwischen Anzeigeinstrument (28) und Aufhahmeobjek-Uv S eine Einstellvorrichtung (30) zur manuellen Verstellbarkeit des Aufnahmeobjektes (2) ange-