DE2200664A1

DE2200664A1 - Selbsttaetige fokussiervorrichtung

Info

Publication number: DE2200664A1
Application number: DE19722200664
Authority: DE
Inventors: John Merchant
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1971-01-11
Filing date: 1972-01-07
Publication date: 1973-07-19
Also published as: GB1350013A; AU3664771A; CA957189A; FR2121651A1; US3663098A; NL7200410A; IT948138B

Description

02-4389 Ge 5. Januar 1972

HONEYWELL INC.
2701 Fourth Avenue South Minneapolis, Minn., USA

Selbsttätige Fokussiervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine automatische Fokussiervorrichtung, welche sich insbesondere für Okulometer aber auch für andere optische Geräte und Instrumente, wie fotografische Apparate und astronomische Instrumente eignet, bei denen die Aufrechterhaltung der scharfen Abbildung eines Objekts auf einer Fläche unabhängig von Änderungen des Abstandes zwischen Objekt und Projektionsfläche von Bedeutung ist. Unter einem Okulometer wird hier ein Instrument verstanden, welches den Augapfel eines Beobachters beleuchtet und ein Signal liefert, das durch die Stelle der Reflexion der beleuchtenden Strahlenquelle in Bezug auf die Pupille des Auges bestimmt ist. Ein solches Signal stellt eine zuverlässige Kenngröße für die Blickrichtung des Beobachters dar und zwar unabhängig von Längs- und Drehbewegungen seines Köpfer. innerhalb des Arbeitsbereichs des Instruments. Zweck und Auf ton solcher im folgenden kurz als Okulometer bezeichneter optischer Einrichtungen sind beispielsweise im britischen Patent 1 175 94 beschrieben.

Ein großer Teil, der Auflösung eines Okulometers kann verlorengehen, wenn das reflektierte Bild des Hornhautteils des Augapfels nicht genau auf das Instrument fokussiert ist, d.h. wenn sich der Augapfel des Beobachters nicht im richtigen Abstand von

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der Sammellinse des Okulometers befindet. Dieses Problem tritt ernsthaft in Erscheinung, wenn der Beobachter seinen Kopf frei in Richtung auf das Okulometer bewegen kann oder wenn verschiedene Beobachter von Zeit zu Zeit mit dem gleichen Instrument arbeiten. Es ist deshalb erwünscht, daß ein solches Okulometer selbst für die erforderliche Scharfeinstellung der Abbildung sorgt und man nicht auf einen vorgegebenen Abstand zwischen dem Kopf des Beobachters und dem Okulometer angewiesen ist. Ähnliche Probleme ergeben sich auch bei anderen optischen Geräten, so daß die Erfindung ein breites Anwendungsgebiet findet.

Die selbsttätige Fokussiervorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Erzeugung eines kreisförmigen Leuchtflecks enthält und ein Bildformgeber dem Bild des Leuchtflecks bei nicht vorhandener Scharfeinstellung einen nicht kreisförmigen Umriß gibt, daß eine Vorrichtung zum kreisförmigen Abtasten des auf die Vorrichtung geworfenen Bildes des Leuchtflecks und zur Erzeugung eines dem Umriß des Bildes entsprechenden Ausgangssignals sowie eine in Abhängigkeit von diesem Signal die Fokussierung des Bildes beeinflußende Einstellvorrichtung vorgesehen sind und daß ein Ausgang einer mit dem Ausgangssiynal der Abtastvorrichtung beaufschlagten Steuervorrichtung an einen Eingang der Einstellvorrichtung angeschlossen ist.

Die Fokussiervorrichtung gemäß der Erfindung vermag nicht nur eine zuvor von Hand vorgenommene Scharfeinstellung aufrechtzuerhalten, sondern ist auch in der Lage, eine anfängliche Unscharfe zu beseitigen und eine erstmalige Scharfeinstellung herbeizuführen, soweit die Unscharfe, d.h. der Einstellfehler innerhalb ihres Regelbereichs liegt. Die Einstellvorrichtung bringt die Abbildung des Leuchtflecks wieder in die Scharfstellung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Bildformgeber eine Blende mit einer Öffnung auf, welche aus einem im wesentlichen kreisförmigen Mittelteil mit einem ersten Radi um r

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und aus einer ungeradzahligen Anzahl sich nach außen erstreckender Keulen mit einem zweiten Radius R besteht. Vorsugsweise sind drei gleichförmig über den Umfang des inneren Kreises verteilte Keulen vorgesehen.

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf die Anwendung einer solchen selbsttätigen Fokussiervorrichtung in einem Okulometer. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf in den Zeichnungen wiedergegebene Ausführungsbeispiele Bezug genommen wobei

Figur 1 schematisch ein Okulometer mit selbsttätiger Scharfeinstellung,

Figur 2 Teile des optischen Systems der Scharfeinstellvorrichtung sowie die Umrisse der Abbildungen des Leuchtflecks bei scharfer und unscharfer Einstellung und Figur 3 das Blockschaltbild einer Steuereinrichtung für das die Scharfeinstellung bewirkende optische Element wiedergibt.

In Figur 1 bilden die Lampe 3 und die Linse 9 zusammen eine Punktlichtquelle für den Lichtstrahl 12, welcher von einem Strahlenteiler 18 auf den konvexen Augapfel 21 eines Beobachters geworfen wird. Die vom Auge 21 reflektierten divergierenden Lichtstrahlen 25 durchdringen den Strahlenteiler 18 und gelangen zu einer Linse sowie einer dahinter angeordneten Öffnung 35 in einer Blende 36 und werden von der Linse 40 auf die fotoempfindliche Schicht 48 eines Bildzerlegers und Bildabtasters 50 fokussiert. Die öffnung 35 hat eine besondere Form,deren Eigenheiten und Zweck später noch im einzelnen erläutert v/erden.

Das Ausgangssignal des Bildabtasters 50 gelangt einerseits an die Okulometerelektronik 60 und andererseits an die Linseneinstell-elektronik 70. Das Ausgangssignal der letztgenannten Schaltung wird über die Leitung 81 dem Einstellmotor 80 für die Linse 40 zugeleitet, welchqr über eine Schnecke85 sowohl die Linse 40

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als auch die mit dieser mechanisch gekuppelte Blende 36 längs der optischen Achse 41 der Linse 40 verschiebt. Richtung und Betrag der Verschiebung der Linse werden durch das dem Motor 80 von der Linseneinstellelektronik 70 zugeleitete Signal bestimmt.

Zusätzlich zu dem genannten, die fehlende Scharfeinstellung der Abbildung des Leuchtflecks auf dem Bildabtaster 50 nach Größe und Richtung kennzeichnenden Signal, werden der Linseneinstellelektronik 70 noch zwei weitere Signale zugeleitet, um die Arbeitsweise der Fokussiervorrichtung noch weiter zu verbessern und zu stabilisieren. Hierzu ist einerseits ein Linsenstellungsgeber 95, beispielsweise in Form eines linearen einstellbaren Differentialtransformators mit zugehöriger Energiequelle vorgesehen, welcher über die Leitung 94 der Linseneinstellelektronik 70 ein der jeweiligen Stellung der Linse 40 entsprechendes Signal zuleitet. Ein mit dem Motor 80 gekuppeltes Tachometer 98 liefert ein der jeweiligen Einstellgeschwindigkeit entsprechendes Signal über die Leitung 99 ebenfalls an die Linseneinstellelektronik 70. Diese kombiniert die genannten drei Signale, also das Fokussierfehlersignal, das Verstellgeschwindigkeitssignal und das Linsenstellungssignal und erzeugt hieraus ein Motorsteuersignal geeigneter Polarität und Größe, um die Linse 40 längs der Achse 41 derart zu verstellen, daß auf dem lichtempfindlichen Bildschirm 48 des Bildabtasters 50 eine scharfe Abbildung des an der Hornhaut des Auges 21 des Beobachters reflektierten Leuchtflecks entsteht. Damit ist dann auch die Scharfeinstellung des Okulorneters hergestellt, bzw. wieder hergestellt. Sobald dies erreicht ist, wird das Unscharfe-Signal zu Null.

In Figur 2 ist eine bevorzugte Form der Öffnung 35 in der Blende 36 dargestellt. Die an der Hornhaut des Auges 21 des Beobachters reflektierten divergierenden Strahlen 25 gelangen über die Linse 40 zur öffnung 35. Letztere hat eine im wesentlichen kreisförmige Mittelfläche vom Radius r, aus welcher sich gleichförmig über den Umfang verteilt drei Keulen 35a erstrecken, deren maximaler Radius R größer als der Radius r der Mittelfläche ist. Der Radius

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R der Keulen ist kleiner als derjenige der Linse 40. Obwohl hier drei Keulen 35a dargestellt sind, kann auch eine andere ungeradzahlige Anzahl von Keulen vorgesehen sein. Die Zahl der Keulen . - ^. und einer invertierten Abbildung der öffnung unterschieden werden kann, wie dies später noch beschrieben wird. Die Linse 40 fokussiert die Strahlen 25 in die Brennebene 75, welche mit der lichtempfindlichen Fläche 48 des Bildabtasters 50 zusammenfällt, sofern die Scharfeinstellung gegeben ist. Ist das Bild unscharf, so liegt die Brennebene 75 entweder vor oder hinter der lichtempfindlichen Schicht des Bildabtasters; Im exakt fokussierten Zustand ist die Abbildung des an der Hornhaut reflektierten Leuchtflecks auf der lichtempfindlichen Schicht 48 kreisförmig. Ist die Einstellung hingegen unscharf, so wird die Form der Abbildung durch diejenige der Öffnung 35 in der Blende 36 bestimmt und die Abbildung ist größer als diejenigen des scharf eingestellten Bildes. Die Richtung der relativen Verschiebung der Brennebene 75 gegenüber der lichtempfindlichen Schicht 48, d.h. die Richtung der Unscharfe, bestimmt ob die Abbildung auf der lichtempfindlichen Schicht auf-, recht oder umgekehrt ist.

Die Umrisse der auf die lichtempfindliche Schicht 48 projizierten Abbildungen in Abhängigkeit von der Art der Unscharfe sind in Figur 2 durch entsprechende Umrißlinien angedeutet. Liegt die Schicht 48 in der Brennebene 75, wie dies durch die gestrichelte Linie A angedeutet ist, so besteht das projizierte Bild aus einem kleinem Kreis auf der Schicht 48. Liegt die Schicht 48 zwischen der Linse 40 und der Brennebene 75, wie dies in der Stellung B angedeutet ist, so hat die Abbildung des Leuchtflecks auf der fotoempfindlichen Schicht 48 die Form der Öffnung 35 und steht aufrecht. Die Größe der Abbildung wird dabei durch den Abstand zwischen der Brennebene 25 und der fotoempfindlichen Schicht 48 bestimmt. Befindet sich hingegen die fotoempfindliche Schicht 48,von der Linse 40 ausgesehen, jenseits der Brennebene 75, wie dies die gestrichelte Line C andeutet, so hat zwar die jetzt im entgegengesetzten¹ Sinne unscharfe Abbildung ebenfalls die Form

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der öffnung 35, ist aber umgekehrt und hat eine Größe, welche durch den Abstand zwischen der Brennebene 75 und der fotoempfindlichen Schicht 48 bestimmt ist.

Die Größe und die Richtung der Unscharfe, d.h. die Lage der fotoempfindlichen Fläche 48 vor oder hinter der Brennebene 75 werden wie folgt bestimmt: Der Bildabtaster 50 tastet das auf der lichtempfindlichen Schicht 48 entstehende Bild kreisfrömig ab. Der Radius dieser kreisförmigen Abtastung wird derart gesteuert, daß er der Größe des auf die fotoempfindliche Schicht 48 fallenden Bildes entspricht. Ist das Bild exakt fokussiert, wie dies durch die gestrichelte Linie A in Figur 2 angedeutet ist, so tastet der Abtaster 50 den Umfang 85 der kreisförmigen Abbildung des Leuchtflecks ab und erzeugt ein konstantes Ausgangssignal entsprechend der konstanten Beleuchtungsstärke längs des kreisförmigen Abtastweges .

Ist die Abbildung unscharf, in dem Sinne wie dies durch die gestrichelte Linie B angedeutet ist, so tastet der Abtaster 50 eine kreisförmige Spur 90 ab, deren Radius durch die Größe des abgetasteten Bildes bestimmt ist und welcher, wie erwähnt, für den Betrag der Unscharfe kennzeichnend ist. Der Abtaster 50 erzeugt ein Ausgangssignal jeweils nur dann, wenn er eine der Keulen 35a abtastet, während in den dazwischen liegenden Bereichen der Spur 90 diese unbeleuchtet ist und somit kein Ausgangssignal entsteht. Das Ausgangssignal des Abtasters 50 hat somit eine Frequenz, welche der dritten harmonischen,der Abtastkreisfrequens^ entspricht, beispielsweise entsteht ein 3kHz Signal, wenn die Abtastfrequenz ein kHz beträgt.

Ist die Unscharfe in entgegengesetzter Richtung durch eine Lage der fotoempfindlichen Schicht 48 in der Ebene der gestrichelten Linie C gegeben, so tastet der Abtaster 50 einen Kreis 9 3 ab, dessen Radius wiederum durch die Größe der Abbildung des Leuchtflecks auf der lichtempfindlichen Schicht bestimmt ist und v/cbei wiederum die Frequenz des Ausgangssignals der dritten Harmonischen, der Abtastfrequenz entspricht. Der Radius des Abtast-

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kreises 93 ist kennzeichnend für den Betrag der Unscharfe.

Aus den bisherigen Betrachtungen ergibt sich/ daß frequenz- und amplitudenmäßig das gleiche Ausgangssignal des Abtasters 5O entsteht, wenn die Abtastkreise 90 und 93 gleich groß sind, d.h. die Abbildungsebene 48 im gleichen Abstand entweder vor oder hinter der Brennebene 75 liegt. Da das Ausgangssignal des Abtasters 50 als Regelabweichungssignal eine eindeutige Aussage nicht nur über die Größe sondern auch über die Richtung der Unscharfe geben muß, wenn eine selbsttätige Scharfeinstellung erreicht werden soll, ist es erforderlich, eine Unterscheidung zwischen dem beim Abtasten des Kreises 90 und dem beim Abtasten des Kreises 93 entstehenden Signal auch dann vorzusehen, wenn beide Kreise gleich groß sind..Hierzu wird die Tatsache ausgenutzt, daß in der Ebene B die Abbildung der öffnung 35 aufrecht steht, während sie in der Ebene C invertiert ist. Ein Vergleich der beim Abtasten der Kreise 90 und 93 entstehenden Signale anhand von Figur 2 zeigt, daß diese Signale, selbst wenn sie gleiche Amplitude und Frequenz haben, in ihrer Phasenlage um 180 gegeneinander phasenversetzt sind. Folglich kann die Phasenlage des Ausgangssignals des Abtasters 50 als Kenngröße für die Richtung der Unscharfe verwendet werden. Dies ist der Grund, weshalb die Form der Öffnung 35 derart gewählt ist, daß ein invertiertes Bild von einem aufrechtstehenden Bild unterschieden werden kann. Bei einer Öffnung 35 mit drei Keulen entsprechend Figur 2, entstehen also Ausgangssignale des Abtasters, welche in ihrer Frequenz der dritten Harmonischen der Abtastfrequenz entsprechen, in ihrer Amplitude den Betrag der Verschiebung der Bildebene des Abtasters gegenüber der Brennebene 75 kennzeichnend sind und durch ihre Phasenlage die Richtung der Verschiebung angeben. Zur Bestimmung von Größe und Richtung der Unscharfe,- d.h. des Abstandes zwischen der Bildebene 48 des Abtasters 50 und der Brennebene 75, wird folglich der Radius des Abtastkreises und die Phasenlage des Ausgangssignals gemessen. Wie bereits erwähnt, wird der Abtaster dabei derart gesteuert, daß die Größe des Abtastkreises von der Größe der abgetasteten /abbildung und damit vom Abstand zwischen Brenn-

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ebene 75 und Abbildungsebene 48 abhängt.

Die Ableitung der verschiedenen Signale sowie die Steuerung des Abtasters 50 werden im folgenden anhand von Figur 3 erläutert. Der an der Hornhaut reflektierte Leuchtpunkt wird auf die lichtempfindliche Schicht 48 des Bildabtasters 50 geworfen, der die Abbildung kreisförmig abtastet und zwar unter dem Einfluß eines Abtastgenerators 110. Ein Teil des Ausgangssignals des Abtasters 50 wird der Okulometerelektronik 60 zugeführt, welche hier im einzelnen nicht beschrieben wird, da sie nicht Gegenstand der Erfindung ist. Ein zweiter Teil des.Ausgangssignals des Abtasters 50 gelangt zu einem Bandpaß 120, welcher ein der dritten harmonischen, der Abtastkreisfrequenz entsprechendes Signal zum Phasendetektor 130 hindurchläßt. Das Ausgangssignal des Abtastgenerators 110 wird einer Frequenzverdreifacherschaltung 140 zugeleitet, welche für den Phasendetektor 130 ein Bezugssignal mit einer der dreifachen Abtastfrequenz entsprechenden Frequenz zur Verfügung stellt. Frequenzverdreifacherschaltungen dieser Art können beispielsweise als C-Multiplizierverstärker ausgebildet sein, wie sie in dem Buch "Waveforms" von Chance, Hughes, MachNichel, Say und Williams, erschienen bei Dover Publications, New York 1965, auf den Seiten 545 bis Seiten 548 beschrieben sind, Auch andere Frequenzverdreifacherschaltungen können hierfür eingesetzt werden.

Der Phasendetektor 130 vergleicht das Phasenbezugssignal vom Frequenzverdreifacher 140 mit dem Ausgangssignal des Bandpasses 120, um die Phasendifferenz zwischen diesen beiden Signalen zu bestimmen. Wie zuvor anhand von Figur 2 erklärt wurde, ist die Phasenlage des Ausgangssignals des Abtasters 50 kennzeichnend für die Richtung der Unscharfe, d.h. die Lage der Abbildungsebene vor oder hinter der Brennebene. Befindet sich die Abbildüngsebene entsprechend der Linie B in Figur 2 vor der Brennebene, so ist das Ausgangssignal des Abtasters 50 in Phase mit

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der Bezugsfrequenz. Liegt hingegen die Abbildungsebene 48 entsprechend der Linie C hinter der Brennebene, so sind die beiden Signale gegeneinander um 180° phasenversetzt. Fallen Brennebene 75 und Abbildungsebene 85 zusammen, entsprechend der Linie A, so erzeugt der Abtaster 50 ein Gleichstromausgangssignal, d.h. es ist überhaupt keine Komponente mit einer Frequenz- entsprechend der dritten Harmonischen der Abtastfrequenz vorhanden und der Bandpass 120 liefert somit kein Signal an den Phasendetektor 1-30. Folglich gibt letzterer kein Ausgangssignal.

Ein Wechselstromausgangssignal des Phasendetektors 130, welches auf eine Unscharfe der Abbildung zurückzuführen ist, wird von einem Integrator 150 integriert, dessen Ausgang an einen Servoverstärker 160 angeschlossen ist. Dieser summiert das Steuersignal vom Integrator 150, das Stellgeschwindigkeitssignal vom Tachometer 98 und das Linsenstellungssignal vom Linsenstellungsgeber 95 und steuert mit seinem Ausgangssignal über die Leitung 81 den Stellmotor 80 für die Linse 40, welche durch ihre Verschiebung längs der optischen Achse 41 für die Scharfeinstellung der Abbildung sorgt. Die Signale des Tachometers 98 und des Linsenstellungsgebers 95 werden dem Servoverstärker über die Leitungen 99 und 94 zugeführt. Der Servoverstärker 160 ist Teil der Linseneinstellelektronik 70. Durch die Einspeisung der als Rückführsignale wirksamen Ausgangssignale des Tachometers 98 und des Linsenstellungsgebers 95 wird einerseits die Scharfeinstellung beschleunigt und stabilisiert und andererseits ein Pendeln der Einstell-Istlage um den Sollwert vermieden.

Das Abtastsignal des Generators 110 wird derart gesteuert, daß es dem Radius des auf dem Abtaster 50 entstehenden Bildes entspricht. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 hat. der kreisförmige Abtastweg bei aufeinanderfolgenden Abtastungen zwei verschiedene Abtastkreisdurchmesser, die abwechselnd mit Hilfe des elektronischen Schalters 190 eingeschaltet werden. Während der ungeradzahligen Abtastperioden 1, 3, 5 usw. hat der Abtastkreis 85

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einen kleinen festen Durchmesser, dessen Radius kleiner ist als derjenige der kreisförmigen Abbildung des Leuchtflecks bei Scharfeinstellung der Abbildung auf die lichtempfindliche Schicht 48. Während der geradzahligen Abtastperioden 2, 4, 6 usw. hat der Abtastkreis einen größeren Durchmesser, dessen Radius mit Hilfe des Verstärkers 180 steuerbar ist. Das Video-Ausgangssignal des Abtasters 50 ist somit während gradzahligen Abtastperioden kleiner als während der ungeradzahligen Abtastperioden, weil während der geradzahligen Abtastperioden der abgetastete Durchmesser größer ist und im größeren Abstand vom Mittelpunkt des an der Hornhaut reflektierten Bildes des Leuchtflecks verläuft. Außerdem ist der Abtastkreis (z.B. 90 oder 93) während der Abtastperiode nur teilweise, nämlich im Bereich der Keulen, beleuchtet. Ein weiterer Teil des Ausgangssignals des Abtasters 50 gelangt zu einem Bilddurchmesser-Demodulator 200, welcher

^{y y} effekt-

beispielsweise durch einen Operationsverstärker mit einem Feld-" transistorschalter an beiden Eingängen gebildet sein kann. Er liefert das Ausgangssignal Null, wenn das Video-Ausgangssignal während der geradzahligen Abtastperioden gerade 50 Prozent des Video-Signals während der ungeradzahligen Abtastperioden beträgt. Er liefert ein positives Ausgangssignal, wenn das Video-Ausgangssignal während der geradzahligen Abtastperioden größer ist als 50 Prozent des Videosignals während der ungeradzahligen Abtastperioden und er gibt ein negatives Ausgangssignal ab, wenn das Video-Ausgangssignal während der geradzahligen Abtastperioden kügeiner ist als 50 Prozent des Video-Signals während der ungeradzahligen Abtastperioden. Dieses Ausgangssignal gelangt zu einem Integrator 210, dessen Ausgangssignal über den regelbaren Verstärker 180 den Durchmesser des Abtastkreises während der geradzahligen Abtastperioden derart steuert, daß der Durchmesser vergrößert wird, sofern das Ausgangssignal während der geradzahligen Abtastperioden größer als 50 Prozent des Ausgangssignfils während der ungeradzahligen Abtastperioden ist und daß der Durchmesser verkleinert wird, wenn das Video-Ausgangssignal während der geradzahligen Abtastperiode kleiner ist als 50 Prozent des

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Video-Ausgangssignals während der ungeradzahligen Abtastperioden. Auf diese Weise wird der Durchmesser während der geradzahligen Abtastperioden selbsttätig jeweils derart geregelt, daß das Ausgangssignal während der geradzahligen Abtastperioden gerade 50 Prozent des Ausgangssignals während der ungeradzahligen Perioden trägt. Dies sorgt für einen Abtastkreis während der geradzahligen Perioden, welcher die keulenförmigen Konturen der Abbildung schneidet und damit ein Signal mit einer der dritten Harmonischen der Abtastfrequenz entsprechenden Frequenz erzeugt, welches für eine Unscharfe der Einstellung kennzeichnend ist. Bezogen auf Figur 2 läßt sich die Einstellung des Durchmessers des Abtastkreise 90 bzw. 93 auch derart veranschaulichen, daß der Durchmesser des Abtastkreises selbsttätig jeweils derart eingestellt wird, daß von seiner gesamten Spurlänge entsprechend einem Umfang des Kreises jeweils 50 Prozent der Spur durch beleuchtete Teile der fotoempfindlichen Schicht, nämlich durch die Keulen, und 50 Prozent durch nicht beleuchtete Teile der fotoempfindlichen Schicht 48, nämlich durch Bereiche außerhalb der keulenförmigen Abbildung verlaufen. Ändert sich dieses Verhältnis von « 50/50 so wird selbsttätig der Abtastkreis entweder vergrößert oder verkleinert.

Es ist ersichtlich, daß im Rahmen der Erfindung

auch eine anders geformte Blendenöffnung 35 verwendet werden kann. Wichtig ist dabei nur die Möglichkeit der Unterschei dung zwischen einem aufrechtstehenden und einem Umkehrbild um die Richtung der Unscharfe feststellen zu können. Die Blende kann, wie in Figur 1 gezeigt, hinter der Linse 40 oder stattdessen im Strahlengang vor der Linse 40 angeordnet werden. Anstelle einer kreisförmigen Abtastung kann im Bedarfsfall auch eine elliptische Abtastspur angewandt werden. Da sowohl die Anordnung zur Erzeugung des kreisförmigen Lichtpunktes auf der Hornhaut des Auges als auch die Okulometerelektronik im Ausführungsbeispiel Bestandteile des Okulometers sind und der mittels Lampe 3 und Linse 9 erzeugte Lichtpunkt sowohl für die Fokussierung gemäß der Erfindung als auch zur Blickrichtungsbestimmung ausgenutzt wird, sind in Figur 1 sowohl die Okulometerelektronik 60 als auch der Lichtpunktwerfer 3,9,12,18 durch eine

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gestrichelte Umrandung von den Bestandteilen der eigentlichen Fokussiervorrichtung abgehoben. Die Scharfeinstellung kann nicht nur wie im gezeigten Ausführungsbeispiel durch Verschieben .eines optischen Elements 40, sondern auch durch Verschieben der Abtastvorrichtung 50 oder der hier als Testlichtquelle für den kreisförmigen Leuchtpunkt dienenden "Lichtquelle" 21 längs der optischen Achse 41 erreicht werden. Es ist dabei unerheblich, ob der Leuchtfleck durch die "Lichtquelle" 21 selbst oder mittels Reflexion erzeugt wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Erfindung nicht nur bei Okulometern sondern auch bei anderer. optischen bzw. elektronenoptischen Geräten, beispielsweise Projektoren, Mikroskopen vorteilhaft· eingesetzt werden kann.

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Claims

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Patentansprüche

Iy Selbsttätige Fokussiervorrichtung für optische Geräte, insbesondere Okulometer, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer Lichtquelle (3,21) erzeugter kreisförmiger Leuchtfleck längs der optischen Achse (41) des Gerätes durch eine Blende (36) hindurch auf eine lichtempfindliche Abtastvorrichtung (50) projiziert wird, daß die Blendenöffnung (35) einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat

und daß die Abtastvorrichtung durch kreisförmiges Abtasten des auf sie projizierten Bildes ein vom Umriß der Abbildung abhängiges Ausgangssignal an eine Steuervorrichtung (70) liefert, welche an einen Eingang (81) einer die Scharfeinstellung der Abbildung beeinflussenden Einstellvorrichtung (80,40) angeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnung (35) aus einem im wesentlichen kreisförmigen Mitteilteil und aus einer ungeradzahligen Anzahl sich vorn Mittelteil nach außen erstreckender Keulen besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnung (35) drei gleichförmig über den Umfang des inneren Kreises verteilte Keulen aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (36) im Strahlengang vor oder hinter einem die Scharfeinstellung beein-

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flussenden/ längs der optischen Achse (41) verschiebbaren
optischen Element (40) angeordnet und mit dem optischen
Element gekuppelt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die größte radiale Erstreckung (R) der Keulen (35a) kleiner ist als der Radius einer das optische
Element bildenden Linse (40).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (70) zum Bestimmen der Richtung der Bildunschärfe einen bei aufrechtstehender und bei invertierter Abbildung unterschiedliche Ausgangssignale liefernden Phasendetektor (130) enthält.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang (94) der Steuereinrichtung (70) an einen die Stellung des die Scharfeinstellung des Bildes beeinflussenden optischen Elements (40) abtastenden Stellungsgebers (45) angeschlossen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang (99) der Steuereinrichtung (70) an einen mit der Einstellvorrichtung (80,
40) gekuppelten Geber (98) angeschlossen ist, welcher ein der jeweiligen Einstellgeschwindigkeit entsprechendes Signal
liefert.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtaststeuerschaltung (110,180,190,200) mit einem Umschalter (190) vorgesehen ist, welche den Durchmesser des Abtastkreises während der ungerad·- zahligen Abtastperioden auf einen festen Wert einstellt, der kleiner ist als derjenige einer scharf eingestellten Abbildung des Leuchtflecks auf der Abtastvorrichtung (50),

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und welche den Durchmesser während der geradzahligen Abtastperioden auf einen solchen Wert regelt, daß das Ausgangssignal der Abtastvorrichtung während der geradzahligen Abtastperioden in einem vorgegebenen Verhältnis (z.B. 50%) zum Ausgangssignal während der ungeradzahligen Abtastperioden steht.
10. Anwendung einer Fokussiervorrichtung nach einem der Ansprüohe 1 bis 9 in einer optischen Einrichtung (Okulometer) zur Bestimmung der Blickrichtung eines Auges, bei welcher ein punktförmiger Leuchtfleck auf den Augapfel geworfen und die Lage des vom Augapfel auf eine ortsfeste Abtastvorrichtung reflektierten Bildes auf der lichtempfindlichen Fläche der Abtastwird vorrichtung zur Blickrichtungsbestimmung ausgewertet/und die Intensität und Phasenlage des Ausgangssignals der Abtastvorrichtung zur Scharfeinstellung der optischen Einrichtung dient.

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