DE2136163A1

DE2136163A1 - Vorrichtung zur Steuerung der Positionierung eines Objektes und einer Linsenanordnung in einem Kamerasystem

Info

Publication number: DE2136163A1
Application number: DE19712136163
Authority: DE
Inventors: Roger William Brewer Thomas Howard Chelmsford Essex Blundell (Groß britannien) G03b 7 10
Original assignee: Sidney R Littlejohn & Co Ltd , London
Priority date: 1970-07-21
Filing date: 1971-07-20
Publication date: 1972-02-10
Also published as: CH542458A

Description

Vorrichtung zur Steuerung der Positionierung eines Objektes und einer Linsenanordnung in einem Kamerasystem Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Positionierung eines Objektes und einer Linsenanordnung in einem Kamerasystem relativ zu einer gewünschten Ebene, in der ein Bild des Objektes erzeugt werden soll.
Im folgenden wird diejenige mathematische Beziehung, die die gegenseitige Zuordnung von Objekt, Linsenanordnung und erzeugtem Bild bestimmt, und die die Vergrößerung definiert als "Linsenformel" bzw. "Vergrößerungßformel" bezeichnet. Bei den in der vorliegenden Beschreibung erluterten AusfUhrungsformen enthält die Linsenanordnung eine einzelne Sammellinse, und die betreffenden Formeln lauten jeweils: 1+ 1= 1 und M=u, u v Darin bedeuten: u = Die Entfernung zwischen Objekt und Knotenpunkt der Linse (Objektentfernung).
v = Die Entfernung zwischen Bild und Knotenpunkt der Linse (Bildentfernung).
f = Die Brennweite der Linse und M = die erzeugte Vergrößerung des Objektes Es ist ersichtlich, daß bei einer komplexeren Linsenanordnung, beispielsweise einer Anordnung aus verschiedenartigen Linsen, diese Formeln anders aussehen können. Es soll jedoch hervorgehoben werden, daß auch Geräte, die nach derartigen andersartigen Formeln aufgebaut sind, in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die es ermöglicht, mit einfachen Meßmitteln eine vollständig automatische Einstellung des Kamerasystems bzw. eine Abstimmung des Kamerasystems an die jeweiligen Entfernungen vorzunehmen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine die Objektentfernung messende und in ein erstes Entfernungssignal umsetzende erste Entfernungsmeßeinrichtung und eine die Bildentfernung messende und in ein zweites Entfernungssignal umsetzende zweite Entfernungsmeßeinrichtung vorgesehen sind, daß Antriebsmittel zur Veränderung von Objektentfernung und Bildentfernung mit dem Kamerasystem verbunden sind, daß das erste und das zweite Entfernungssignal an den Eingang einer Steuerschaltung gelegt ist, deren Ausgang mit den Antriebsmitteln verbunden ist, und daß die Steuerschaltung entsprechend der Linsenformel des Kamerasystems aufgebaut ist und in Abhängigkeit von den gemessenen Entfernungssignalen Steuersignale an die Antriebsmittel abgibt, um das Bild in der gewünschten Ebene zu erzeugen.
Die Steuerschaltung kann dabei so aufgebaut sein, daß sie entweder eine der genannten Entfernungen oder beide verändert, um das Bild in die gewünschte Ebene zu sticken, wenn dies erforderlich ist.
Die Erfindung ist insbesondere flir die automatische Steuerung einer Reproduktionskamera oder eines fotografischen Vergrößerungsgerätes günstig. Bei der Anwendung bei einem Vergrößerungsgerät kann beispielsweise die Vergrößerung in der gewUnschten Weise verändert werden, indem z.B.
der Kopienträger bewegt wird. Das Gerät hält dabei kontinuierlich das Bild der Kopie auf dem Filmträger.
Bei einer bevorzugten Ausftlhrungsform der Erfindung ist das Gerät so aufgebaut, daß eine Bedienungsperson manuell die Bildentfernung einstellen kann, während die Steuerschaltung ein Servosystem derart steuert, daß die Objektentfernung entsprechend der manuell eingestellten Bildentfernung eingestellt wird. Alternativ kann das Gerät auch so ausgebildet sein, daß die Bedienungsperson die Objektentfernung einstellt, während die Steuerschabing in Verbindung mit dem Servosystem fUr die richtige Einstellung der Bildentfernung sorgt. Bei einer derartigen AusfUhrungsform berechnet die Steuerschaltung die Objektvergrößerung entsprechend der Vergrößerungsformel und liefert entsprechende Steuersignale.
Bei einer anderen Ausfiihrungsfrm kann die Steuerschaltung so aufgebaut sein, daß sie die Bildentfernung unter Zuhilfenahme eines weiteren Servosystems einstellt, um eine vorge- wählte Vergrößerung anstelle der vorgewählten Bildentfernung zu erzielen. Die Steuerschaltung steuert das zuerstgenannte Servosystem,um die Obiektentfernung hiermit in Übereinstimmung zu bringen. Auch hier kann man alternativ die gewählte Vergrößerung erhalten, indem man die ObJektentSernung einstellt, wobei die Steuerschaltung und das erste Servosystem danach die Einstellung der Bildentfernung entsprechend vornehmen.
Als Steuerschaltung wird vorzugsweise ein Analogrechner aus bekannten Operationsverstärkereinheiten zur Auflösung der Linsen formel verwendet. Dieser erzeugt ein analoges Steuersignal am Ausgang in Abhängigkeit von den Objektgrößen und/oder Bildentfernungen, das dem Servosystem zugeführt wird. Alternativ kann auch ein Digitalrechner in Form eines fUr diesen Zweck konzipierten Rechners oder eines Universalrechners eingesetzt werden, um die Linsenformel aufzulösen. Ein derartiger Rechner erzeugt Digitalsignale, die entweder Uber einen Digital-Analogumsetzer in entsprechende Analogsignale zur Steuerung des Servosystems umgesetzt werden, oder die dem Servosystem unmittelbar in digitaler Form zugefiihrt werden.
Obwohl die Steuerschaltung vorzugsweise elektronisch aufgebaut wird, ist es möglich, auch andere Rechnerarten, z.B.
hydraulischer, pneumatischer oder optischer Art,zu wählen, die alternativXingesetzt werden können.
Die Entfernungsmeßeinrichtungen zur Messung der Objektentfernung und der Bildentfernung können mehrere Potentiometer enthalten. Wird ein Analogrechner eingesetzt, so können die Ausgänge der Potentiometer unmittelbar an diesen angeschlossen werden, während beim Einsatz eines Digitalrechners Analog-Digitalumsetzer zwischen die Meßeinrichtung und den Rechnereingang geschaltet werden müssen.
Alternativ können auch digitale Einrichtungen zur Positionsanzeige verwendet werden, wie beispielsweise optische Kodiereinrichtungen. In diesem Falle werden die Ausgangssignale unmittelbar in digitaler Form einem Digitalrechner zugeführt. Sie können jedoch auch Uber Digital-Analogumsetzer einem Analogrechner eingegeben werden. Es ist klar, daß zahlreiche andere Arten von Entfernungsmeßeinrichtungen anstelle derjenigen Gerättypen eingesetzt werden können, die oben erwähnt wurden, und die nur eine Auswahl aus den vorhandenen Möglichkeiten darstellen.
Um die Werte der Brennweite und etwa erorderlicher Knotenabweichungen der Linsenanordnung in den Rechner eingeben zu können, kann die Linsengruppe elektrische Bauteile enthalten, beispielsweise Widerstände, deren Wert die genannten Größen repräsentieren. Beim Anbringen der Linenanordnung an dem Gerät werden diese Bauteile an den Rechner angeschlossen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an einigen bevorzugten AusfUhrungsbeXspielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines fotografischen Vergrößerungsgerätes, Fig. 2 zeigt eine Ansicht einer Linseneinfassung innerhalb des Vergrößerungsgrätes nach Fig. 1 mit den elektrischen Bauteilen, Fig. 3 zeigt ein Schaltbild eines in dem Gerät nach Fig. 1 verwendeten Analogrechners, Fig. 4 zeigt eine alternative AusfUhrungsform eines Schaltbildes auf einem Analogrechner, ebenfalls zur Verwendung in einem Gerät nach Fig. 1, und Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Analogrechnerschaltung, wie sie in Verbindung mit einem Gerät nach Fig. 1 verwendet werden kann.
Das generell mit 10 bezeichnete, in Fig. 1 dargestellte Vergrößerungsgerät enthält einen Filmträger 12, einen Linsenträger 14 und einen Kopienträger 16. Jeder dieser Träger ist in vertikaler Richtung verschiebbar, d.h.
parallel zu der gemeinsamen Achse 17. An dem Linsenträger 14 ist ein Doppelpotentiometer 18 befestigt und so angebracht, daß der Betrag der Verstellung eines jeden Potentiometerabgriffs von einem Referenzende der Entfernung zwischen dem Linsenträger 14 und dem Filmträger 12, d.h.
der Bildentfernung v, direkt proportional ist. Wenn daher eine Referenzspannung (Vref - Fig. 3) an den Abschnitt 18a des Potentiometer 18 angelegt wird, so bildet die Spannung zwischen dem Abgriff und dem Referenzende dieses Abschnitts ein elektrisches Signal, das der Bildentfernung v analog ist.
In gleicher Weise erzeugt ein weiteres Doppelpotentiometer 20 elektrische Signale, die der Entfernung zwischen dem Linsenträger 14 und dem Kopienträger 16, d.h. der Objektentfernung u, analog sind. Die Abgriffe der verschiedenen Potentiometerabschnitte der Potentiometer 18 und 20 sind über ein KabelbUndel 21 mit einem Analogrechner 22 verbunden. In dem Kabelbündel befindet sich ferner eine Leitung fUr die Lieferung der Referenzspannung Vref an jeweils ein Ende der Potentiometerabschnitte.
Der Analogrechner 22 ist an ein Servosystem 24 angeschlossen, das den Kopienträger 16 antreibt, um die Objektentfernung u zu verändern. Der Rechner erzeugt auf Leitung 23 in einer Weise, die noch im einzelnen erläutert wird, ein Signal in Form einer Steuerspannung, das zum Servosystem 24 gelangt. Die Spannung bildet einen Analogwert der berechneten Objektentfernung u, die eingestellt werden muß, um das Bild im Filmträger 12 scharf einzustellen. Sie hängt von der Bild- und der Objektentfernung ab, die jeweils von den Potentiometern 18 und 20 gemessen werden. Der Linsenträger 14 wird von einem Antriebsmotor 26, der manuell durch ein Signal auf Leitung 27 gesteuert wird, durch manuelle Einstellung des Rechners 22 in die gewUnschte Postion gefahren. Hierdurch wird die Bildentfernung v in der gewUnschten Weise verändert.
Der Rechner 22 besitzt ein Steuerpult 28 mit einer Reihe von Kontrollelementen, die mit 30 generell bezeichnet sind, und ein Meßgerät 32, das die berechnete Vergrößerung des Vergrößerungsgerätes anzeigt.
Die in Fig. 2 dargestellte, generell mit 40 bezeichnete Linsenfassung ist an dem Linsenträger 14 abnehmbar montiert. Die Linsenfassung 40 besteht aus einem eine konvexe Linse 44 umgebenden Teil 42. An ihr sind zwei Widerstände 46, 48 befestigt, an die jeweils zwei Anschlußleitungen 50,52 und 54,56 angeschaltet sind. Wenn die Linsenfassung 40 am Linsenträger 14 befestigt ist, greifen die Anschlüsse 50-56 in entsprechende (nicht dargestellte) Anschlußteile im Linsenträger ein. Hierdurch werden die beiden Widerstände 46, 48 über die Leitungen 58 in die Schaltung des Rechners 22 eingeschaltet(Fig. 1).
Die Werte der Widerstände 46, 48 sind jeweils der Brennweite der Linsen und einem etwa erforderlichen Versatz der Knotenpunktposition der Linse proportional.
Die Schaltung des Analogrechners 22 ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Die Spannung am Abgriff des ersten Abschnitts 18a des Potentiometers 18, die der Bildentfernung v analog ist, ist über das Leitungsbündel 21 und einen Widerstand 60 an den Eingang eines Summierverstärkers 62 gelegt. Die Steuerspannung an Leitung 23 am Ausgang des Rechners, die einen Analogwert der gewünschten Objektentfernung u darstellt, ist auf den Eingang des Verstärkers 62 über den Widerstand 64 rückgekoppelt. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 62 beträgt -l/v. Auf diesen Wert ist er durch ein Rückkopplungsnetzwerk eingestellt, das den anderen Abschnitt 18b des Potentiometers 18, die Leitung 21 und einen Widerstand 66 enthält, wobei die Verstärkerausgangsspannung analog ist zu -(u+v)/v. Eine geringfügige algebraische Umwandlung der oben angegebenen Linsenformel zeigt, daß u+v = u.v/f. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 62 stellt also einen Wert dar, der analog ist zu -u/fO Der an der Linseneinfassung 40 (Fig. 2) angebrachte Widerstand 48 ist über Leitung 58 an den Eingang des Verstärkers 62 gelegt. Dies ermöglicht es, dem Knotenversatz der Linse Rechnung zu tragen. Das freie Ende des Widerstandes 48 ist über Leitung 58 an eine Referenzspannung geschaltet, die in Abhängigkeit von der Polarität des Knotenversatzes positiv oder negativ ist.
Der Ausgang des Verstärkers 62 ist über Widerstand 68 mit dem Eingang eines zweiten Operationsverstärkers 70 verbunden, dessen Verstärkungsfaktor -f beträgt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 70 stellt dann einen Analogwert zu +u dar. Der Verstärker besitzt einen Verstärkungsfaktor von -f, indem eine Rückkopplung über den in der Linsenfassung 40 (Fig. 2)untergebrachten Widerstand 46 erfolgt, der über die Leitungen 58 mit dem Verstärker 70 verbunden ist. Die Werte der Widerstände 46 und 68 stehen im Verhältnis f:l. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 70> die die einzustellende Objektentfernung darstellt, wird über Leitung 23 dem Servosystem 24 zugeführt, zusammen mit einer Spannung vom Abgriff eines Abschnittes 20a des Potentiometers 20, die die eingenommene Objektentfernung wiedergibt. Auf diese Weise kann der Kopienträger 16 in Übereinstimmung mit der vom Potentiometer 18 bestimmten Position des Filmträgers positioniert werden, um sicherzustellen, daß das Bild auf dem Filmträger 12 scharf eingestellt ist. Das Servosystem 24 ändert die Objektentfernung,bis seine beiden Eingangssignale, die die tatsächliche und gewünschte Objektentfernung repräsentieren, gleich sind.
Die Anordnung des Rückkopplungswiderstandes 46 des Verstärkers 70 in der Linsenfassung 40 vereinfacht das Auswechseln von Linsen und stellt dabei sicher, daß der richtige Wert von f automatisch in den Rechner eingegeben wird, wenn die Linsenfassung 40 in den Linsenträger 14 eingesetzt wird. In gleicher Weise ist durch die Anordnung des dem Knotenversatz entsprechenden Widerstandes 48 in der Linsenfassung sichergestellt, daß ein etwa erforderlicher Knotenversatz gleichzeitig in den Computer eingegeben wird. In ähnlicher Weise kann eine weitere Versatzspannung automatisch erzeugt werden, um die Wirkung etwaigen lichtbrechenden Materials, beispielsweise eines in den Strahlengang eingesetzten Schirmes, zu kompensieren.
Die Berechnung und die Anzeige des Vergrößerungsgrades M erfolgt folgendermaßen. Die Substitution von u in der Vergrößerungsformel M = v/u ergibt den alternativen Ausdruck M = (v/f-l). Ein weiterer Operationsverstärker 72, dessen Verstärkungsfaktor durch Einsetzen eines einen Widerstand 74, die Leitung 21 und den anderen Abschnitt 20b des Potentiometers 20 enthaltenden Rückkopplungsnezwerkes zu -l/u gemacht ist, ist an den Abgriff des Potentiometerabschnittes 18a über einen Widerstand 76 und über einen Widerstand 78 an Leitung 23 angeschaltet. Der Verstärker 72 arbeitet ähnlich wie Verstärker 62 und erzeugt ein Ausgangssignal, das dem Wert -v/f analog ist.
Der Ausgang des Verstärkers 72 ist über einen Widerstand 80 mit dem Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 82 verbunden, der einen Verstärkungsfaktor von -1 hat.
Am Eingang des Verstärkers 82 liegt ferner über einen Widerstand 84 ein negatives Einheitssignal. Auf diese Weise wird eine Ausgangsspannung erzeugt, die dem Wert M = (v/f -1) proportional ist. Dieser Wert wird der Anzeigevorrichtung 32 (Fig. 1) zugeführt. Der Rückkpp2ungswiderstand 86, der in seiner Größe den Widerständen 80, 84 gleich ist, verleiht dem Verstärker 82 einen Verstärkungsfaktor von -1.
Das Gerät arbeitet folgendermaßen: Wenn eine Veränderung des Vergrößerungsfaktors vorgenommen werden soll, betätigt die Bedienungsperson den Motor 26, um die Entfernung zwischen dem Linsenträger 14 und dem Filmträger 12, d.h. die Bildentfernung v, zu verändern.
Der Rechner 22 betätigt dann das Servosystem 24 in der Art, daß sich der Kopienträger 16 bewegt und dabei die Objektentfernung u verändert, um das Bild auf dem Filmträger 12 in akzeptabler Schärfe zu erhalten. Wenn das gewünscht Bildformat erreicht ist, was entweder durch Beobachtung der Vergrößerungsanzeige auf dem Meßgerät 32 und/oder durch direktes Betrachten des Bildes festgestellt werden kann, wird der Motor 26 abgeschaltet und das Vergrößerungsgerät ist einsatzbereit.
Fig. 4 zeigte*iSdifizierte Form des Rechners mit der Möglichkeit der direkten Einstellung des Vergrößerungsgrades M auf einen gewünschten Wert. In dieser Fig. sind für solche Teile, die denjenigen der Fig. 1 bis 3 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Schaltung nach Fig. 4 wird auch nur insoweit beschrieben, als sie von derjenigen nach Fig. 3 abweicht.
Bei dieser Ausführungsform wird eine dem gewünschten Vergrößerungsgrad M proportior-ale Analogspannung manuell an dem Abgriff des Potentiometers 90 eingestellt. An dem Ende des Potentiometers 90 liegt eine Ref'erenzspannung Vref.
Der Eingang eines Operationsverstärkers 92 ist an den Abgriff des Potentiometers 90 über einen Widerstand 94 und über einen Widerstand 96 an ein negatives Einheitssignal geschaltet. Ein Rückkopplungswiderstand 46', dessen Wert, bezogen auf jeden der Widerstände 94>96, im Verhältnis von f:l steht, verleicht dem Verstärker 92 einen Vertärkungsfaktor von -f. Der Widerstand 64' kann in der Linsenfassung 40 in der gleichen Weise angebracht sein wie der Widerstand 46 im Rückkopplungsnetzwerk des Operationsverstärkerkreises 70. Der Operationsverstärker 92 summiert die Spannung an dem Abgriff des Potentiometers 90 und das negative Einheitssignal, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Analogwert von f(l -M) darstellt.
Durch leichte algebraische Umformung der Vergrößerungsformel M = v/u kann man feststellen, daß dies der Analogwert von -v ist. Dieses Signal, das derjenigen Bildentfernung entspricht, die eingestellt werden muß, um den gewünschten Vergrößerungsgrad zu erzielen, wird dem Servosystem 98 zugeführt, das den Antriebsmotor 26 der zuvor beschriebenen Ausführungsform ersetzt, und das auf den FihF träger 12 in der Weise einwirkt, daß die Bildentfernung v auf den erforderlichen Wert eingestellt wird, so daß der gewünschte Wert von M sich einstellt. Bei dem Gerät nach Fig. 4 ist das Potentiometer 18 mit einem dritten Abschnitt 18c versehen, an dem sich eine Spannung einstellt, die einen Analogwert der Ist-Bildentfernung u darstellt, und die ebenfalls dem Servosystem 98 zugetUhrt wird. Das Servosystem 98 verändert die Bildentfernung v durch Verschieben des Linsenträgers 14 bs die beiden Eingangssignale, die den Sollwert und den Istwert der Bildentfernung darstellen, gleich sind. Die Konstruktion des Servosystems 98 wird nicht im einzelnen beschrieben, da ste im wesentlichen die gleich ist, wie diejenige des Servosystems 24, das noch erläutert wird.
Das Servosystem 24 umfaßt einen Verstärker 100, dessen Eingang mit Jeweils einem Ende der drei Widerstände 102, 104 und 106 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 100 steuert einen Motor 108, der den Kopienträger 16 bewegt und die Objektentfernung verändert. Die anderen Enden der Widerstände 102 und 104 sind so geschaltet, daß sie jeweils diejenigen Signale erhalten, die dem Sollwert und dem Istwert der Objektentferrnrng entsprechen.
Das Servosystem arbeitet in bekannter Weise. Es treibt den Motor 108 in geeignetem Drehsinn, so daß die Objektentfernung sich verändert, bis die Differenz zwischen den beiden Signalen Null ist. Der Motor 108 treibt ein Tachometer 110, dessen Ausgangsklemmen silber den Widerstand LO6 auf den Verstärkereingang rückgekoppelt sind. Auf diese Weise wird ein geschwindigkeitsabhängiges RUckkopplungssignal erzeugt.
Die Arbeitsweise des Gerätes nach Fig. 4 ist sehr einfach.
Wenn ein WechseL des Vergrbßerungsgrades gewünscht wird, wird das Potentiometer 90 auf den entsprechenden Wert; eingestellt. Es kann beispielsweise mLt einer Uradeinteilung versehen sein, um diese Einstellung zu erleichtern. Der Filmträger 12 wird von dem Servosystem 98 bis auf den errechneten Wert der Bildentfernung v verschoben, und das Servosystem 24 verschiebt den Koplenträger 16 ent- sprechend, so daß ein Bild mit dem gewünschten Vergrößerungsgrad auf dem Filmträger 12 erzeugt wird.
Eine dritte Ausführungsform der Schaltung eines Analogrechners, die in dem Gerät nach Fig. 1 verwendet werden kann, ist in Fig. 5 dargestellt. Dies Rechner ist in gewissem Umfang eine Weiterentwicklung des in Fig. 3 dargestellten Rechners. Daher sind in Fig. 5 die gleichen Bezugszeichen für solche Teile benutzt, die in der Darstellung gemäß Fig. 1 bs 3 entsprechend vorkommen.
Gemäß Fig. 5 wird die Spannung am Abgrlff des Abschnittes 18a des Potentiometers 18, die einen Analogwert der Bildentfernung v bildet, an den Eingang eines Verstärkers 120 gelegt. Der Ausgang dieses Verstärkers ist zur Bildung eines Spannungsfolgerkreises mit einem Eingang zurückverbunden. Der Ausgang des Verstärkers 120 ist ferner über Widerstand 122 mit dem Eingang eines Summiarverstärkers 124 verbunden. Uber einen weiteren Sparnungsfolgerverstärkerkreis 126 und einen Widerstand 128 ist eine Spannung von Abschnitt 20a des Potentiometers 20, die einen Analogwert der Objektentfeuiung u darstellt, mit dem Eingang des Summierverstärkers 124 verbunden. Der Verst;ärirer 124 be sitzt ein Rückkopplungsnetzwerk, in dem sich der Widerstand 46 befindet, der an der Linsenfassung 0 befestigt ist und dessen Wert im Verhältnis f : 1 zu den Werten der Widerstände 122, 128 steht. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 124 ist daher -f, und die Ausgangsspannung des Vertärkers ist analog -f(u+v). Durch einfache alge braische Umformung der Linsenformel kann gezeigt werden daß dieser Weit gleich -u. v ist.
Es sollte angemerkt werden, daß dieser Ausgangswert un abhängig von iregendwelchen Knotenversatzeffekten einer Linse ist, unter der Voraussetzung, daß die gemessenen Werte von u und v, die man als Analogspannungen von den Potentiometerabschnitten 18a und 20a erhält, vom gleicllen geometrischen Referenzpunkt abgeleitet sind.
Der Ausgang des Spannungsfolgerverstärkers 126 ist ferner Uber einen Widerstand 130 an den Eingang eines weiteren Summenverstärkers 132 angeschaltet. Der Verstärker 132 besitzt ein Rückkopplungsnetzwerk, das einen Widerstand 134 enthält, der in seinem Wert dem Wert des Widerstandes 130 entspricht, wobei der Verstärker einen Verstärkungsfaktor von -1 hat. Ein u-Knotenversatz, der in ähnlicher Weise, wie für den Verstärker 62 in Fig. 3 abgeleitet ist, ist ferner an den Eingang von Verstärker 132 gelegt, wobei die Ausgansspannung des Verstärker einen negativen Analogwert des korrigierten Wertes von u darstellt.
Der Ausgang des Verstärkers 132 ist über einen Widerstand 136 mit dem Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 138 verbunden. Dieser Verstärker ist mit einem RUckkopplungsnetzwerk versehen, das einen weiteren Abschnitt lUb des Potentiometers 18 enthält, der so geschaltet ist, daß er als veränderbarer Widerstand wirkt, sowie einen Trimmwiderstand 140 für einen v-Knotenversatz. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 138 ist auf diese Weise -v.
Dementsprechend ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 138 analog zu +u v.
Es kann gezeigt werden, daß die Summender Ausgangsspan nungen der Verstärker 124 und 138, die jeweils die Werte +u.v v und -u e v repräsentieren, nur dann Null sind, wenn allen Linsenkonjugierten genügt ist, d.h. wenn das Objekt für eine bestimmte Linsenanordnung richtig positioniert ist, um das Bild in der gewünschten Ebene scharf wiederzugeben. An Jeder anderen Stelle stehen Amplitude und Polarität der Summe in direktem Verhältnis zu dem Positionsversatz der Objektentfernung u.
Die Ausgangsspannung der beiden Verstärker 124, 158 werden von dem Servosystem 24 summiert, anstelle der Ausgangsspannungen des Verstärkers 70 und des Abgriffs des Potentiometerabschnittes 20a gemäß Fig. 3 und 4. Ein Signal am Eingang des Verstärkers 100, das infolge der Differenz zwischen den Ausgangsspannungen der Verstärker 124 und 138 auftritt, bewirkt, daß der Verstärker 100 den Motor 108 betätigt, um die Objektentfernung u so zu korrigieren, daß ein Gleichgewicht auftritt, d.h. daß die Spannung am Eingang des Verstärkers 100 zu Null wird und daß sich demnach die optimale Bildschärfe einstellt.
Die erhaltene Vergrößerung wird folgendermaßen errechnet und zur Anzeige gebracht. Die Ausgänge der Spannungsfolgerkreise 120, 126, die Analogspannungen zu u und v erzeugen, sind über Widerstände 142 bzw. 144 mit dem Ein gang eines Operationsverstärkers 146 verbunden. Der Eingang von Verstärker 146 ist ferner über einen Widerstand 150 mit dem Ausgang von Verstärker 132 verbunden und erhält eine weitere Spannung, die den Analogwert von u(korrigiert) darstellt. Der Verstärker 146 besitzt ferner ein Rückkopplungsnetzwerk,bestehend aus einem Widerstand 46ei, der, ähnlich dem Widerstand 46 im Rückkopplungsnetzwerk des Verstärkers 124, in der Linsenfassung 40 untergebracht sein Icann. Der Wert des Widerstandes 46" verhält sich zu denjenigen der Widerstände 142, 144,150 im Verhältnis von l/f : 1 , so daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 146 sich zu -l/r ergibt und die Ausgangsspannung einen Analogwert zu -v/r darstellt. Dieser Ausgang ist über einen Widerstand 152 mit dem Anzeigeinstrument 9 verbunden, an dem ferner eine Vorspannung -1 liegt. Das Anzeigegerät zeigt somit die Vergrößerung in ubereinstimmung mtt der Formel M = (v/f -1) an.
Die Arbeitsweise des den Rechner nach Fig. 5 enthaltenden Gerätes ist die gleiche wie diejenige des Gerätes, das mit dem Rechner nach Fig. 3 arbeltet.
Es ist erkennbar, daß der Rechner nach Fig. 5 eine Anzahl verschiedenartiger Vorteile bietet. Die Knotenversatzwerte können lelchter eingegeben werden, da sle nur In einem Kanal aurtreten. Ferner erhöht die Vornahme eines Nullabgleiches die Empfindlichkeit der Schaltung.
Die Verstärkerdriften gleichen sich selbst aus, so daß eine hohe Genauigkeit erzielbar ist.

Claims

Ansprüche

: 1, Vorrichtung zur Steuerung der Positionierung eines Objektes und einer Linsenanordnung in einem Kamerasystem relativ zu einer gewünschten Ebene, in der ein Bild des Objektes erzeugt werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Objektentfernung messende und in ein erstes Entfernungssignal umsetzende erste Entfernungsmeßeinrichtung (18) und eine die Bildentfernung messende und in ein zweites Entfernungssignal umsetzende zweite Entfernungsmeßeinrichtung (20) vorgesehen sind, daß Antriebsmittel (24, 26) zur Veränderung von ObJekt - entfernung und Bildentfernung mit dem Kamerasystem verbunden sind, daß das erste und zweite Entfernuiigssignal an den Eingang einer Steuerschaltung gelegt ist, deren Ausgang mit den Antriebsmitteln verbunden ist, und daß die Steuerschaltung entsprechend der Linsenformel des Kamerasystems aufgebaut ist und in Abhängigkeit von den gemessenen Entfernungssignalen Steuersignale an die Antriebsmittel abgibt, um das Bild in der gewünschten Ebene zu erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenneichnet, daß die Entfernungsmeßeinrichtungen (18, 20) Jeweils aus einem Potentiometer und einem den Potentiometerahgriff entsprechend der zu messenden Entfernung verschiebenden Element bestehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung aus einem Analogrechner besteht, bei dem ein erster Verstärker (62) in der Weise rückgekoppelt ist, daß sein Verstärkungsfaktor dem negativen Reziprokwert des ersten Entfernungssignals v entspricht, wobei der Verstärkereingang an eine der Entfernungsmeßeinrichtungen angeschaltet ist, und bei dem ein zweiterOperationsverstärker (70) mit einem Rückkopplungsnetzwerk ausgestattet ist, das ihm einen Verstärkungsfaktor verleiht, der der negativen Brennweite der Linsenanordnung des Kamerasystems entspricht, wobei sein Eingang die Ausgangssignale des ersten Verstärkers (62) erhält, und daß der Ausgang des zweiten Verstärkers (70) sowohl mit den Antriebsmitteln (24) als auch mit dem Eingang des ersten Verstärkers (62) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel aus einem manuell steuerbaren Motor bestehen, der entweder die Objektentfernung oder die Bildentfernung verändert, und daß ein mit dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (70) verbundenes Servosystem (24) zur Nachstellung der jeweils anderen der genannten Entfernungen dient.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner einen driten Operationsverstärker mit einem Rückkopplungsnetzwerk enthält, das ihm einen den Reziprokwert des anderen Entfernungssignales (u) entsprechenden VerErkungsfaktor verleiht, wobei der Verstärkereingang mit der ersten Entfernungsmeßeinrichtung einerseits und dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (70) andererseits verbunden ist, und daß ein vierter Operationsverstärker (82) vorgesehen ist, dessen Rückkopplungsnetzwerk so bemessen ist, daß es ihm einen Verstärkungsfaktor von -l verleiht, wobei ein Eingang mit dem Ausgang des dritten Verstärkers (72) und mit einem negativen Einheitssignal und der Ausgang mit einem Anzeigegerät (32) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungsnetzwerk des dritten Operationsverstärkers (72) ein Potentiometer (20b) enthält, sowie Mittel, die den Potentiometerabgriff entsprechend der Objekt- bzw.. der Bildentfernung verstellen.

7. Vorrichtung nach nspruch 3, dadurch «ekennzeichnet, daß die Antriebsmittel aus zwei Servosystemen (24,98) bestehen, von denen eines die Objektentfernung und das andere die Bildentfernung verändert, und daß das eine Servosystem (24) mit dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (70) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner eine manuell betätigbare Einstellvorrichtung für die Vorwahl der gewünschten Vergröflerung enthält, daß ein dritter Operationsverstärker (92) vorgesehen und mit einem derartigen Rückkopplungsnetzwerk ausgestattet ist, daß sein Verstärkungsfaktor der negativen Brennweite der Linsenanordnung entspricht, wobei an seinen Eingang ein negatives Einheitssignal einerseits und das Ausgangssignal der Einstellvorrichtung (90) andererseits gelegt ist, und daß das zweite Servosystem (98) an den Ausgang des dritten Operationsverstärkers (92) angeschaltet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des ersten Operationsverstärkers (62) mit einem den Knotenversatz der Linsenanordnung repräsentierenden elektrischen Bauteil (18b) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ~gekennzeichnet, daß das den Knotenversatz repräsentierende Bauteil in der Linseneinfassung des Kamerasystems, mit dieser abnehmbar, befestigt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungsnetzwerk des ersten Operationsverstärkers (62) ein Potentiometer (18b) enthält, sowie Mittel, welche den Pobntiometerabgriff in einer der entsprechenden Entfernung proportionalen Stellung halten.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückkopplungsnetzwerk des zweiten Operationsverstärkers (70) ein der Brennweite entsprechendes Bauelement (46) vorhanden ist, und daß das Bauelement (46) in der Linseneinfassung der Kamera, mit dieser abnehmbar, befestigt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2> dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung als Analogrechner ausgebildet ist und einen ersten Operationsverstärker (134) besitzt, dessen Rückkopplungsnetzwerk so bemessen ist, daß sein Verstärkungsfaktor der negativen Brennwelte der Linsenanordnung entspricht, wobei der Eingang so geschaltet ist, daß er die Sile der beiden Entfernungsmeßeinrichtungen empfängt, daß ein zweiter Operationsverstärker (132), dessen Rückkopplu-ngsnetzwerk so bemessen ist, daß er yerstärkungsfaktor -1 beträgt, nitt seinem Eingang an eine der Entfernungsmeßeinrichtungen angeschaltet ist und ein Knotenversatzsignal fiir das betreffende Entfernungssignal empfängt, daß ein dritter Operationsverstärker (138), der durch sein Rückkopplungsnetzwerk so elngestellt ist, daß sein Verstärkungsfaktor dem negativen Wert des anderen Entfernungssignals (v) entspricht, mit seinem Eingang an den Ausgang des zweiten Verstärkers (132) geschaltet ist, und daß die Ausgänge des ersten und dritten Verstärkers (124,138) miteinander und mit den Antriebsmitteln (24) verbunden sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel aus einem mit dem ersten und dem dritten Verstärker (124,138) verbundenen Servosystem bestehen, das entweder die Objektentfernung oder die Bildentfernung verändert, und daß ein manuell steuerbarer Motor zur Veränderung der jeweils anderen Entfernung vorhanden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß an die Eingänge des ersten und des zweiten Operationsverstärkers (124,132) die Entternungssignale über zwei Spannungsfolgerkreise (120,126) gelegt sind, von denen jeder an eine der EntSernungsmeßeinrichtungen angeschaltet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13,14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungsnetzwerk des ersten Operationsverstärkers (124) ein Bauteil (46) enthält, das die Brennweite der Linse repräsentiert u£j-d innerhalb der Linseneinfassung, mit dieser auswechselbar, angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13, L4, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungsnetzwerk des dritten Verstärkers (138) ein verstellbares Bauelement enthält, dessen elektrische Kenndaten sich in Abhängigkeit von der Vergrößerung der Objekt- oder Bildentfernung verändern-.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Operationsverstärker (146), dessen Rückkopplungsnetzwerk so bemessen ist, daß der Verstärkungsfaktor dem negativen Reziprokwert der Brennweite der Linsenanordnung entspricht mit seinem Eingang so geschaltet ist, daß er das erste und das zweite Entfernungssignal sowie das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers (132) empfängt, wobei an seinen Ausgang eine Anzeigevorrichtung (32) angeschaltet ist, die ein zweites Eingangssignal in Form einer negativen Einheitsspannung empfängt.

L e e r s e i t e