DE2364603C3

DE2364603C3 - Fokussiereinrichtung

Info

Publication number: DE2364603C3
Application number: DE2364603A
Authority: DE
Inventors: Seiichi Tokio/Tokyo Matsumoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1972-12-27
Filing date: 1973-12-24
Publication date: 1985-10-24
Also published as: JPS5928884B2; DE2364603B2; US3898676A; JPS4990529A; DE2364603A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fokussiereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Einrichtungen sind grundsätzlich bekannt und können in zwei Gruppen unterschiedlicher Arbeitsweise unterteilt werden:

Bei den durch JP 6983-72, US 35 53 455, DE-OS 14 23 655 und US 34 99 711 bekannten Einrichtungen werden zwei Abbildungsmuster eines Gegenstandes, die jeweils auf zugeordneten Lichtwegen erhalten werden, die sich voneinander unterscheiden durch das sogenannte Basis-Längen-Optische-System, beide einzeln durch eine Abtastanordnung abgetastet, die aus einer schwingenden Schlitzblendenanordnung und einem photoelektrischen Wandler in Kombination besteht, und die so erhaltenen Abtastsignale werden elektrisch verarbeitet, beispielsweise miteinander verglichen, um eine Phasenbeziehung zwischen den beiden Abbildungsmustern zu erkennen.

Bei den durch US 35 29 528 und DE-PS 12 63 325 bekannten Einrichtungen werden zwei in gleicher Weise für einen Gegenstand gewonnene Abbildungsmuster durch photoelektrische Wandler aus einer Vielzahl von photoelektrischen Umwandlungsbändern bzw. -streifen empfangen, die durch gegenüber einer photoelektrischen Wandlungssubstanz angeordnete Elektroden unabhängig voneinander arbeiten können, und die elektrischen Ausgangssignale, die die Helligkeitsverteilung über die genannten Abbildungsmuster dieser beiden photoelektrischen Wandler angeb*,E, werden durch Vergleicher verarbeitet, um eine Phasenbeziehung zwischen diesen beiden Abbildungsmustern zu erkennen.

Die Einrichtung nach JP 6983-72 bewertet lediglich die Richtung der Phasenabweichung, was in gleicher Weise auch für die Einrichtung nach US 35 53 455 gilt Die Einrichtung nach DE-OS 14 23 655 erkennt nur die Differenz zwischen der Signalamplitude des einen gegenüber der des anderen Abbildungsmusters und erkennt daher weder die Größe noch die Richtung der Phasenabweichung. Die Einrichtung nach US 34 99 711 benutzt die Ausgangssignale zweier Elemente, die durch einen umlaufenden Unterbrecher in Impulse umgesetzt worden, und die Phasenbeziehung zwischen den Pulszügen der jeweiligen Elemente wird durch einen Phasendifferenzmesser erkannt, was jedoch in keiner Beziehung zum Feststellen der Phasenbeziehung zwischen zwei zusammengesetzten Impulsfolgen jeweils einer Abtasteinrichtung und somit zum Feststellen der Phasenbeziehung zwischen diesen Abbildungsmustern zugeordneten Signalmustern steht, die diese Abbildungsmuster darstellen.

Bei den Einrichtungen nach US 35 29 528 und DE-PS 12 63 325 werden zwei lineare Reihen von photoelektrischen Wandlerelementen herangezogen, um die Summe insgesamt aller Differenzen zwischen den Ausgangssignalen der photoelektrischen Wandlerelemente paarweise für die lagemäßig übereinstimmende Beziehung zu bilden. Es wird somit dort lediglich versucht, einen Bereich der sich unterscheidenden Teile zwischen

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den Signalformen für die beiden Abbildungsmuster Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Faüber die gesamten linear aufgereihten photoelektri- kussiereinrichtung zu schaffen, bei der eine Phasenbeschen Wandler zu bewerten, die lagemäßig einander Ziehung zwischen den beiden Abbildungsmusters in den

zugeordnet sind. Diese Einrichtungen können zumin- beiden Gruppen von photoelektrischen Wandlerele-

dest die Größe der Phasenabweichungen nicht erken- 5 menten durch Anwendung einer Phasenprüfeinrichtung

B nen. erkannt wird, die die Größe und die Richtung der Pha-

H Beide Gruppen von bekannten Einrichtungen dienen senabweichung des einen vom anderen Ausgangssignal

|| dazu, zwei elektrische Signale zu gewinnen, die die HeI- erkennt bzw. feststellt und in das Verstellsignal umwan-

H ligkeitsverteilung des jeweiligen Abbildungsmusters an- delt

tk geben und die dann verarbeitet oder miteinander vergli- io Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden

δ chen werden, um dadurch eine Phasenbeziehung zwi- Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

ip sehen den Abbildungsmustern zu erkennen. Hierzu muß Mit der Erfindung werden alle Nachteile der bekann-

i| im ersten Fall eine schwingende Schlitzblendenscheibe ten Anordnungen vermieden, die in mechanischer Hin-

g und ein photoelektrischer Wandler in Kombination an- sieht aufgrund der Anwendung von mechanischen Ab-

H gewendet werden, um ein Abtastmittel für die Erstel- 15 tasteinrichtungen und in elektrischer Hinsicht aufgrund

M lung der Abbildungsmuster zu bilden. Aufgrund dieser der Parallelverschiebung der Ausgangssignale vieler

Tatsache wird erreicht, daß eine Verbindung zwischen photoelektrischer Wandlerelemente bei diesen auftre-

Ii dem photoelektrischen Wandlerelement und einem ten. Die Erfindung hat daher unter anderem den Vor-

■ I elektrischen Teil zum Verarbeiten des Ausgangssignals zug, daß es trotz einer großen Anzahl ^m phctoelektri-

des Wandlcrelernents und damit ein einfacher Aufbau 20 sehen Wandlereleisenten möglich ist, oeren Ausgar.gssi-

der elektrischen Schaltung in vorteilhafter WeL^ erzielt gnale seriell zu verarbeiten. Dies gestattet den Einsatz

ji wird, daß aber wegen des erforderlichen Antriebsme- vieler in einem einzigen Bauteil vereinigter Wandlerele-

p chanismus der Schlitzblendenscheibe für deren Schwin- mente, wobei ein äußerst feiner Anteil der Helligkdts-

p gen in nachteiliger Weise andererseits vor allem die verteilung des Abbildungsmusters herausgegriffen und

Ü Kompliziertheit des mechanischen Aufbaus, dessen 25 die Helligkeitsverteilung somit genauer als bei den be-

p Umfang und Größe dagegen angewachsen sind. Und kannten Anordnungen bewertet werden kann. Weiter-

|1 wenn die schwingende Platte irregulär schwingt, entste- hin werden die Ausgangssignale der einzelnen Wandler-

ψ hen starke Geräusche im Ausgangssignal des photo- elemente durch den Bildkontrast und durch die Abbil-

l| elektrischen Wandlerelements, was einen weiteren nicht dungsschärfe der Abbildungsteile nur wenig beeinflußt,

|i unerheblichen Nachteil darstellt Im zweiten Fall muß 30 und es kann eine Fehlerkomponente aufgrund von Rau-

^{;j eine Vielzahl von Wandlerstreifen angewendet und so sehen durch Fremdeinflüsse und somit ohne Beziehung

if angeordnet werden, daß diese einen genügend feinen zu den die Phasenbeziehung der Abbildungsteile ange-

f_r; Teil jedes Abbildungsmusters abzufühlen vermögen benden Informationen auf einfache Weise von der Si-

i;| und Ausgangssignale erzeugen, die die Helligkeitsver- gnalverarbeitungseinrichtung ferngehalten werden. Ins-

£j teilung über das Abbildungsmuster angeben. Obgleich 35 gesamt werden also äußerst genau bemessene und äu-

es aufgrund des völligen Abgehens von einer mechani- ßerst genau zugeordnete Bewertungen der Phasenbe-

schen Abtastung nach dem ersten Fall im zweiten Fall Ziehung zwischen den Abbildungsteilen ermöglicht

von Vorteil ist, weder mechanische Abtastmittel noch Durch die Firmendruckschrift Recticon Product Sum-

eine schwingende Schlitzblendenplatte zu benutzen, ist mary Solid State Image Sensors ist lediglich das Abta-

es bei dieser Lösung nachteilig, daß der Umfang der 40 sten -on Photodioden mittels durch ein Schieberegister

elektrischen Schaltung erheblich vergrößert »st, damit gesteuerter MOS-Schalter grundsätzlich bekannt

die Ausgangssignale aller photoelektrischen Wandler- Durch die Firmendruckschrift Fairchüd Developmen-

streifen parallel verarbeitet werden können. Dies tal Self-Scanned Linear Photodiode Arrays

zwingt zu einer Beschränkung der Anzahl von Wandler- FPA 601 — FPA 602 ist lediglich das Abtasten von Pho-

streifen, und es wird daher schwierig, eine bestimmte 45 todioden mittels durch ein Schieberegister gesteuerter

Stelle des Bildteils herauszufinden und ein Signal hinrei- Silizium Feldeffekttransistoren bekannt

chender Genauigkeit der Erkennung einer Helligkßits- Durch US 24 17 446 ist es bekannt, Signale, die aus

verteilung des Abbildungsmusters zu erhalten. Somit ist der Objektabtastung mittels zweier, einen Basisentfer-

es schwierig, die Phasenbcäehung zwischen den Abbil- nungsmesser bildenden Fernsehkameras, resultieren, ei-

dungsmustern genau zu erkennen. Da im zweiten Fall 50 ner nachgeschalteten Auswerteeinrichtung zuzuführen,

die technische Idee des Ausgangssignalvergleichs der in die diese Signale zeitlich aufeinanderfolgend einge-

photoelektrischen Wandler in zwei Gruppen von speist werden. Dabei handelt es sich jedoch um fernseh-

Wandlerstreifen erfolgt, wird die Differenz zwischen typische Einzelheiten mit Kathodenstrahlabtastung, die

den Ausgangssignalen der lagemäßig zusammengehö- für das Abtasten vo;> Photodioden einer Fokussiere/n-

renden Wandlerstreifen völlig zusammengerechnet 55 richtung nicht brauchbar sind.

bzw. aufsummiert. Es ist deshalb schwierig, einen Be- Durch die US-Zeitschrift Electronics Review vom

reich unterschiedlichen Anteils innerhalb der Signalfor- 29.03.71 und 24.05.71 ist es lediglich bekannt, ladungsge-

men für die beiden Abbildungsmuster in allen lagebezo- koppelte Elemente zur Speicherung von Bildinformatio-

genen photoelektrischen Wandlerstreifen aufzufinden. nen einzusetzen.

Hierdurch wird das resultierende Ausgangssignal des 60 Alle diese Druckschriften geben jedoch keinen Hin-Vergleichers jedoch veranlaßt, sich nicht nur mit der weis auf die Erfindung, wonach es durch einfaches ErVeränderung der Phasenbeziehung zwischen den Abbil- setzen von Teilen der bekannten Einrichtungen durch dungsmustern, sondern auch in Abhängigkeit vom Kon- Teile gemäß den übrigen bekannten Einrichtungen trasl und von der Schärfe der Abbildungsteile zu an- möglich gewesen wära, die dieser zugrundeliegende dem. Es ist daher überaus schwierig, die Phasenbezie- 65 Aufgabe befriedigend zu lösen,
hurig mit großer Genauigkeit zu ermitteln, ohne daß sie Einzelheiten der im Anspruch 1 gekennzeichneten gleichzeitig nicht auch durch den Kontrast und durch Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, die Schärfe der Abbildung beeinflußt wird. deren Gegenstände vorteilhafte Weiterbildungen der

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Erfindung betreffen, die bei dem obengenannten Stand Das Bezugszeichen 11 kennzeichnet ferner ein photoder Technik nicht als selbstverständlich anzusehen sind. graphisches Aufnahmeobjektiv, welches in Richtung des Durch die Anwendung von Schieberegistern ist es mög- Pfeiles b verschoben werden kann. Ein von dem Objekt lieh, die Ausgangssteuereinrichtung mit den Wandler- kommendes Lichtbündel 12 tritt durch das Aufnahmeelementen zusammen zu einem einzigen Baustein zu- 5 objektiv hindurch und wird von diesem so fokussiert, sammenzufassen und somit eine elektronische Abtast- daß ein Bild des Objekts in der Filmebene 13 entsteht, anordnung einfacher Fertigung und geringer Abmes- Das Objektiv 11 ist so ausgebildet, daß es in einer vorbesung zu ermöglichen. Die Ausbildung der Wandlerele- stimmten korrigierten Beziehung zu der Objektivlinse 2 mente als ladungsgekoppelte Speicher einerseits oder von dem Motor 10 bewegt wird, wodurch erreicht wird, als sogenannte Eimerkettenschaltungen andererseits 10 daß das Bild des Objekts ordnungsgemäß auf die Filmdient ähnlichen Vorteilen. ebene 13 fokussiert wird, sobald die Abweichung der

Die Erfindung wird nun anhand der anliegenden Scharfeinstellung von den Bildern auf den Gruppen S Zeichnungen näher erläutert Es zeigt und 6 der photoelektrischen Wandler Null wird. Auf Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung diese Weise wird eine automatische Scharfeinstellung

einer Ausführungsform einer automatischen Fokussier- 15 beispielsweise in einer Kamera durch die in F i g. 1 ge-

einrichtung, zeigte Konstruktion, geschaffen.

F i g. 2(a) ein Diagramm zur Erläuterung der verwen· F i g. 2(a) zeigt die beispielhafte Ausbildung der

deten phGiöciekirischcn Wandler, Gruppe der phoioeiektrischen Wandler, weiche sich für

F i g. 2(b), 2(c) und 2(d) elektrische Schaltungen der die Erfindung eignet Bei dieser dargestellten Ausbil-

photoelektrischen Wandler zur Erläuterung der ver- 20 dung ist eine Vielzahl von photoelektrischen Wandlern,

schiedenen, anwendbaren Wandlerelemente, von denen jedes ein sehr kleines Gebiet ausmacht, in

Fig.3(a) eine Darstellung einer mechanischen Ein- einer Ebene angeordnet Selbstverständlich ist jeder

richtung zur Erläuterung, photoelektrische Wandler so ausgebildet, daß er die

Fig.3{b) und 3{c) schematische Darstellungen von Helligkeit oder die Abschattung des fein unterteilten Ausführungsformen der für eine automatische Fokus- 25 Gebiets des Bildes von dem zu messenden Objekt ermit-

siereinrichtung geeigneten elektrischen Schaltungen, teln kann, so daß ein Ausgangssignal entsteht welches

F i g. 4(a) und 4(b) Diagramme, in denen beispielshal- der HeVigkeit bzw. der Abschattung des Gebietes ent-

ber die Ausgangswellenformen dargestellt sind, welche spricht, in welchem der photoelektrische Wandler ange-

von zwei Gruppen von photoelektrischen Wandlern in ordnet ist Die Gestaltung jedes photoelektrischen

der Fokussiereinrichtung gemäß F i g. 1 erhalten wer- 30 Wandlers kann in jeglicher erwünschter Form erfolgen,

den und solange hierdurch ein ordnungsgemäßes Funktionieren

Fig.5 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer des oben beschriebenen Meßvorgangs nicht gestört

elektrischen Schaltung, welche sich für die in F i g. 1 wird,

dargestellte Vorrichtung eignet Die F i g. 2(b), 2(c) und 2(d) zeigen eine elektrische

In F i g. 1 sind durch die Bezugszeichen 1 und 2 Ob- 35 Schaltung, in der photoleitfähige Elemente, Photodi-

jektivlinsen bezeichnet, LJchtbündel 3 und 4, welche von öden sowie Solarzellen iüs phoics'.ektrische Wandler

einem Objekt kommen, das gemessen werden soll, tre- verwendet werden. In diesen Figuren sind die lichtemp-

ten durch die Objektivlinsen 1 und 2 hindurch und wer- findlichen Elemente jeweils über einen iher Pole mitein-

den auf Gruppen 5 und 6 von photoelektrischen Wand- ander verbunden. Der andere Pol verbleibt jedoch of-

lern fokussiert, um Bilder des Objekts zu erzeugen. Die 40 fen, so daß er in Eingriff mit einer elektrischen Schalt-

Objektlinsen 1 und 2 sind in einem geeigneten Abstand einrichtung treten kann, welche im folgenden noch nä-

voneinander angeordnet so daß sie eine Scharfeinstel- her beschrieben wird.

!optik bilden, welche eine bestimmte Basislänge auf- F i g. 3(a) dient lediglich der Erläuterung und zeigt ein weist um die Scharfeinstellung durch übereinstimmen- Beispiel des Aufbaus von einer elektrischen Schalteinde Doppelbilder des Objekts im Bildfeld zu bewirken. 45 richtung, welche zu einer zeitlichen Aneinanderreihung Die Objektivlinse 2 kann in einer Feinverstellung in der Ausgangssignale von jedem der photoelektrischen Richtung des Pfeiles a verschoben werden, so daß die Wandler, weiche die oben beschriebenen Gruppen bil-Abweichung der Fokussierung der auf den Gruppen 5 den, dient Diese elektrische Schalteinrichtung dient sound 6 der photoelektrischen Wandler erzeugten Bilder mit für eine Abtastung der Ausgangssignale der e'ozelnachgestellt werfen kann. Die Ausgangssignale der 50 nen photoelektrischen Wandler. In dieser Figur Kenn-Gruppen 5 und 6 der photoelektrischen Wandler wer- zeichnen die Bezugszeichen 5 und 6 die Gruppen der den in Leitungsdrahtbündel 7 und 8 eingeführt, die zu photoelektrischen Wandler, wie sie im Zusammenhang einer elektrischen Schaltung 9 führea so daß darin, wie mit F i g. 1 beschrieben wurden.

später noch im einzelnen beschrieben werden solL eine Die Konstruktion bzw. die Schaltung der einzelnen Signalverarbeitung stattfindet bei der die Ausgangssi- 55 photoelektrischen Wandler erfolgt gemäß der Darstelgnale in ein Ausgangssignal umgewandelt werden, wel- lung von Fig.3. Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet ches der Abweichung in der Scharfeinstellung des von eine Basisplatte aus einem elektrisch nichtleitenden Maden Objektivlinsen 1 und 2 erzeugten Bildes des Objekts teriaL Die Bezugszeichen 15 und 16 kennzeichnen elekentspricht Dieses Ausgangssignal wird einem Servomo- trische Pole; die Pole 15 sind in einer Zahl vorgesehen, tor 10 zugeführt Der Servomotor 10 bewirkt eine Fein- 60 welche der Anzahl der elektrischen Elemente entversteUung der Objektivlinse 2 über einen nicht darge- spricht und in radialer Richtung angeordnet Jeder der stellten mechanischen Kraftübertragungsmechanismus, Pole 15 ist mit einem der Pole des entsprechenden phoso daß die Objektivlinse 2 nach rechts oder nach links toelektrischen Wandlers verbunden. Der Pol 16 ist entsprechend Größe und Vorzeichen des von der elek- kreisförmig ausgebildet, in Pole I62 sind i6b unterteilt trischen Schaltung 9 erhaltenen Ausgangssignals be- 65 sowie an der Basisplatte 14 befestigt Ein drehbares Teil wegt wird, bis die Abweichung der Fokussierung von 18 ist fest an einer Welle 17 gehaltert Das drehbare Teil den Bildern auf den Gruppen 5 und 6 der photoelektri- 18 ist an seinen einander gegenüberliegenden Enden sehen Wandler zum Verschwinden kommt von elektrisch leitfähigen Bereichen 19a und 196 gebil-

det. Diese Bereiche sind so ausgebildet, daß sie eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Pol 15 und dem Pol 16a oder einem Pol 15 und einem Pol 166 herstellen können. Die Pole 16a und 166 sind mit Zuleitungsdrähten oder Anschlüssen 20a und 20b versehen. Das Bezugszeichen 21 kennzeichnet einen gemeinsamen Anschluß der photoelektrischen Wandler. Wenn die Welie 17 von einer geeigneten Vorrichtung in eine Richtung gedreht wird, erfolgt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem ausgewählten der Pole 15 und dem Pol 16 über die leitenden Teile 19a und 19Z> aufgrund der Drehung des drehbaren Teils 18. Hierdurch wird es möglich, die Ausgangssignale der die Gruppen 5 und 6 bildenden photoelektrischen Wandler nacheinander herauszugreifen, so daß sie zwischen den Anschlüssen 20a, 20b und 21 anliegen. In diesem Falle sind die photoelektrischen Wandler, welche die Ausgangssignalc liefern, die gleichzeitig an den Anschlüssen 20a und 206 erscheinen, diejenigen in den beiden Gruppen der photoelektrischen Wandler, welche entsprechend in den gleichen Lagen angeordnet sind.

F i g. 3{b) zeigt ein Beispiel für eine elektrische Schaltung zur Verwirklichung der oben beschriebenen Funktionen. Jeder der die beiden Gruppen PAa, PAb bildenden photoelektrischen Wandler ist mit einem Schieberegister SR verbunden, mit welchem ein Oszillator OSL verbunden ist. Der Oszillator OSL dient zur Erzeugung eines Signals mit einer geeigneten Frequenz, so daß das Ausgangssignal von jedem der Wandler aufeinanderfolgend den Ausgängen OUTa und OUTb durch die Schaltwirkung des Schieberegisters SR in der oben beschriebenen Weise zugeführt wird. In diesem Falle sind wie im Falle von F i g. 3(a) die an den Ausgängen OUTa und OUTb erscheinenden Ausgangssignale gleichzeitig diejenigen, welche von den photoelektrischen Wandlern in den beiden Gruppen PAa. PAb der photoelektrischen Wandler erhalten werden, welche entsprechend in der gleichen Lage angeordnet sind.

Fig.3(c) zeigt e^;n Beispiel, in welchem ladungsgekoppelte Speicher CCD anstelle der Gruppen der leichtempfindlichen Elemente von Fig.3(a) und 3(b) verwendet werden. Die CCD-Speicher wurden erst in letzter Zeit entwickelt. Sie sind eine Art von photoelektrischen Wandlerelementen, welche gerade Eingang in die praktische Anwendung gefunden haben. Ein CCD-Speicher weist einen derartigen Aufbau auf, daß eine elektrische Ladung, welche proportional zu dem Lichteinfall auf ein sehr kleines Gebiet des lichtempfindlichen Bereiches ist, in dessen Halbleitermaterial gespeichert wird. Die in dem entsprechenden Abschnitt des lichtempfindlichen Bereiches, d. h. des die Strahlung aufnehmenden Bereiches, angesammelte Ladung wird aufeinanderfolgend zu dem Ausgangsanschluß durch die Wirkung des Obergangstores und des Schieberegisters übertragen. Hierdurch wird es möglich, die Helligkeitsverteilung des Bildes, welches auf dem lichtempfindlichen Bereich des CCD-Speichers gebildet ist, als zeitlich aufeinanderfolgende Signale herauszuführen.

In dem vorliegenden Beispiel zeigen die in Fig.3{c) dargestellten CCDa- und CCDb-Speicher die Hauptbe- ω reiche eines CCD-Speichers einschließlich des lichtempfindlichen Bereichs, des Halbleiterbereichs und des Obertragungstores. Das Schieberegister wirkt auf den obenbeschriebenen Bereich derart ein, daß man zeitlich aufeinanderfolgende Signale erhält Die Einstellung der Abbildung in die geeignetste Lage, d h. die optimale Scharfeinstellung, wird durch Maßnahmen vorgenommen, welche im folgenden unter Verwendung der zeitlich aufeinanderfolgenden Signale noch näher beschrieben werden. Es ist jedoch auch möglich, einen photoelektrischen Wandler wie eine BBD-Eimerkettenschaltung bei der Konstruktion in derselben Weise wie im vorstehenden Beispiel zu verwenden.

F i g. 4 zeigt Beispiele der Wellenformen von zeitlich aufeinanderfolgenden Signalen des Ausgangssignals von jedem der photoelektrischen Wandler, welche man entsprechend den Ausführungen zu den F i g. 2 und 3 erhält. Die Ordinate von F i g. 4 gibt die Größe des Ausgangssignals in Abhängigkeit von der auf der Abszisse aufgetragenen Zeit wieder. F i g. 4(a) zeigt den Fall, daß jeder photoelektrische Wandler sehr klein ist, so daß die Änderung des Ausgangssignals als im wesentlichen kontinuierliche Kurve wiedergegeben wird. Die Kurven A und Bin Fig.4(a) zeigen die Phasendifferenz zwischen den Wellenformen der beiden Ausgangssignale, welche aufgrund dzr relativen Verschiebung der beiden Bilder erzeugt werden, wenn obiges Abtastverfahren bezüglich der Gruppen 5 und 6 der photoelektrischen Wandler von F i g. 1 durchgeführt wird. Da Größe und Richtung der relativen Verschiebung der beiden Phasen in Größe und Richtung der relativen Verschiebung der beiden Bilder entsprechen, läßt sich eine automatische Scharfeinstellung mittels einer Schaltung erreichen, wie sie im folgenden noch näher beschrieben wird, sowie auch mittels der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei die obenerwähnte Phasendifferenz in den Wellenformen verwendet wird. Die Größe der photoelektrischen Wandler kann jedoch im praktischen Falle nicht unendlich klein gewählt werden. Die Wellenform des durch den Abtastvorgang erhaltenen Ausgangssignals nimmt daher eine Gestalt an, bei der eine Vielzahl von Impulsen mit einer geringen Breite miteinander verbunden ist Zur Vereinfachung der darauf folgenden Signalverarbeitung wird das Ausgangssignal einer Abtasthalteschaltung (sample hold circuit) derart zugeführt, daß es in ein halbkontinuierliches Signal umgeformt wird, dessen Wellenform in Fig. 4(b) dargestellt ist. In F i g. 4(b) ist jedoch lediglich die Wellenform des Ausgangssignals dargestellt, das von einer der Gruppen der photoelektrischen Wandler erhalten wird.

F i g. 5 zeigt den Aufbau einer Schaltung, welche eine automatische Scharfeinstellung ermöglicht, wenn der Aufbau oder das Verfahren gemäß den F i g. 1,2,3 und 4 verwendet wird. Mit den Bezeichnungen OSL, D, PAa, PAb und SR werden die gleichen Teile mit derselben Wirkung wie in Fig.3{b) bezeichnet Die Ausgangssignale von den Gruppen PAa, PAb der photoelektrischen Wandler weisen die Wellenformen der Signale auf, welche in Richtung und Größe der Relatiwerschiebung der auf diesen Gruppen der photoelektrischen Wandler erzeugten Bilder entsprechen, beispielsweise entsprechend F i g. 4(a). Die Ausgangssignale der photoelektrischen Wandler werden jedoch in diesem Falle in geeigneten Zeitintervallen wiederholt abgetastet, so daß die in der oben beschriebenen Weise erzeugten Wellenformen ebenfalls wiederholt entstehen.

Diese Ausgangssignale werden von Verstärkern Aa, Ab verstärkt und anschließend Abtasthalteschaltungen Ha, Hb als deren Eingangssignale zugeführt Die Ausgangssignale der Abtasthaiteschaltungen stellen Signale der in Fig.4(b) gezeigten Wellenformen dar. Zur Entfernung der stufenartigen feinen Änderungen in diesen Signalen werden sie durch Tiefpaßfilter LPFa und LPFb hindurchgeführt, so daß die Wellenformen geglättet werden. Diese beiden modifizierten Signale werden einer Phasen-Vergleichsschaltung FD als Eingangssignale

zugeführt. Die Eingangssignale der Phasen-Vergleichsschaltung FD sind zwei Signale, welche eine Phasendifferenz aufweisen. Diese Phasendifferenz entspricht in Größe und Richtung der Relatiwerschiebung der beiden auf den beiden Gruppen S und 6 der photoelektri- sehen Wandler erzeugten Bilder, wie dies bereits oben erwähnt wurde. Die Ausgangssignals werden daher in ein Gleichstromsignal umgewandelt, das hinsichtlich Vorzeichen und Größen der obenerwähnten Phasendifferenz entspricht Dieses Ausgangssignal wird von ei- nem Verstärker A verstärkt, so daß es einem Servomotor M zugeführt werden kann.

Durch die Signalaufbereitung in der oben beschriebenen Weise werden somit zwei Sätze von zeitlich aufeinanderfolgenden Signalen der entsprechenden photo- is elektrischen Wandler, welche durch ein elektrisches Abtasten der beiden Gruppen der photoelektrischen Wandler erhalten werden, verstärkt und von der Abtasthäitcschaiiüiig festgehalten und in ihren Weilenförrneri verstärkt. Anschließend werden die Phasen der beiden Signale, welche eine Phasendifferenz aufweisen, die der Relativverschiebung der beiden auf den beiden Gruppen der photoelektrischen Wandler erzeugten Bilder entspricht miteinander verglichen, so daß man ein Gleichstromsignal erhält, welches in Größe und Riehtung der Phasendifferenz entspricht wobei das erhaltene Gleichstromausgangssignal eine weitere Verstärkung erfährt Von diesem verstärkten Ausgangssignal wird der Servomotor angetrieben. Es ist somit möglich, die Relatiwerschiebung der beiden auf den beiden Gruppen der photoelektrischen Wandler erzeugten Bilder dadurch auf Null zu vermindern, daß durch die Drehung des Servomotors die Objektivlinse 2 eine Feinverstellung erfährt Auf diese Weise wird es möglich, die automatische Scharfeinstellung durchzuführen. Der Abstand des auf diese Weise gemessenen Objekts läßt sich leicht ablesen, indem man beispielsweise eine Entfernungsskala mit der Feineinstellungsbewegung der Objektivlinse 2 von F i g. 1 koppelt auch wenn dies im einzelnen hier nicht dargestellt ist Es ist auch möglich, das Bild des Objekts zu allen Zeiten exakt auf die Filmebene durch eine photographis-Jhe Aufnahmeoptik 11 zu fokussieren, welche mit der Objektivlinse 2 gekoppelt ist Hierdurch gelingt es, eine automatische Scharfeinstellung durchzuführen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Fokussiereinrichtung mit einem optischen MeB-system mit zwei im Abstand voneinander angeord- neten Meßobjektiven, die zum Erzeugen von zwei Abbildungsmustern des gleichen Gegenstands auf jeweils einer ersten und einer zweiten Gruppe von mehreren photoelektrischen Wandlerelementen derart angeordnet sind, daß die relative Lage der Stellen, an denen die beiden Abbildungsmuster jeweils erzeugt werden, zumindest entsprechend dem Abstand zwischen den Meßobjektiven und dem angemessenen Gegenstand seitlich verändert werden kann, wobei die Ausgangssignale jedes photoelektrisehen Wandlerelements der beiden Gruppen einer Signalverarbeii.ungseinrichtung zugeführt werden und das die Phasenbeziehung zwischen den beiden Abbildungsmuirtern auf den beiden Gruppen der photoelektrachen Wandlerelemente darstellende Ausgangssignai der Signaiverarbeitungseinrichtung einer zum Verstellen der Fokussierung dienenden Verstelleinrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gruppen (5 und 6 in F i g. 1) von photoelekuischen Wandlerelementen (PAa und PAb bzw. OCDfL und CCDb) zusammen mit einer elektronischen, zeitseriellen Ausgangssteuereinrichtung (SR), die mit den Wandlerelementen (PAa und PAb bzw. CCDa und CCDb) gekoppelt und durch die Zeitsteuerimpulse einer Zeittaktquetc (OSL, D) so angesteuert ist, daß sie die Ausgangssignale df WandWrelemente (PAa und PAb bzw. CCDa und CCDb) in einer vorbestimmten Reihenfolge zeitlich nacheinander an dem mit der Signalverarbeitungseinrichtung (Aa, Ha, LPFa und Ab, Hb, LPFb sowie FD) verbundenen Ausgang (OUTa, OUTb) bereitstellt, zu einer elektronischen Abtastanordnung zusammengefaßt sind, daß die elektronische Abtastanordnung relativ zu dem optischen Meßsystem (1 und 2 in F i g. 1) so angeordnet ist, daß die photoelektrischen Wandlerelemente (PAa und PAb bzw. CCDa und CCDb) räumlich längs einer Linie aufgereiht sind, in der die relative Lage der einander entsprechenden Stellen der beiden Abbildungsmuster veränderbar ist, und gleich- zeitig Anteile der beiden Abbildungsmuster eingangsseitig aufnehmen und somit mit einem einzigen Abtastzyklus zwei einander zugeordnete Ausgangssignalfolgen ausgangsseitig abgeben, die jeweils die beiden Abbildungsmuster angeben und eine elektrisehe Phasenbeziehung zueinander haben, die mit der räumlichen Phasenbeziehung zwischen den beiden Abbildungsmustern auf den beiden Gruppen (5 und 6 in Fig. 1) von photoelektrischen Wandlerelementen (PAa und PAb bzw. CCDa und CCDb) überein- stimmt, und daß die Signalverarbeitungseinrichtung (Aa, Ha, LPFa und Ab, Hb, LPFb sowie FD) eine Phasenprüfeinrichtung (FD) aufweist, die die Größe und die Richtung der Phasenabweichung des einen gegenüber dem anderen der beiden zusammengehörigen Ausgangssignale erkennt und in das zum Verstellen der Fokussierung dienende Verstellsignal umwandelt (F ig. 3).

2. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssteuereinrichtung (SR) eim impulsgesteuertes Schieberegister aufweist, über das die Umschaltung von jeweils einem vorhergehenden auf das nachfolgende photoelektrische

Wandlerelement (5 bzw. 6) erfolgt (F i g. 3).

3. Fokussiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als photoelektrische Wandlerelemente ladungsgekoppelte Speicher (CCDa, CCDb) oder Eimerkettenschaltungen vorgesehen sind (F i g. 3).