DE2229761A1 - PROCEDURE FOR DETERMINING THE PLANE OF FOC - Google Patents
PROCEDURE FOR DETERMINING THE PLANE OF FOCInfo
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Description
Unser Zeichen: A 1863/B 2731 633 Wetelar,den. ' T .Our reference: A 1863 / B 2731 633 Wetelar, den. ' T.
Pat Se/GG HMmkmim 1 ^ * Juni Pat Se / GG HMmkmim 1 ^ * June
Verfahren zur Festlegung der SchärfenebeneProcedure for defining the plane of focus
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festlegung der Schärfenebene eines von einem abbildenden System entworfenen Bildes mit fotoelektrischen Mitteln sowie Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for defining the focal plane of a system designed by an imaging system Image with photoelectric means and devices for carrying out the method.
Es sind automatische Fokussierungseinrichtungen für optische Systeme bekannt, bei denen ein Bild durch ein optisches System auf einem relativ zu ihm beweglichen Beobachtungsfeld entworfen wird. Verbunden mit dem optischen System ist eine Verschiebeeinrichtung, mit der das Bild auf dem beweglichen Beobachtungsfeld scharf eingestellt wird. Diese Verschiebeeinrichtung wird angesteuert durch die Ausgangssignale zweier auf der gleichen Seite des Beobachtungsfeldes im Abstand voneinander angeordneter fotoelektrischer Empfänger, und zwar derart, daß diese Empfänger auf unterschiedliche, vom optischen System auch während einer Relativbewegung zwischen Bild und System entworfene Strahlenanteile ansprechen, nachdem die Ausgangssignale der Empfänger eine Vergleichsstufe durchlaufen haben. Diese Vergleichsstufe gibt nur bei optimaler Fokussierung des optischen Systems ein maximales Ausgangssignal ab. Ist die Fokussierung nicht optimal, so steuert das entsprechend kleinere Signal die Verschiebeeinrichtung vorzugsweise im Sinne der Signaloptimierung. Im beweglichen Beobachtungsfeld befindet sich ein in definierter Weise bewegbares, mit Aperturen versenenes Bauelement.There are automatic focusing devices for optical systems are known in which an image through an optical System is designed on an observation field that is movable relative to it. Connected to the optical system is a shifting device with which the image is focused on the moving observation field. These Displacement device is controlled by the output signals of two on the same side of the observation field spaced photoelectric receiver, in such a way that these receivers point to different from the optical system even during a relative movement The beam components designed between the image and the system respond after the output signals of the receiver have a Have passed through the comparison stage. This comparison level only emits a maximum output signal when the optical system is optimally focused. The focus isn't optimally, the correspondingly smaller signal controls the displacement device, preferably in terms of signal optimization. In the moving observation field there is a one that can be moved in a defined manner and is provided with apertures Component.
Vorliegender Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Einrichtungen so zu verbessern, daß sich durchThe present invention is based on the object of the known To improve facilities so that through
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A 186-3/B 2731A 186-3 / B 2731
15.6.1972.June 15, 1972.
optimale Anpassung an die Eigenart der als Objekt vorliegenden Bildstrukturen und die fast vollständige Ausnutzung des an der Bilderzeugung beteiligten Lichtes sowohl der Anwendungsbereich für die Fokussiereinrichtung als auch deren Genauigkeit des Schärfenebeneneinfangs vergrößert.optimal adaptation to the characteristics of what is available as an object Image structures and the almost complete utilization of the light involved in image generation are both the area of application for the focusing device as well as its accuracy of the focal plane capture increased.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren der eingangs genannten Art, das sich dadurch auszeichnet, daß, um Komponenten aller Azimute und Ortsfrequenzen von Bildstrukturen in der Ebene eines Meßfeldes für die Auswertung nutzbar zu machen, im Meßfeld Streustrukturen solcher Breiten und Längen angeordnet werden, daß das im Meßfeld vorhandene Spektrum der Ortsfrequenzen der Streustruktur fast ausschließlich Ortsfrequenzen enthält, die dem bei der Scharfstellung zu optimierenden, durch Pupillenausschnitte aus der Abbildungsapertur repräsentierten Ortsfrequenzbereich entsprechen, und daß der Abstand zwischen abbildendem System und der Meßfeldebene nach Betrag und Richtung verändert wird, bis der Betrag der in der Bildfeldebene erreichten Modulationsübertragungsfunktion des abbildenden Systems in der Meßfeldebene, gemittelt über den durch die Streustrukturen gegebenen Ortsfrequenzbereich, für den an der Messung beteiligten Bildfeldausschnitt maximale Werte annimmt.The invention accordingly relates to a method of the type mentioned at the beginning, which is characterized in that, about components of all azimuths and spatial frequencies of image structures to make it usable for the evaluation in the plane of a measuring field, in the measuring field scattering structures of such widths and lengths are arranged so that the spectrum of spatial frequencies of the scattering structure present in the measuring field is almost contains only spatial frequencies that are to be optimized during focusing, by pupil sections correspond to the spatial frequency range represented from the imaging aperture, and that the distance between the imaging System and the measuring field level is changed according to amount and direction until the amount is reached in the image field level Modulation transfer function of the imaging system in the measuring field level, averaged over the by the Scatter structures given spatial frequency range, maximum values for the image field section involved in the measurement accepts.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie Einrichtungen zu seiner Durchführung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet«Advantageous refinements of the method and devices for carrying it out are set out in the subclaims marked «
Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung erläutert»The invention is explained below with reference to a schematic drawing »
Ein zu fokussierendes abbildendes optisches System 1 kann von einem Servoglied 2 zur Fokussierung auf Streustrukturen 3 längs seiner optischen Achse verschoben werden, Das vonAn imaging optical system 1 to be focused can be moved by a servo member 2 for focusing on scattering structures 3 along its optical axis, that of
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_ Q _ Q
A I863/B 2/T1A I863 / B 2 / T1
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links einfallende, die Information aus der gewünschten Objektebene tragende Licht gelangt durch das System 1 auf die Streustruktur 3» wä.che mittels eines Antriebs 3f vorzugsweise senkrecht zur optischen Achse des Systems 1 bewegbar ist. Dieser Streustruktur 3 sind zwei fotoelektrische Empfänger 4, 5 zugeordnet, die symmetrisch zur optischen Achse liegen und denen Strahlungsanteile aus sich nur unvollständig überdeckenden Flächenelementen der Pupille des Systems 1 getrennt zugeführt werden. Die Ausgangssignale der Empfänger 4, 5 werden nach entsprechender Verstärkung getrennten Eingängen einer Vergleichsstufe 6 zugeführt.Light incident on the left and carrying the information from the desired object plane passes through the system 1 onto the scattering structure 3, which can be moved by means of a drive 3 f, preferably perpendicular to the optical axis of the system 1. This scattering structure 3 is assigned two photoelectric receivers 4, 5 which are symmetrical to the optical axis and to which radiation components from only incompletely overlapping surface elements of the pupil of the system 1 are fed separately. The output signals of the receivers 4, 5 are fed to separate inputs of a comparison stage 6 after appropriate amplification.
In der Vergleichsstufe 6 werden die beiden Signale als Differenz oder Quotient kombiniert derart, daß sich ein von der Schärfendifferenz zwischen Bild und Streustruktur abhängiges Ausgangssignal ergibt« Das Vorzeichen des Ausgangssignals wird durch die Modulation der miteinander verknüpften Signale der Empfänger 4 und 5 mit einem Referenzsignal gewonnen, welches phasenstarr zur Bewegung des Trägers der Streustruktureh 3 vorzugsweise aus dem Steuersignal für den Antrieb 3* gewonnen wird. Dieses Ausgangssignal wird in bekannter Weise zur Steuerung des Abstandes zwischen dem System 1 und der Streustruktur 3 mittels des Servogliedes 2 verwendet.In the comparison stage 6, the two signals are as Difference or quotient combined in such a way that one is dependent on the difference in focus between the image and the scattered structure Output signal results in «The sign of the output signal is due to the modulation of the interlinked signals of the receivers 4 and 5 with a reference signal obtained which phase-locked to the movement of the carrier of the scattering structures 3, preferably from the control signal for the drive 3 * is obtained. This output signal is used in a known manner to control the distance between the system 1 and the spreading structure 3 by means of the servo element 2 used.
Die Funktion der soweit beschriebenen Einrichtung ist folgende: Die scharfzustellende Bildstruktur und die Meßfeldstruktur 3 werden mittels des Antriebs 3' parallel zu ihren Ebenen in Relativbewegung zueinander versetzt. Die sich dann ergebende Amplitude und Phase relativ zur Bewegungsphase der Streustruktur 3 des aus den Signalen der beiden Empfänger 4, 5 gebildeten Signals ist ein Maß für Betrag und Vorzeichen des Abstandes zwischen Bildebene und Hilfsstrukturebene. Fallen beide Ebenen zusammen, so nimmt das Signal in der Vergleichsstufe einen Extremwert an.The function of the device described so far is as follows: the image structure to be focused and the measuring field structure 3 are set in relative movement to one another parallel to their planes by means of the drive 3 '. the The resulting amplitude and phase relative to the movement phase of the scatter structure 3 of the from the signals of two receivers 4, 5 formed signal is a measure of the amount and sign of the distance between the image plane and Auxiliary structure level. If both levels coincide, then it takes the signal in the comparison stage shows an extreme value.
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Selbst Blaze-Effekte, die nur durch Phasenobjekte verursacht werden können und unterschiedliche Intensitäten in den Pupillenteilen zur Folge haben können, werden in der Extremwertfindung weitgehend durch die durch den Antrieb 3' verursachte Modulation in den Wechselsignalen bei der Abtrennung des Gleichlicht-Stromanteiles eliminiert.Even blaze effects caused only by phase objects and different intensities in the pupil parts can result in the Finding extreme values largely through the drive 3 'caused modulation in the alternating signals in the Separation of the constant light current component eliminated.
Anstelle der nach einer zu ihr parallelen Koordinatenrichtung bewegten Strukturebene kann auch eine Anordnung vorgesehen sein, bei welcher diese Ebene nach zwei vorzugsweise zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen bewegt wird. In diesem Fall müssen weitere fotoelektrische Empfänger nebst Vergleichsstufe vorhanden sein. Eine solche Anordnung ist sinnvoll, wenn das Objekt Strukturen mit Parallelität zur erstgenannten Koordinatenrichtung aufweist.Instead of the structural plane moved in a coordinate direction parallel to it, an arrangement can also be provided be, in which this plane is moved in two preferably mutually perpendicular coordinate directions. In this case, further photoelectric receivers and a comparison stage must be available. Such an arrangement makes sense if the object has structures that are parallel to the first-mentioned coordinate direction.
Selbstverständlich lassen sich Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in verschiedener Weise praktisch einsetzen. So kann das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 6 beispielsweise das Scharfstellen bzw. die Entfernungsmessung mit dem Objektiv 1 steuern, oder es kann bei einem Suchvorgang im Raum dafür sorgen, daß bei festeingestelltem Fokus des Systems 1 auf das Meßfeld nur Bilder von Objektelementen geworfen werden, die alle auf einer Kurve gleicher Entfernung liegen.It goes without saying that devices for carrying out the method according to the invention can be used in various ways use in practice. So the output signal of the comparison stage 6, for example, control the focusing or the distance measurement with the lens 1, or it can When searching in the room, ensure that with a fixed Focus of the system 1 on the measuring field only images of object elements are thrown, all on a curve the same distance.
Die Streustruktur ist zur optimalen Ausnutzung des Bildlichtflusses vorzugsweise eine nicht absorbierende Phasenstruktur mit einem Phasenhub von — für den spektralen Schwerpunkt des abbildenden Lichtes. Die Summe der Flächenanteile, die die Strahlung im Sinne einer Phasenvoreilung beeinflussen, wird dabei vorzugsweise gleich der Summe der Flächenanteile gewählt, welche die Strahlung im Sinne einer Phasenverzögerung beeinflussen, um durch Interferenz direkt durch die Streustruktur ungestreut durchtretendes Licht auszulöschen.The scatter structure is for optimal use of the image light flow preferably a non-absorbing phase structure with a phase deviation of - for the spectral focus of the imaging light. The sum of the area proportions that influence the radiation in terms of a phase advance, is preferably chosen to be equal to the sum of the surface fractions which the radiation in the sense of a phase delay influence in order to extinguish light which passes through the scattering structure directly through interference.
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309882/0768309882/0768
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DE (1) | DE2229761A1 (en) |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2437282A1 (en) * | 1974-08-02 | 1976-02-12 | Leitz Ernst Gmbh | Focusing device esp. for reflex cameras - with adequate photoelectric currents despite weak light and low contrast |
DE2436528A1 (en) * | 1974-07-29 | 1976-02-12 | Leitz Ernst Gmbh | Electro-optical photographic focusser with image scanner - has electronic circuit to produce better matching of components at low light levels |
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- 1972-06-19 DE DE19722229761 patent/DE2229761A1/en not_active Ceased
-
1973
- 1973-06-18 CH CH880373A patent/CH592317A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1973-06-19 GB GB2898173A patent/GB1384485A/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2436528A1 (en) * | 1974-07-29 | 1976-02-12 | Leitz Ernst Gmbh | Electro-optical photographic focusser with image scanner - has electronic circuit to produce better matching of components at low light levels |
DE2437282A1 (en) * | 1974-08-02 | 1976-02-12 | Leitz Ernst Gmbh | Focusing device esp. for reflex cameras - with adequate photoelectric currents despite weak light and low contrast |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CH592317A5 (en) | 1977-10-31 |
GB1384485A (en) | 1975-02-19 |
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