DE2410681A1

DE2410681A1 - Automatische fokussiervorrichtung

Info

Publication number: DE2410681A1
Application number: DE2410681A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Dr Lermann; Alois Rieder; Stefan Vogt
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1974-03-06
Filing date: 1974-03-06
Publication date: 1975-09-11
Also published as: ATA89575A; AT353095B; CH580824A5; JPS5193238U; US3988747A; JPS572967Y2

Description

AGFA-GEVAERT AKT} E]K-ESELLSCHArT

Leverkusen 10-vF-hf

PF 827/MF I337

Automatische Fokussiervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine automatische Fokussiervorrichtung für eine fotografische oder kinematografisch^ Kamera mit einem durch eine elektrische Verstelleinrichtung zwischen einer Nah- und einer Ferneinstellung verstellbaren Objektiv, mit einer hinter dem Objektiv angeordneten, um eine kamerafeste Achse mit einer vorgegebenen Frequenz schwenkbaren optischen Abtasteinrichtung und mit einer die Verstelleinrichtung im Sinne einer entfernungsabhängigen richtigen Einstellung des Objektivs beeinflussenden, lichtempfindliche Empfänger aufweisenden elektronischen Steuervorrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Fokussiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in einfacher Weise beim Ausrichten der Kamera auf einsn aufzunehmenden kontrastreichen Gegenstand die richtige Einstellung des Objektives ermöglichen soll.

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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine den optischen Strahlengang in zwei Strahlengänge aufteilende Umlenkvorrichtung vorgesehen ist, wobei in jedem Strahlengang eine Blende mit nachgeschaltetem lichtempfindlichen Empfänger angeordnet ist, daß der Abstand der einen Blende von der Objektivebene um einen vorgegebenen Betrag kleiner und der Abstand der anderen Blende von der Objektivblende um den gleichen Betrag größer als der Abstand der Filmebene von der Objektivblende ist, daß jedem lichtempfindlichen Empfänger eine Differenziervorrichtung in Verbindung mit einer Speichervorrichtung nachgeschaltet ist und daß die Differenziervorrichtungen mit einem den Stromkreis der Verstelleinrichtung steuernden Vergleichsstufe verbunden sind. Bei nicht richtig eingestelltem Objektiv weisen die differenzierten Signale unterschiedliche Größen auf, so daß infolge der am Differenzverstärker vorhandenen Differenzspannung der elektrische Antrieb für die Objektivverstellung eingeschaltet ist. Bei richtig eingestelltem Objektiv sind in den Ebenen der beiden Blenden Bilder gleicher Unscharfe vorhanden, so daß die differenzierten Signale gleiche Amplituden aufweisen, was zur Folge hat, daß die an der Vergleichsstufe anliegende Differenzspannung gleich Null ist. Demzufolge ist der elektrische Antrieb stromlos. In

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vorteilhafter Weise wird durch die beiden lichtempfindlichen Empfänger der gleiche Bildausschnitt bewertet.

Gemäß weiterer Ausbildung ist mit der Speichervorrichtung eine deren Ladeverhalten mittels von der optischen Abtasteinrichtung abgeleiteter Steuerimpulse steuernde Schaltvorrichtung verbunden, wobei die Dauer der Steuerimpulse so gewählt ist, daß aus dem gesamten Abtastwinkelbereich jedes Abtastschrittes der optischen Abtasteinrichtung ein gegenüber diesem kleinerer Nutzwinkelbereich ausgenutzt wird. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß nur ein kleiner Bildwinkelbereich zur Steuerung bzw, Regelung ausgenutzt wird, so daß die Gefahr von Fehleinstellungen des Objektivs vermieden ist.„

Gemäß weiterer Ausbildung weist die Schaltvorrichtung eine in Reihe zur Speichervorrichtung befindliche Schaltstufe auf, die innerhalb des Nutzwinkelbereiches durchgesteuert und außerhalb des Nutzwinkelbereiches gesperrt ist. Somit wird die Gefahr der Speicherung von Störimpulsen weitgehend beseitigt.

Anstelle oder zuzüglich zu einer solchen in Reihe zur Speichervorrichtung befindlichen Schaltstufe weist die Schaltvorrichtung eine weitere, parallel zur

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Speichervorrichtung befindliche Schaltstufe auf, die innerhalb des Nutzwinkelbereiches der optischen Abtasteinrichtung gesperrt und außerhalb desselben durchgesteuert ist. Wird mittels der Speichervorrichtung der Spitzenwert der Signalspannung gespeichert, so wird durch diese Sehaltstufe gewährleistet, daß sich die Speichervorrichtung am Ende des Nutzwinkelbereiches entlädt, um bei einem folgenden Signal für eine weitere Aufladung bereit zu sein. Außerdem werden mittels dieser Schaltstufe störende Signale abgeleitet.

In vorteilhafter Weise ist zwischen jedem lichtempfindlichen Empfänger und der zugeordneten Differenziervorrichtung ein Regelverstärker vorgesehen, dessen Verstärkungsfaktor durch einen Lichtfühler im Sinne einer Vergrößerung des Verstärkungsfaktors bei abnehmender Umgebungshelligkeit veränderbar ist. Hierdurch ist der Vorteil gegeben, daß auch bei geringer Umgebungshelligkeit eine Einstellung des Objektivs erfolgen kann«

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist jede Differenziervorrichtung einen Operationsverstärker auf, in dessen invertierender Eingangsverbindung jeweils ein Differenzierkondensator angeordnet ist, wobei der Differenzierwiderstand zwischen dem Ausgang des Operationsverstärker und seinem invertierenden Eingang angeordnet ist und wobei dem Operationsverstärker eine

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Gleichrichteranordnung sowie ein Speicherkondensator nachgeschaltet sind_a

In vorteilhafter Weise ist die parallel zum Speicherkondensator vorgesehene Schaltstufe durch eine Impulsvorrichtung betätigbar, die mit der optischen Abtastvorrichtung, insbesondere mit einem schwenkbaren Spiegel oder Prisma, verbunden ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in den Figuren 1 und 2 dargestellter-Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen;

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.

Gemäß der Figur 1 ist mit 1 ein verstellbares Objektiv bezeichnet, das über getriebliche Mittel 2 durch einen Gleichstrommotor 3 verstellbar ist. Der Motor 3 befindet sich im Ausgangskreis eines Differenzverstärkers

Der dem Differenzverstärker 4 abgewandte Anschluß des Gleichstrommotors 3 ist mit dem Abgriff zwischen zwei Batterien 5 und 6 verbunden.

Hinter dem Objektiv 1 ist mit 7 ein schwenkbarer Spiegel

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angedeutet, der in der gezeigten Stellung den optischen Strahlengang 8 auf eine Filmbühne umlenkt. Wird der Spiegel 7 in Pfeilrichtung A geschwenkt, so gelangt der optische Strahlengang 8 zu einem in Pfeilrichtung B rotierenden Prisma 10. Das Prisma 10 ist über eine mechanische Verbindung 11 mit einem Gleichstrommotor 12 verbunden, in dessen Stromkreis ein Widerstand I3, ein Schalter Ik und eine Batterie 15 angeordnet sind. Eine weitere mechanische Verbindung l6 führt vom Prisma 10 zu einer Impulsscheibe I7. Mittels des Prismas 10 wird der Strahlengang im Takt der Frequenz des Prismas 10 einem halbdurchlässigen Spiegel l8 zugeführt, von dem aus ein Strahlenbündel 19 zu einer Blende 20 und ein zweites Strahlenbündel 21 zu einer Blende 22 gelangt.

Die Blenden 20 und 21 sind so angeordnet, daß der Abstand zwischen der Blende 22 und der Ebene des Objektivs 1 um einen vorgegebenen Betrag kleiner und der Abstand zwischen der Blende 20 und der Ebene des Objektivs 1 um den gleichen Betrag größer als der Abstand zwischen der Filmbühne 9 und der Ebene des Objektivs 1 ist. Bezogen auf die Filmbühne 9 sind also die Blenden 20 und 22 abstandsmäßig vor und hinter der Filmbühne 9 angeordnet. Hinter der Blende 22 befindet ,sich ein Fotoelement 23₅ das über einen Widerstand 24 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 25 verbunden ist. Der Ausgang des

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Operationsverstärkers 25 ist über einen dem Außenlicht ausgesetzten Fotowiderstand 26 mit dem invertierenden Eingang verbunden. Des weiteren ist der Ausgang des Operationsverstärkers 25 über einen Differenzierkondensator 27 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 28 verbunden, dessen Ausgang über einen Differenzierwiderstand 29 mit dem invertierenden Eingang verbunden ist. Vom Ausgang des Operationsverstärkers 28 führt über einen Gleichrichter JO eine Verbindung zum nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 31» Ein Speicherkondensator ist mit

32 und ein diesem parallel geschalteter Transistor mit

33 bezeichnet«, Der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 31 ist durch einen zwei Widerstände 3^ und 35 aufweisenden Spannungsteiler bestimmt. Vom Ausgang des Operationsverstärkers 3I führt eine Verbindung zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 4.

Hinter der Blende 20 ist ein Fotoelement 5 angeordnet, das über einen Widerstand 36 mit dem invertierenden Eingang eines dem Operationsverstärker 25 entsprechenden Operationsverstärkers 37 verbunden« Ein dem Fotowiderstand 26 entsprechender Fotowiderstand ist mit 38, ein dem Differenzierkondensator 27 entsprechender Differenzierkondensator mit 391 ein dem Operationsverstärker 28 entsprechender Operationsverstärker mit 40, ein dem Differenzierwiderstand 29 entsprechender Widerstand mit 41, ein dem Gleichrichter 30 entsprechender Gleichrichter mit 42,

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ein dem Speicherkondensator 32 entsprechender Speicherkondensator mit 43j ein dem Transistor 33 entsprechender Transistor mit 44, ein dem Operationsverstärker 31 entsprechender Operationsverstärker mit 45 und ein dem Spannungsteiler 34,35 entsprechender Spannungsteiler mit 46,47 bezeichnete

Die Transistoren 33 und 44 werden durch eine Impulsschalt stufe 48 angesteuert, die mit einem Steuerkontakt 49 in Verbindung steht, welcher mit der Impulsscheibe zusammenarbeitet. Die Durchsteuerungsdauer der Transistoren 33 und 34 ist einem Nutzwinkel des Prismas 10 zugeordnet, der kleiner ist als der durch die Kanten 10a und 10b mit der Drehachse 10c gebildete Winkel=,

Die Funktionsweise ist nun folgendes

Es wird angenommen, daß das Objektiv 1 eine solche Stellung aufweist, daß sich ein aufzunehmender kontrastreicher Gegenstand in der Ebene der Blende 22 scharf abbildet, während die Abbildung dieses Gegenstandes in der Ebene der Blende 20 unscharf ist. Während der Drehung des Prismas 10 in Pfeilrichtung B wird das Bild des kontrastreichen Gegenstandes impulsweise in den Ebenen der Blenden 20 und 22 abgebildet. Die Impulsfrequenz ist durch die Drehzahl des Motors 12 bestimmt. Da sich in der angenommenen Weise die Blende 22 im Brennpunkt des Objektivs 1 befindet, erhält das Fotoelement 23 einen flankensteilen Lichtimpuls. Dieser wird nach seiner

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von der Umgebungshelligkeit abhängigen Verstärkung im Operationsverstärker 25 und nach seiner anschließenden Differenzierung dem Speicherkondensator 32 zugeführt. Die gespeicherte Spannung liegt als Gleichspannung am einen Eingang des Differenzverstärkers 4 an»

Da sich die Blende 20 außerhalb der Schärfeebene des Objektivs 1 befindet, wird infolge der Unscharfe das Fotoelement 5 durch einen Lichtimpuls beeinflußt, dessen mittlere Anstiegsflanke eine geringere Steigung aufweist, als die des im Fotoelement 23 erzeugten Impulses. Demzufolge weist der differenzierte und im Kondensator 43 gespeicherte Impuls eine geringere Größe auf. Infolge der Spannungsdifferenz zwischen den beiden Eingängen des Differenzverstärkers 4 ist der Ausgangskreis desselben durchgesteuert. Die nichtdargestellten Schaltungsteile der Endstufe des Differenzverstärkers 4 weisen ein Kippstufenverhalten auf, so daß in Abhängigkeit von der Polarität der zwischen den beiden Eingängen des Differenzverstärkers 4 anliegenden Spannung der Ausgang desselben entweder mit dem Pluspol der Batterie 5 oder mit dem Minuspol der Batterie 6 verbunden ist. Demzufolge wird der Gleichrichtermotor 3 entweder in der einen oder in der anderen Richtung in Drehung versetzt. Das Objektiv 1 wird mittels des Motors 3 auf den aufzunehmenden

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kontrastreichen Gegenstand eingestellt. Ist das Objektiv 1 auf den aufzunehmenden Gegenstand richtig eingestellt, weisen die differenzierten Signale gleiche Amplituden auf, so daß die Differenzspannung zwischen den beiden Eingängen des Differenzverstärkers 4 nahezu gleich Null ist. Die Folge ist, daß der Motor 3 stromlos ist und das Objektiv 1 seine eingenommene Stellung beibehält.

Die Operationsverstärker Jl und 45 bewirken, daß die sehr hohen und gleich großen Eingangswiderstände der nicht invertierenden Eingänge ein ungleiches Entladeverhalten der Speicherkondensatoren 32 und 43 verhindern.

Während der Einstellbewegung des Objektivs 1 wird bei jedem Lichtimpuls auf den Fotoelementen 23 und 5 mittels der Impulsscheibe I7 der Impulsschalter 49 geöffnet und wieder geschlossen. Über die Impulsstufe 48 werden am Ende jedes Lichtimpulses die Transistoren 33 und 44 kurzzeitig durchgesteuert, so daß sich die Speicherkondensatoren 32 und 43 über die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren entladen können. Somit wird erreicht, daß die Einstellbewegung des Objektivs 1 nach jedem Lichtimpuls kontrolliert wird.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 sind die den Teilen gemäß Figur 1 entsprechenden Teile mit gleichen

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Bezugszeichen versehen. Zur Unterscheidung weisen die Bezugszeichen Indizes auf. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 werden durch die Impulsscheibe 17' zwei Schalter 50 und 5I betätigt, wobei der Schalter 50 mit einer im Ausgangskreis des Operationsverstärkers 28° befindlichen Schaltstufe 52 und mit einer im Ausgangskreis des Operationsverstärkers 4O' befindlichen weiteren Schaltstufe 53 verbunden ist. Mittels des Schalters 5I ist parallel zum Speicherkondensator 32' ein Widerstand ^k und parallel zum Speicherkondensator 43' ein Widerstand ^^ schaltbar. Im geschlossenen Zustande des Schalters 50 sind die Schaltstufen 52 und 53 gesperrt, so daß die Speicherkondensatoren 32' und 43' von den Fotoelementen 22' und 5' entkoppelt sind. Dieser Zustand ist dann gegeben, wenn der Nutzwinkelbereich des Prismas 10' überschritten ist« Bei geschlossenem Schalter 5I erfolgt eine Entladung der Speicherkondensatoren 22' und 43' über ihre Widerstände 5^ und 55·

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Claims

AGFA-GEVAERT AKTIENGESELLSCHAFT 5, März Wh Leverkusen 10-vF-hf PF 827/MF 1337 Ansprüche

1. Automatische Fokussiervorrichtung für eine fotografische oder kinematografische Kamera mit einem durch eine elektrische Verstelleinrichtung zwischen einer Nah- und einer Ferneinstellung verstellbaren Objektiv, mit einer hinter dem Objektiv angeordneten, um eine kamerafeste Achse mit einer vorgegebenen Frequenz schwenkbaren optischen Abtasteinrichtung und mit einer die Verstelleinrichtung im Sinne einer entfernungsabhängigen richtigen Einstellung des Objektivs beeinflussenden, lichtempfindliche Empfänger aufweisenden elektronischen Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine den optischen Strahlengang (8) in zwei Strahlengänge (19_f2l) aufteilende Umlenkvorrichtung (l8) vorgesehen ist, wobei in jedem Strahlengang eine Blende (22 bzw» 20) mit nachgeschaltetem lichtempfindlichen Empfänger ( bzw., 23) angeordnet ist, daß der Abstand der

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einen Blende (22) von der Objektivebene um einen vorgegebenen Betrag kleiner und der Abstand der anderen Blende (20) von der Objektivebene um den gleichen Betrag größer als der Abstand der Filmebene (9) von der Objektivebene ist, daß jedem lichtempfindlichen Empfänger (" bzw. ) eine Differenziervorrichtung (27,28,29 bzw. 39,40,4l) in Verbindung mit einer Speichervorrichtung (32 bzw» 43) nachgeschaltet ist und daß die Differenziervorrichtung mit einem den Stromkreis der Verstelleinrichtung steuernden Vergleichsstufe (4) verbunden sind.

2. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Speichervorrichtung (32, 43 bzw. 32*,43') eine deren Ladeverhalten mittels von der optischen Abtasteinrichtung (10 bzw. 10') abgeleiteter Steuerimpulse steuernde Schaltvorrichtung (33»48,49) verbunden ist, wobei die Dauer der Steuerimpulse so gewählt ist, daß aus dem gesamten Abtastwinkelbereich jedes Abtastschrittes der optischen Abtasteinrichtung ein gegenüber diesem kleinerer Nutzwinkelbereich ausgenutzt wird.

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3· Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das die Schaltvorrichtung eine in Reihe zur Speichervorrichtung (32' bzw. 43') befindliche Schaltstufe (52,53) aufweist, die innerhalb des Nutzwinkelbereiches durchgesteuert und außerhalb desselben gesperrt ist.

4. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung eine parallel zur Speichervorrichtung (32 bzw. 32') befindliche Schaltstufe (33 bzw. 44) aufweist, die innerhalb des Nutzwinkelbereiches der optischen Abtasteinrichtung gesperrt und außerhalb desselben durchgesteuert ist.

5. Automatische Fokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem lichtempfindlichen Empfänger (23 bzw. 35) und der zugeordneten Differenziervorrichtung (27,28,29 bzw. 39,4θ,4ΐ) ein Regelverstärker (24, 25,26 bzw. 36,37,38) vorgesehen ist, dessen Verstärkungsfaktor durch einen Lichtfühler im Sinne einer Vergrößerung der Verstärkungsfaktor bei abnehmender Umgebungshelligkeit veränderbar ist.

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6. Automatische Fokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Differenziervorrichtung einen Operationsverstärker (28 bzw. 4o) aufweist, in dessen invertierender Eingangsverbindung jeweils ein Differenzierkondensator (27 bzw. 39) angeordnet ist, daß der Differenzierwiderstand zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers und seinem invertierenden Eingang angeordnet ist und daß dem Operationsverstärker eine Gleichrichteranordnung (30 bzw. 42) sowie ein Speicherkondensator (32 bzw. 43) nachgeschaltet sind.

7. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zum Speicherkondensator (32 bzw. 43) vorgesehene Schaltstufe (33 bzw. 44) durch eine Impulsvorrichtung (17»49,48) betätigbar ist, die mit der optischen Abtastvorrichtung (10), insbesondere mit einem schwenkbaren Spiegel oder Prisma, verbunden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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