DE2413677B1

DE2413677B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes eines Objektivs

Info

Publication number: DE2413677B1
Application number: DE19742413677
Authority: DE
Inventors: Tsukumo Tokio Nobusawa
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1974-03-21
Filing date: 1974-03-21
Publication date: 1975-07-31

Description

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht erforderlich, daß sich das photoelektronische Bauelement zur Ermittlung der den Fokussierungszustand des Objektivs wiedergebenden Fokussierungsinformation in der Fokussierungsebene befindet, da ein Punkt der Fokussierungskennlinie, z. B. der Punkt P' in Fig. 1A, ebenfalls einen spezifischen, von der Gestalt der Fokussierungskennlinie abhängigen und als Grundlage für eine entsprechende Messung geeigneten Wert besitzt, wenn sich der Maximalwert P in der
vorgesehenen Einstellebene (Filmebene) befindet. Das photoelektronische Bauelement kann deshalb in einer festen Entfernung von der vorgesehenen Fokussierebene auf der optischen Achse oder einem entsprechenden optischen Pfad des Objektivs angeordnet sein, d. h. an einer Stelle, die auf dem geneigten Teil der Fokussierungskennlinie liegt. Wenn eine derartige Position des photoelektronischen Bauelements als Bezugspunkt für die Messung dient, kann der genaue Fokussierungspunkt mit Hilfe eines spezifischen Frequenzdetektors ermittelt werden, der auf diejenige Frequenz abgestimmt ist, die der diesem speziellen Punkt der Fokussierungskennlinie eigenen Fokussierungsinformation entspricht, wobei diese Information dann vorliegt, wenn die Schärfenebene des Objektivs mit der vorgesehenen Einstellebene zusammenfällt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 angegeben.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch die im Patentanspruch 5 genannten Merkmale gekennzeichnet. Durch die Umwandlung des Ausgangssignals des im bildseitigen Strahlengang des Objektivs angeordneten photoelektronischen Bauelements in eine Wechselspannung werden die bekannten Schwierigkeiten und Nachteile vermieden, die einer Messung und Weiterverarbeitung von Gleichstromsignalen anhaften. Unter diesen sind besonders die starke Temperaturabhängigkeit und die Abhängigkeit von Schwankungen der Versorgungsspannung zu nennen.
Um den Einfluß von Schwankungen der Objekthelligkeit zu eliminieren, wird gemäß anderer Weiterbildungen der Erfindung vorgeschlagen, Kompensierungsschaltungen vorzusehen, die bei sich ändernder Objekthelligkeit entweder die Schwingungsfrequenz der durch die Fokussierungsinformation steuerbaren Oszillatorschaltung oder die Resonanz- bzw. Durchlaßfrequenz des Frequenzdetektors derart in Abhängigkeit von der Objekthelligkeit zu steuern, daß deren Einfluß kompensiert wird. Wenn der Frequenzdetektor beispielsweise ein Schwingkreis ist, kann dessen Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Objekthelligkeit beispielsweise dadurch verändert werden, daß eines der frequenzbestimmenden Elemente, insbesondere eine mit der Schwingkreiskapazität in Reihe geschaltete Kapazitätsdiode, von einer Steuerspannung beeinflußt wird, die von einem photoelektronischen Bauelement zur Messung der Objekthelligkeit abgeleitet ist.
Die von dem photoelektronischen Bauelement zur Messung der Objekthelligkeit abgeleitete Steuerspannung bzw. ein entsprechender Steuerstrom kann jedoch auch zur Speisung einer Antriebsvorrichtung verwendet werden, mit deren Hilfe eine Blendenvorrichtung betätigt wird, die zur Dosierung der auf die im bildseitigen Strahlengang des Objektivs zur Ermittlung der Fokussierungsinformation angeordneten Photoelemente auftreffenden Lichtmenge dient.
Der Frequenzdetektor, der in seiner einfachsten Form als Parallelschwingkreis ausgebildet ist, kann gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung auch ein abgestimmter Verstärker sein. Die Vorteile eines solchen abgestimmten Verstärkers sind allgemein bekannt: Es werden keine Induktivitäten als frequenzbestimmende Bauelemente benötigt, die Selektionsschärfe ist sehr groß, die Anordnung ist leicht als integrierte Schaltung auszuführen.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird die Oszillatorschwingung, deren Frequenz für den Fokussierungszustand des Objektivs kennzeichnend ist, einem Frequenz-Amplitudenumwandler zugeführt. In diesem wird die Frequenzänderung in eine entsprechende Amplitudenänderung umgewandelt, deren Maximum (oder Minimum) leicht ermittelt werden kann. Die Verwendung eines derartigen Frequenz-Amplitudenumwandlers führt zu einer besonders fehlerfreien Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes, verbunden mit großer Meßempfindlichkeit.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung dient die von dem im bildseitigen Strahlengang angeordneten photoelektronischen Bauelement zur Messung der Fokussierungsinformation abgegebene Ausgangsspannung zur Steuerung eines nichtlinearen Schaltelements, z. B. eines in einem entsprechenden Bereich seiner Kennlinie betriebenen Feldeffekttransistors, das als frequenzbestimmendes Glied des Oszillators dient.
Durch die Nichtlinearität des gesteuerten Schaltelements ergibt sich eine Spreizung des Frequenzbandes in der Nachbarschaft der der genauen Fokussierung entsprechenden Frequenz, wodurch die Meßgenauigkeit und -empfindlichkeit erhöht werden.
Einer anderen Weiterbildung der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Richtungssinn der Fehlereinstellung ermittelt, also feststellt, ob die Schärfenebene des Objektivs vor oder hinter der Bildebene liegt, und die sich deshalb nicht nur zur einfachen Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes eignet, sondern auch eine automatische Nacheinstellung des Objektivs bei sich änderrlder Objektentfernung ermöglicht. Bei dieser Weiterbildung ist das photoelektronische Bauelement in einer Position angeordnet, die einem Punkt auf dem geneigten Teil der Fokussierungskennlinie entspricht, der als Bezugspunkt für die Messung dient. Die diesem Punkt entsprechende Fokussierungsinformation wird ebenso wie bei den übrigen Verkörperungen der Erfindung in eine Oszillatorschwingung entsprechender Frequenz umgewandelt.
Diese Oszillatorschwingung wird zwei Schwingkreisen zugeführt, deren Resonanzfrequenzen symmetrisch zu beiden Seiten der dem genauen Fokussierungspunkt entsprechenden Oszillatorfrequenz liegen. Sodann werden die Ausgangsspannungen der beiden Schwingkreise gemessen und, vorzugsweise in einer Brückenschaltung, miteinander verglichen. Die Antriebsvorrichtung, die vorzugsweise ein Servomotor ist, kann beispielsweise im Diagonalzweig dieser Brückenschaltung angeordnet sein, so daß sie bei dem alternativen Wirksamwerden eines der Schwingkreise alternativ in einer von zwei Richtungen erregt wird.
Die Wirkungsweise dieser Verkörperung der Erfindung kann dadurch verbessert werden, insbesondere kann die Selektionsschärfe und damit die Meßempfindlichkeit dadurch gesteigert werden, daß die im Resonanzfall an einem der beiden Schwingkreise auftretende Resonanzspannung ein steuerbares Schaltmittel erregt, das den jeweils anderen Resonanzkreis unwirksam schaltet. Damit wird bewirkt, daß die Resonanzkurven der beiden Schwingkreise bei der an sich erwünschten engen Nachbarschaft der beiden Resonanzfrequenzen einander überlagern und eine Summenkurve bilden, die ein flaches Maximum bzw.
eine nur geringe Einsattelung an der Stelle der Mittenfrequenz besitzt.
Im folgenden sei die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert: F i g. 1 zeigt den Verlauf des Innenwiderstandes eines CdS-Photowiderstandes in Abhängigkeit von der Verschiebung des Objektivs. Diese Kurve wird als Fokussierungskennlinie bezeichnet; Fig. 2 ist die Resonanzkurve eines Schwingkreises; F 1 g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel dei Erfindung.
bei der ein Schwingkreis als Frequenzdetektor dient; F i g .4 und 5 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen der Einfluß von Schwankungen der Objekthelligkeit kompensiert wird; Fig.6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem als Frequenzdetektor ein abgestimmter Verstärker verwendet ist; Fig.7 zeigt neben einer Fokussierungskurve die Abhängigkeit der Oszillatorfrequenz von der Verschiebung des Objektivs. Diese Darstellung dient zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6; Fig.8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem als Oszillator eine LC-Oszillatorschaltung verwendet ist; F 1 g. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Tiefpaßfilter als Frequenz-Amplituden-Umwandler zur Frequenzmessung dient; Fig. 10 zeigt einerseits die Durchlaßkurve des Tiefpaßfilters und veranschaulicht andererseits den Vorgang der Frequenz-Amplituden-Umwandlung; F i g. 11 zeigt ein Hochpaßfilter, das als Frequenz-Amplituden-Umwandler verwendbar ist; Fig. 12 zeigt die Durchlaßkurve des Hochpaßfilters und veranschaulicht ferner seine Wirkungsweise als Frequenz-Amplituden-Umwandler; F i g. 1 3a und 1 3b zeigen aktive Filterschaltungen, die ebenfalls als Frequenz-Amplituden-Umwandler Verwendung finden können; F 1 g. 14 zeigt eine Fokussierungskennlinie, an Hand derer die Wirkungsweise eines Frequenzdetektors erläutert wird, mit dessen Hilfe die Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes durch eine Frequenzspreizung in der Nachbarschaft der zu messenden Frequenz erleichtert wird; Fig. 15 zeigt die Schaltung eines mit einer Wienschen Kapazitätsbrücke ausgestatteten Oszillators; Fig. 16 zeigt die Frequenzverteilung in Abhängigkeit von der Objektivverschiebung; F i g. 17 zeigt auszugsweise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die erwähnte Frequenzspreizung durchgeführt wird; Fig. 18 zeigt eine Kennlinie, die die Abhängigkeit des Kanal-Widerstandes eines Feldeffekttransistors von der an der Gate-Source-Strecke-anliegenden Steuerspannung wiedergibt; Fig. 19 veranschaulicht die Frequenzspreizung bei dem in Fig. 17 dargestellten Ausführungsbeispiel; F 1 g. 20 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
bei dem - ausgehend von der in Fig. 17 dargestellten Schaltung - eine Schaltungsstufe zur Kompensation von Schwankungen der Objekthelligkeit vorgesehen ist; Fig.21 zeigt aus dem Kennlinienfeld eines Transistors die Abhängigkeit des Kollektorstromes von der Basis-Emitter-Spannung; Fig.22 zeigt eine Fokussierungskennlinie, die zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels mit automatischer Fokussierung dient; Fig.23 und 24 zeigen zwei entsprechende Ausführungsbeispiele der Erfindung; Fig.25A bis 25C schließlich veranschaulichen den Einfluß der Interferenz bei zwei Schwingkreisen, deren Resonanzfrequenzen nahe beieinanderliegen.
Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der mit einer gestrichelten Linie eingefaßte Schaltungsteil stellt eine als RC-Phasenschiebergenerator ausgebildete Oszillatorschaltung dar. In dieser ist der Kollektor eines Transistors 1 mit einem Anschluß eines Kondensators 2 verbunden, dessen anderer Anschluß mit einer Reihenschaltung von CdS-Photowiderständen 3, 4 und 5 in Verbindung steht. Diese Photowiderstände sind an beliebigen Punkten auf der optischen Achse eines Kameraobjektivs angeordnet. Die Reihenschaltung der Photowiderstände ist mit der Basis des Transistors 1 verbunden. Die Verbindungspunkte 6, 7 und 8 zwischen dem Kondensator 2 und dem Photowiderstand 3 bzw.
zwischen den Photowiderständen 3 und 4 bzw. zwischen den Photowiderständen 4 und 5 sind über Kondensatoren 9, 10 bzw. 11 mit der negativen Sammelleitung 12 verbunden. Der Emitter und die Basis des Transistors 1 sind über Widerstände 13 bzw. 14 ebenfalls mit der negativen Sammelleitung 12 verbunden. Mit 15 ist eine Gleichspannungsquelle bezeichnet, deren positiver Pol über Widerstände 16 und 17 mit dem Kollektor bzw. der Basis des Transistors 1 verbunden ist und deren negativer Pol über einen Schalter 18 mit der negativen Sammelleitung verbindbar ist.
Wenn die Widerstandswerte der CdS-Photowiderstände 3, 4 und 5 mit R und die Kapazität der Kondensatoren 9, 10 und 11 mit C bezeichnet wird, ergibt sich die Frequenz jeder Oszillatorschaltung als 1 YZRÜ Das Ausgangssignal der RC-Oszillatorschaltung OSC gelangt über den mit dem Kollektor des Transistors 1 verbundenen Kondensator 19 zu einem Wicklungsende der Spule 20, deren anderes Wicklungsende mit der negativen Sammelleitung 21 verbunden ist. Mit 21 ist ein Schwingkreis bezeichnet, der aus der Spule 22 und dem zu ihr parallelgeschalteten einstellbaren Kondensator 23 besteht. Ein Ende dieser Parallelschaltung ist mit der Basis eines Transistors 24 verbunden, das andere Ende führt zu der negativen Sammelleitung 12. Der Kollektor des Transistors 24 ist über einen Widerstand 25 mit der zu dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle 15 führenden positiven Sammelleitung 26 sowie mit der Basis eines Transistors 27 verbunden.
Der Emitter des Transistors 24 ist mit dem Schleifer 29 eines veränderbaren Widerstandes 28 verbunden, der zwischen die negative Sammelleitung 12 und die positive Sammelleitung 26 geschaltet ist. Der veränderbare Widerstand 28 ist so eingestellt, daß der Transistor 24 nur dann leitend wird, wenn sich der Schwingkreis 21 mit dem Ausgangssignal der Oszillatorschaltung in Resonanz befindet und sein Arbeitspunkt entsprechend eingestellt ist. Der Emitter des Transistors 27 ist direkt mit der positiven Sammelleitung 26 verbunden. Sein Kollektor steht über einen von einem Siebkondensator 23 überbrückten Gleichstromzweig mit der negativen Sammelleitung 12 in Verbindung. Dieser Gleichstromzweig umfaßt ein Anzeigeinstrument 30 zur Anzeige des genauen Fokussierungspunktes und einen Widerstand 31.
Im folgenden sei die Wirkungsweise bei der Messung des genauen Fokussierungspunktes beschrieben: Wenn der Schalter 18 des RC-Oszillators OSC geschlossen ist und das Kameraobjektiv verschoben wird und damit entsprechende Informationen über den Fokussierungszustand des einzustellenden Aufnahmeobjekts zu den Photowiderständen 3, 4 und 5 gelangen (wobei die Blendenöffnung konstant ist), ändert sich der Innenwiderstand der Photowiderstände 3, 4 und 5 in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kameraobjektivs in der in Fig. lA dargestellten Weise. Die RC-Oszillatorschaltung OSC beginnt mit einer Frequenz zu schwingen, die von den Kapazitäten der Kondensatoren 9, 10 und 11 abhängt. Die Ausgangsschwingung wird über den Kondensator 19 und die Spule 20 zu dem Schwingkreis 21 gekoppelt.
Wenn die Resonanzkurve des Schwingkreises 21 eine hinreichend große Güte Q aufweist und eine dementsprechend große Resonanzschärfe besitzt, wie dies in F i g. 2 schematisch dargestellt ist, und wenn der Schwingkreis 21 so eingestellt ist, daß seine Resonanzfrequenz mit derjenigen Frequenz des Oszillators übereinstimmt, die dem Innenwiderstand der CdS-Photowiderstände im Punkt P (Fig. 1A) entspricht, wobei diesem Punkt P eine Stellung des Objektivs zugeordnet ist, bei der sich dessen Fokussierebene mit dem Bezugspunkt für die genaue Fokussierung in Übereinstimmung befindet, entsteht die maximale Resonanzspannung an dem Schwingkreis 21 dann, wenn der genaue Fokussierungspunkt erreicht ist. Sobald dieser genaue Fokussierungspunkt verlassen wird, fällt die Resonanzspannung sehr stark ab. Die Resonanzspannung wird der Basis des Transistors 24 zugeführt und besitzt einen Wert, der größer ist als dessen durch den veränderbaren Widerstand 28 einstellbare Schaltspannung, so daß der Transistor 24 im Resonanzfall leitend wird. Seine Ausgangsspannung wird in dem Transistor 27 verstärkt und dem Meßinstrument 30 zur Anzeige des genauen Fokussierungspunktes zugeführt. Das Ansprechen des Meßinstruments 30 zeigt an, ob der genaue Fokussierungspunkt erreicht ist. Das Meßinstrument 30 zeigt eine Spannung (entsprechend den Punkten a" und b" in F i g . 2), die niedriger ist als die dem Resonanzpunkt Fdes Schwingkreises 21 entsprechende Spannung, wenn die Frequenz von der dem genauen Fokussierungspunkt entsprechenden Frequenz abweicht, wenn also beispielsweise die Einstellposition des Objektivs einer vorderen (Punkt a' in Fig.lA) oder einer hinteren (Punkt b' in Fig. 1A) Fehleinstellung entspricht. In diesem Fall kann die an dem Schwingkreis 21 auftretende Spannung den Transistor 24 nicht in seinen leitenden Zustand steuern.
Die Ausgangsspannung des Transistors 27 dient zur Ansteuerung eines (nicht dargestellten) Servomechanismus zur Verschiebung des Objektivs. Da die Resonanzspitze bei hinreichender Güte Q des Schwingkreises 21 sehr hoch ist, bereitet die Einstellung des Schaltpegels des Transistors 24 keine Schwierigkeiten.
Wenn der genaue Fokussierungspunkt in der vorstehend beschriebenen Weise unter Zuhilfenahme eines Resonanzkreises ermittelt wird und die Güte Q dieses Resonanzkreises so groß ist, daß sich eine entsprechend scharf ausgeprägte Resonanzkurve ergibt, erhält man im Resonanzpunkt eine Ausgangsspannung, die um den Faktor Q vergrößert ist. Dies erlaubt eine präzise Bestimmung des genauen Fokussierungspunktes und bietet einen wirksamen Schutz gegen Fehlmessungen, die durch den Einfluß von Rauscherscheinungen od. dgl. zustandekommen können. Da die RC-Oszillatorschaltung OSC und der Schwingkreis 21 kaum temperaturabhängig sind, wird die Meßgenauigkeit auch durch den Einfluß der Umgebungstemperatur nicht beeinträchtigt.
Es sei noch erwähnt, daß der Bezugspunkt für die Fokussierung, der bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Punkt P' in Fig. IA ist, auch der Punkt Psein kann.
Bei dem in F 1 g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ändert sich der Innenwiderstand der CdS-Photowiderstände praktisch nicht, wenn die Objekthelligkeit im wesentlichen konstant ist. Dementsprechend kann der präzise Fokussierungspunkt mit wiederholbarer Genauigkeit ermittelt werden, wenn die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 21 einmal eingestellt ist.
Die F i g. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes. In diesen und den folgenden Figuren sind dreistellige Bezugszeichen verwendet; während die erste Ziffer dieser Bezugszeichen für das jeweilige Ausführungsbeispiel kennzeichnend ist, bezeichnen die beiden letzten Ziffern die einzelnen Bauelemente. Dabei tragen Bauelemente, die dieselbe Funktion erfüllen, identische Ziffern in der zweiten und dritten Stelle ihres Bezugszeichens. Dementsprechend ist die mehrfache Beschreibung dieser Bauelemente nicht erforderlich.
In der Schaltung nach F i g.4 ist der Kollektor eines Transistors 133 mit der negativen Sammelleitung 112 verbunden. während seine Basis mit dem gemeinsamen Schaltungspunkt 137 einer aus einem Widerstand 136 und einem CdS-Photowiderstand 135 bestehenden Reihenschaltung in Verbindung steht. Diese Reihenschaltung ist zwischen die positive Sammelleitung 126 und die negative Sammelleitung 112 geschaltet.
Vor der Vorderseite des Photowiderstandes 135 ist eine Diffusionsscheibe 138 angeordnet. Diese läßt die vom Aufnahmeobjekt eintreffenden Objektstrahlen durchtreten und zerstreut sie. Der Photowiderstand 135 dient zur Messung der Objekthelligkeit.
Der Schwingkreis 121 besteht aus der Spule 122 und der Serienschaltung des einstellbaren Kondensators 123 und der Kapazitätsdiode 139. Die Spule 122 ist dieser Serienschaltung parallel geschaltet. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 123 und der Kapazitätsdiode 139 führt zu dem Schleifer 141 eines veränderbaren Widerstandes 134.
Die Änderung der Objekthelligkeit führt bei der in F i g.4 dargestellten Schaltung zu einer entsprechenden Änderung des inneren Widerstandes des Photowiderstandes 135. Objekthelligkeitsänderungen verändern auch die Schwingfrequenz, die die Information zur Fokussierung darstellt. Eine Verringerung der Objekthelligkeit führt zu einer Verringerung der Oszillatorfrequenz, so daß auch die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 121 zu erniedrigen ist Die Verringerung der Objekthelligkeit hat ein Anwachsen des Innenwiderstandes des Photowiderstandes 135 zur Folge, so daß der Kollektorstrom des Transistors 133 erniedrigt wird. Dies wiederum führt dazu, daß die an dem veränderbaren Widerstand 134 und damit an dessen Schleifer 141 auftretende Spannung erniedrigt werden und die letztere eine Vergrößerung des Kapazitätswertes der Kapazitätsdiode 139 zur Folge hat. Diese Kapazitätsvergrößerung führt zu einer Erniedrigung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 121. Da die Resonanzfrequenz bei niedriger werdender Objekthelligkeit ebenfalls niedriger wird, kann der genaue Fokussierungspunkt nach wie vor exakt ermittelt werden.
Bei Vergrößerung der Objekthelligkeit kehren sich die vorstehend beschriebenen Funktionen entsprechend um.
Bei dem in Fig - 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 121 in Abhängigkeit von der Objekthelligkeit durch Änderung der Schwingkreiskapazität beeinflußt. Es ist jedoch auch möglich, die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 121 durch Änderung der Induktivität der Spule 122 durch geeignete Halbleiter-Schaltungen, z. B. durch einen Gyrator, zu steuern.
In F i g .5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei dieser Schaltung ist der Emitter eines Transistors 242 mit der negativen Sammelleitung verbunden, während sein Kollektor über eine elektrisch betätigte Antriebsvorrichtung, z. B. ein kleines Drehspulinstrument 243, mit der positiven Sammelleitung 226 in Verbindung steht. Die Basis dieses Transistors 242 führt zu dem Verbindungspunkt einer aus einem CdS-Photowiderstand 244 und einem Widerstand 245 bestehenden Reihenschaltung, die zwischen der negativen Sammelleitung 212 und der positiven Sammelleitung 226 angeordnet ist. Die Antriebsvorrichtung 243, deren Erregerstrom über den Photowiderstand 244 von der Objekthelligkeit abhängt, dient zum mechanischen Antrieb einer Blendenvorrichtung 246. Die auf die wirksame Oberfläche des CdS-Photowiderstandes 244 auftreffenden Objektstrahlen werden durch eine Diffusionsscheibe 247 zerstreut.
Wenn die Objekthelligkeit geringer wird, sinkt auch die die Fokussierungsinformation darstellende Schwingfrequenz. Die erniedrigte Objekthelligkeit verursacht ein Anwachsen des Innenwiderstandes des Photowiderstandes 244 und damit ein Absinken des Kollektor stroms des Transistors 242 Dies führt dazu. daß die Antriebsvorrichtung 243 die Blendenvorrichtung 246 weiter öffnet, so daß die Innenwiderstände der CdS-Photowiderstände 2(13. 204 und 205, die als Detektoren für die Fokussierungsinformation dienen, kleiner werden und damit die Frequenz der RC-Oszillatorschaltung beeinflussen. Diese Frequenzbeeinflussung erfolgt in dem Sinne, daß bei korrekter Fokussierungsposition des Objekts Resonanz mit dem Schwingkreis 221 besteht.
Umgekehrt wird die Biendenvorrichtung 246 durch die Antriebsvorrichtung 243 weiter geschlossen, wenn die Objekthelligkeit anwächst Dadurch werden die auf die Photowiderstände 203, 2(14 und 205 auftreffenden Objektstrahlen, die die Fokussierinformation darstellen.
in ihrer Intensität derart gesteuert, daß die entsprechende Änderung des Innenwiderstandes der Photowiderstände wieder zu einer Änderung der Schwingungsfrequenz des RC-Generators führt, die die Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes gewährleistet.
Es sei noch erwähnt, daß die Antriebsvorrichtung 243, die im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Blendenvorrichtung 246 antreibt, statt dessen auch zur Betätigung von in ihrer Kapazität veränderbaren Kondensatoren verwendet werden kann, die an Stelle der Kondensatoren 209. 210 und 211 in die Schaltung eingefügt und so bemessen sind, daß sie unter dem Steuereinfluß der Antriebsvorrichtung 243 die gewünschte Änderung der Schwingungsfrequenz bewirken. Es ist auch möglich, diese Kondensatoren durch Kapazitätsdioden zu ersetzen, die in ähnlicher Weise gesteuert werden wie die Kapazitätsdiode 139 in Fig.4 und dabei eine entsprechende Änderung der Schwingungsfrequenz der Oszillatorschaltung bewirken. Es ist überdies möglich, die in Fig. 5 dargestellten mechanischen Mittel auf einen veränderbaren Kondensator wirken zu lassen, der die in der Schaltung nach Fig.4 enthaltene Kapazitätsdiode 139 ersetzt, oder aber auf einen magnetischen Kern, mittels dessen die Induktivität der Spule 222 verändert werden kann.
F 1 g. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Oszillatorschaltung 361 besteht aus Feldeffekttransistoren 364 und 365, aus CdS-Photowiderständen 366 und 367, die als Detektoren für die Fokussierungsinformation dienen und die auf der optischen Achse oder einem anderen optischen Pfad des Objektivs angeordnet sind, Kondensatoren 368 und 369 zur Schwingungsstabilisierung, einem Koppelkondensator 370, einem Überbrückungskondensator 371, einem veränderbaren Widerstand 372, Widerständen 373 zur Einstellung der Arbeitspunkte und einem Lastwiderstand 374. Die oszillierende Ausgangsspannung der Oszillatorspannung 361 wird über einen Koppelkondensator 375 einem abgestimmten Verstärker 362 zugeführt. Der abgestimmte Verstärker 362 umfaßt Widerstände 376 und 377 zur Frequenzeinstellung, ferner Kondensatoren 378 und 379, die ebenfalls zur Frequenzeinstellung dienen, und einen Operationsverstärker 380.
Im folgenden sei die Wirkungsweise dieser Schaltung beschrieben: Die CdS-Photowiderstände 366 und 367 sind, wie erwähnt, auf der optischen Achse oder einem anderen optischen Pfad eines Objektivs angeordnet, und zwar in einer Position, die dem Punkt Ps auf der in F i g. 7 dargestellten Fokussierungskennlinie A entsprechen. Wenn das Objektiv vor- oder zurückbewegt wird, nehmen die Photowiderstände 366 und 367 die Fokussierungsinformation auf und verändern die Schwingfrequenz der Oszillatorschaltung 361 in Abhängigkeit von der Ob;ektivverschiebung in einer Weise, die durch die gestrichelte Linie in F i g. 7 angedeutet ist.
Wenn der Widerstand der CdS-Photowiderstände 366 und 367 mit Rund die Kapazität der Kondensatoren 368 und 369 mit Cbezeichnet wird, ist die Schwingungsfrequenz fi der Oszillatorschaltung 361, die einen Kapazitätsbrücken-Oszillator darstellt, durch folgende Gleichung gegeben: = / -rr-RC;. (1) die oszillierende Ausgangsspannung der Oszillatorschaltung 361 wird über den Kondensator 375 dem abgestimmten Verstärker 362 zugeführt. Die Kreismittenfrequenz w dieses Verstärkers 362 ist durch folgende Gleichung gegeben: (R,R2c,Q)-'2. (2) Wenn Cl = C2 = Co und R, = R2 = Ro gewählt ist, ergibt sich hieraus Ro Co Damit wird die Frequenz des abgestimmten Verstärkers 362 1 - = 7 (4) Wenn die Schwingungsfrequenz fi der Oszillatorschaltung 361 der Frequenz fi des abgestimmten Verstärkers gleich wird, wird die Ausgangsspannung der Oszillatorschaltung 361 entsprechend selektiv verstärkt und betätigt ein Meßinstrument 361, das zur Anzeige des genauen Fokussierungspunktes dient. Bei sinkender Objekthelligkeit nimmt die Fokussierungskennlinie die Form der Kurve Bin F i g 7 an, wobei sich der Innenwiderstand der Photowiderstände von dem dem Punkt Pentsprechenden Wert zu dem dem Punkt P' entsprechenden Wert verschiebt. Die Schwingungsfrequenz der- Oszillatorschaltung 361 hat dementsprecbend den- als - strihpunktierte Linie Linie in Fig.7 dargestellien Verlauf in Abhängigkeit von der Objektiv versçhiebung.Trotzdem kann bei diesem Ausführungsbeispiel der gewünschte genaue Fokussierungspunkt P ohne. Schwierigkeiten eingestellt werden auch wenn sich die Schwingungsfrequenz bei wechSelnder Objekthellígkeit ándert.
Zu diesem Zweck werden die Widerstände 376 und 377 des abgestimmten, d. h. frequenzselektiven Verstärkers 362 durch CdS-Photowiderstände ersetzt. - Diese errnitteln die Objekthelligkeit, wobei sich ihr Innenwiderstand entsprechend ändert, und beeinflussen die Abstimmfrequenz h des Verstärkers 362 in einer der Änderung der Objekthelligkeit entsprechenden Weise.
Unter der Annahme, daß der Widerstandswert R der CdS-Photowiderstände 366 und 367 in der Oszillatorschaltung 361 ebenso, groß ist wie der Widerstandswert Ro der- - CdS-Photowiderstände des abgestimmten Verstärkers 362 und daß ferner die Kondensatoren 378 und 379 des abgestimmten Verstärkers 362 dieselbe Kapazität besitzen wìe die Kondensatoren 368 und 369 der O-szillatorschaltung 361, ändern sich die Schwiflgfrequenz fi und die Mittenfrequenz des abgestimmten Verstärkers 362 in Abhängigkeit von der Objekthelligkeit in gleicher Weise, wie sich aus den Gleichungen (1) und (4) ergibt. Ihre gegenseitige Beziehung fi = h wird also beibehalten. so daß eine genaue Ermittlung des präzisen Fokussierungspunktes unabhängig von der Anderung derObjekthelligkeit möglich ist.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Oszillatorschaltung als LC-Oszitlator ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann entweder die Spule 457 oder der Kondensator 458 der LC-Schwingschaltung 456 durch die Antriebsvorrichtung 443 gesteuert werden, dessen Strom sich in Abhängigkeit vom Innenwiderstand des als Detektor für die Fokussierungsinformation dienenden CdS-Photowiderstands 455 abhängig ist.
Die Schaltungsstufen 462 und 463 in Fig.8 entsprechen den Stufen 362 und 363 in F i g. 6.
Zur Steuerung kann, wie erwähnt, entweder der Kondensator 458 beeinflußt werden, indem er beispielsweise als Drebkondensator ausgebildet ist und unmittelbar von der Vorrichtung 443 gesteuert wird, es es kann aber auch die Induktivität der Spule 457 verändert werden.
Die Schwingungsfrequenz 3 eines LC-Oszillators ist bekanntlich 1 f3 = Z;I (LC)-1 2- (5) Unter der Annahme, daß L konstant ist, während C quadratisch geändert wird, ergibt sich hieraus tl = - I L'2. (6) Diese Gleichung (6) entspricht der oben angeschriebenen Gleichung (1), woraus hervorgeht, daß die Erfindung auch -mit einem- LC-Oszillator realisiert werdenkann.
z.Fi g.9- zeigt- die Schaltung eines weiteren Ausführungsbeisp-iels der Erfindung. Der Schaltungsabschnitt A stellt einen durch die Fokussierungsinformation gesteuerten Frequenzwandler: dar; der wieder in an sith bekannter Weise als RC-Osziliatorschaltung ausgebildet ist. der Schaltungsabschnitt B bewirkt eine Frequenz-Amplituden-Umwandlung mittels eines Tiefpaßfilters. Der Schaltungsabschnitt C enthält die Anzeigemittel zur Anzeige des genauen Fokussierungspunktes sowie einen als Detektor dienenden Verstärker.
Die in Fig. 9 dargestellte Schaltung enthält CdS-Photowiderstände 501 und 502, die in der vorbestimmten Einstellebene, d. h. -in der Filmebene bzw. einer zu dieser -konjugierten Ebene angeordnet sind. Die Bezugszeichen 503 bis 508 bezeichnen Kondensatoren. Ferner sind in dem Schaltungsabschnitt A, der eine als Wien-Brücke ausgebildete Oszillatorschaltung darstellt, Transistoren 531 und 532 enthalten.
Der Schaltungsabschnitt B besteht aus Kondensatoren 509 und 510 und einer Induktivität 535, die einen Tiefpaß in ir-Schaltung bilden. In Fig. l0A ist der Frequenzverlauf eines solchen Tiefpasses dargestellt.
Der Schaltungsabschnitt C enthält Widerstände 524 bis 529, Kondensatoren 511 bis 514, einen Transistor 533. eine Diode 534, ein Anzeigeinstrument 536 sowie eine Speisespannungsquelle 537.
Die CdS-Photowiderstände 501 und 502 und die Kondensatoren 503 und 504 bilden einen Phasenschieber. Die Schwingungsfrequenz f einer mit einer Wien-Brücke ausgestatteten Oszillatorschaltung ist .1 = ~~~ 2.7 (R1R2C1C2)-1 5 (7) wobei die Innenwiderstände der CdS-Photowiderstände 501 und 502 mit Ri bzw. R2 und die Kapazitäten der Kondensatoren 503 und 504 mit Ci bzw. C2 bezeichnet sind. Man erkennt aus dieser Gleichung wieder, daß,die Information zur Fokussierung als Änderung der Schwingungsfrequenz gewonnen wird, die sich durch die Änderung der Innenwiderstände Rl und R2 ergibt.
Die oszillierende Ausgangsspannung, deren Frequenz f in der beschriebenen Weise von der Objektverschiebung abhängt, wird dem den Schaltungsabschnitt B bildenden Tiefpaß zugeführt. Die Beziehung zwischen der Frequenz f und der Durchlaßkennlinie des Tiefpasses sollte so gewählt sein, daß die tiefste Schwingungsfrequenz f auf dem den Durchlaßbereich und den Sperrbereich trennenden abfallenden Kurventeil der Durchlaßkurve liegt. wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Man erhält dann als Ausgangssignal des Tiefpasses in Abhängigkeit von der Änderung der Eingangsfrequenz fein scharf ausgeprägtes Maximum der Spannungsänderung, wie dies in F i g. 10 durch die Kurve Vdargestellt ist. Diese sich in Abhängigkeit von der Frequenz ändernde Spannung wird dem als Detektor dienenden Verstärker des Schaltungsabschnitts C zugeführt. Dieser verstärkt und bewertet die Spannung und liefert einen (von der Oszillatorfrequenz abhängigen) Gleichstrom, der durch das Meßinstrument 536 angezeigt wird und als Information für die präzise Fokussierung dient. Der genaue Fokussierungspunkt wird durch das Maximum P' der Kurve V(Fig. 10) ermittelt.
Die beschriebene Spannungsänderung ist um so größer, d. h., das Maximum der Kurve V in F i g. 10 ist um so ausgeprägter, je steiler der Dämpfungsverlauf des Tiefpasses ist. Der Scheitelpunkt der Fokussierungskennlinie in F i g. 7 sowie die Basisbreite der Frequenzkurve können ohne großen Aufwand derart gestaltet werden, so daß das Maximum P' mit sehr hoher Empfindlichkeit ermittelt werden kann.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung findet ein Hochpaßfilter der in Fig. dargestellten Art als Frequenz-Amplitudenwandler Verwendung.
Es kann an Stelle des Tiefpasses in den Schaltungsabschnitt B in Fig. 9 eingefügt werden. Das in Fig. 11 dargestellte Hochpaßfilter besitzt zwei Kondensatoren C und eine Induktivität L Diese Schaltungselemente sind in bekannter Weise in T-Schaltung miteinander verbunden. Derartige Hochpaßfilter haben den in Fig. 12 als Kurve A dargestellten Verlauf.
Die oszillierende Ausgangsspannung des Schaltungsabschnitts A ( F i g .9) wird diesem Filter zugeführt. Wie in Fig. 12 angedeutet ist, ist die Beziehung zwischen der oszillierenden Ausgangsspannung und der Filtercharakteristik so gewählt. daß die untere Frequenzgrenze der Ausgangsspannung auf dem den Sperrbereich und den Durchlaßbereich des Hochpaßfilters miteinander verbindenden Kurvenast liegt. Als Ausgangsspannung des Hochpaßfilters erhält man infolgedessen eine scharf ausgeprägte V-förmige Spannungsänderung in Abhängigkeit von der Änderung der Eingangsfrequenz.
Diese Spannung wird wieder dem Verstärker des Schaltungsabschnitts C in Fig. 9 zugeführt und in diesem bewertet und verstärkt. Der Detektor-Verstärker gibt einen variablen Gleichstrom ab, der in dem Meßinstrument 536 angezeigt wird und zur Ermittlung des Minimalwerts P" zur Messung des genauen Fokussierungspunktes B dient. Wie im vorangehend beschriebenen Fall ist die Meßempfindlichkeit um so größer. je steiler der abfallende Ast der Filterkennlinie ist.
Obwohl in den beschriebenen Ausführungsbeispielen, die von aus Induktivitäten und Kapazitäten gebildeten Filterschaltungen Gebrauch machen, durch Vermehrung der verwendeten Reaktanzelemente (Kondensatoren und Spulen) die Steilheit der Durchlaßkennlinien und damit die Meßempfindlichkeit verbessert werden könnten, eignet sich dieser Weg wegen des erhöhten Raumbedarfs und des vergrößerten Gewichts nicht.
Insbesondere sind derartige Anordnungen im Bereich tiefer Frequenzen für miniaturisierte Schaltungen ungeeignet. Um diesen Nachteil zu vermeiden. können aktive Filterschaltungen verwendet werden, die aus einer Kombination von Kondensatoren, Widerständen und Verstärkern bestehen und die steile Frequenzkurven besitzen. In den F i g. 1 3a und 1 3b sind derartige Schaltungen dargestellt. Sie umfassen einen Operationsverstärker OA, Kondensatoren Cl bis Ci, Widerstände R, bis R3, einen veränderbaren Widerstand P, eine Eingangsklemme 551 bzw. 553 und eine Ausgangsklemme 552 bzw. 554. Fig. 1 3a stellt ein Bandpaß-Filter dar, Fig. 13b zeigt die Kombination eines Tiefpasses mit einer Bandsperre.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele machen zur Frequenz-Amplituden-Umwandlung von Filterschaltungen Gebrauch, indem sie diejenigen Bereiche von deren Frequenzkennlinien ausnutzen, in denen eine starke Abhängigkeit der Dämpfung von der Frequenz besteht, also beispielsweise die Kurvenäste, die Sperrbereich und Durchlaßbereich voneinander trennen. Zur Realisierung der Erfindung können selbstverständlich auch andere geeignete Mittel, z. B.
Frequenz-Diskriminatoren, verwendet werden, die eine Frequenz-Amplitudenumwandlung mit scharf ausgeprägter Frequenzempfindlichkeit ermöglichen.
Vor der Beschreibung des folgenden Ausführungsbeispiels sei zunächst der Fall betrachtet, daß die CdS-Photowiderstände auf der optischen Achse in einer Position angeordnet sind, die der Fokalebene entspricht, und daß diese Photowiderstände die Widerstände Rr und R2 in der mit einer Wien-Brücke ausgestatteten Oszillatorschaltung in F i g. 15 (bzw. F i g .6) ersetzen.
Wenn das Objektiv bewegt wird und dabei die den Fokussierungswiderstand kennzeichnende Information auf den wirksamen Oberflächen der Photowiderstände abbildet, ergibt sich eine Frequenzverteilung der Ausgangsspannung des Oszillators, wie sie in F i g. 16 andeutungsweise dargestellt ist. In dieser kennzeichnet die senkrechte Linie Pdie der genauen Fokussierung entsprechende Frequenz, die senkrechten Linien a und b kennzeichnen Frequenzen, die in der Nachbarschaft der genauen Fokussierung liegenden Einstellpositionen entsprechen. Aus Fig. 16 ist ersichtlich, daß die Frequenzen um so höher sind, je weiter die korrekte Fokussierungsposition verlassen wird; die den senkrechten Linien a und b entsprechenden Frequenzen sind also höher als die der Linie P entsprechende Frequenz.
Wenn die dem genauen Fokussierungspunkt entsprechende Frequenz beispielsweise mittels eines Resonanzkreises ermittelt wird, besteht die Möglichkeit einer Fehlmessung, da die den benachbarten fehlerhaften Fokussierungspositionen entsprechenden Frequenzen vergleichsweise dicht bei der »richtigen« Frequenz liegen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Differenz zwischen der dem genauen Fokussierungspunkt entsprechenden Frequenz und den durch die Linien a und b repräsentierten Frequenzen zu vergrößern. Eine Möglichkeit zur Verwirklichung dieser Forderung ist in dem folgenden Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert.
In der in Fig. 17 dargestellten Schaltung stellt der Schaltungsabschnitt A eine Stufe zur Ermittlung der Fokussierungs-lnformation dar. Sie enthält einen CdS-Photowiderstand 608. Der Schaltungsabschnitt B ist ein mit einer Wien-Brücke ausgestatteter Oszillator, der die von dem Photowiderstand 608 gelieferte Fokussierungs-Information in eine elektrische Schwingung umwandelt, die entsprechend frequenzmoduliert ist. Die Schaitungsstufe 603 dient zur Ermittlung des präzisen Fokussierungspunktes, sie enthält einen Resonanzkreis oder einen abgestimmten Verstärker. Mit 604 ist eine Schaltungsstufe zur Messung und Auswertung der präzisen Fokussierungsposition bezeichnet. Eine negative Sammelleitung 605 und eine positive Sammelleitung 606 sind mit den beiden entsprechenden Polen einer (nicht dargestellten) Speisespannungsquelle verbunden. Zwischen diesen beiden Sammelleitungen sind ein Widerstand 607 und der CdS-Photowiderstand 608 in Reihe geschaltet. Der Photowiderstand 608 dient als Detektor für die Fokussierungsinformation und ist auf der optischen Achse oder einem entsprechenden optischen Pfad des Kameraobjektivs angeordnet. Der Verbindungspunkt dieser Reihenschaltung ist mit der Basis eines Transistors 609 verbunden. Dessen Kollektor steht unmittelbar mit der negativen Sammelleitung 606 in Verbindung, während sein Emitter über einen veränderbaren Widerstand 610 mit der positiven Sammelleitung 605 verbunden ist. Der Schleifer des veränderbaren Widerstandes 610 ist mit den Gate-Elektroden zweier Feldeffekttransistoren 612 und 613 verbunden. Die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 612 steht mit dem Gate des Feldeffekttransistors 615 in Verbindung. Die Drain- und Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 615 sind über Widerstände 616 bzw. 617 mit der positiven bzw. negativen Sammelleitung verbunden. Die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 615 ist ferner über einen Kondensator 618 mit dem Gate eines weiteren Feldeffekttransistors 619 und über einen Widerstand 620 mit der positiven Sammelleitung 605 verbunden, Die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 619 steht üter einen Widerstand 621 mit der negativen Sammelleitung 606 in Verbindung, während seine Source-Elektrode über einen Widerstand 622 und einen dazu parallelgeschalteten Kondensator 623 mit der positiven Sammelleitung 605 in Verbindung steht. Die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 619 ist mit der Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 613 zusammengeschaltet. Die Source-Elektrode des letzteren ist einerseits über Kondensatoren 624 und 625 zur Schwingungsstabilisierung mit der positiven Sammelleitung 605 und andererseits über einen veränderbaren Widerstand 626 zur Einstellung des Rückkopplungsfaktors mit der Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 615 verbunden. Der Verbindungspunkt der beiden Kondensatoren 624 und 625 führt zu der Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 612 und zu dem Gate des Feldeffekttransistors 615. Die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 619 ist über einen Koppelkondensator 627 mit der Schaltungsstufe 603 zur frequenzselektiven Bestimmung des genauen Fokussierungspunktes verbunden. 628 stellt eine Vorrichtung zur Kompensierung unterschiedlicher Objekthelligkeiten dar. Die durch Frequenzselektion gebildete Ausgangsspannung der Schaltungsstufe 605 wird in der Schaltungsstufe 604 angezeigt.
Die frequenzbestimmenden Widerstände der Wien-Brücke der Oszillatorschaltung werden von Feldeffekttransistoren 612 bzw. 613 gebildet. Je niedriger der Bereich ist, in dem sich die Spannung zwischen den Drain- und Source-Elektroden der Feldeffekttransistoren 612 und 613 bewegt, um so stärker ist die Widerstandsänderung des Source-Kreises. Dieser Widerstand kann also durch die zwischen dem Gate und -der Source-Elektrode liegende Spannung gesteuert werden. Der dieser Widerstandskennlinie entsprechende Widerstand ist im folgenden als spannungsvariabler oder Kanal-Widerstand RDs bezeichnet. Er ist durch die Gleichung gegeben, in der los des Drain-Strom bei Spannung 0, VP die pinch-off-Spannung des Feldeffektors und VGS die Spannung zwischen Gate- und Source-Elektrode bezeichnen. Die Gleichung (8) ist in Fig.18 veranschaulicht. Man erkennt aus der Gleichung (8), daß der Widerstand RDs ein Minimum besitzt, wenn die Spannung VGSZU 0 wird. Dies wird durch den Punkt din F i g. 18 dargestellt. Wenn die Gate-Spannung anwächst, wird auch der Widerstand Rosgrößer. Wenn sie den Wert der pinch-off-Spannung Vp erreicht, zeigt der Kanal-Widerstand einen größeren Wert, der bei weiterer Spannungszunahme praktisch unbeschränkt anwächst.
Man erkennt aus Fig. 18, daß die den Widerstandsverlauf kennzeichnende Kurve in der Nachbarschaft des Punktes e einen starken exponentiell verlaufenden Anstieg besitzt. Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf den Aufbruchsbereich eines Feldeffekttransistors, sie entspricht also seinem Betrieb im sogenannten Trioden-Bereich. In dem sogenannten Pentodenbereich, das ist der Bereich, in dem die Spannung zwischen der Drain- und der Source-Elektrode höher ist als die pinch-off-Spannung, ist der Innenwiderstand im Bereich kleiner Werte von VGS sehr hoch, so daß dieser Bereich für den vorliegenden Zweck wirksam nutzbar ist: Aus F i g. 18 ist ersichtlich, daß die Veränderung von RDs bei einer Gate-Source-Spannung VGS im Bereich von 0 V bis - 1 V klein ist und sehr stark anwächst, wenn VGS größer wird als -1 V, so daß sich dieser Teil der Kennlinie zur Spreizung des Frequenzbereichs eignet.
Wenn für VGS der Bereich von - 1 V bis -2 V verwendet wird, ist der Kennlinienteil mit weniger starker Widerstandsänderung, z. B. der der Bereich von 0 V bis V für die Spreizung des Frequenzbereiches geeignet. Die Steigerungsrate von VGS sollte im Vergleich zu dem Verschiebungsgrad des Objektivs auf ein geringeres Maß eingestellt sein. Aus der Steigung der in Fig. 18 dargestellten Kennlinie ist ersichtlich, daß das Ansteigen des Ordinatenwertes im Vergleich mit einer äquidistanten Verschiebung des Abszissenwertes außerordentlich hoch ist. woraus sich die Möglichkeit ergibt, den »Verstimmungs«-Abstand zwischen der dem genauen Fokussierungspunkt entsprechenden Frequenz und den Nachbarfrequenzen auf Grund der vorbeschriebenen Widerstandsabhängigkeit zu vergrößern. Hierdurch wird die Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes erleichtert. Es sei noch erwähnt, daß diese Spreizung des Frequenzbereiches auch durch andere spannungsabhängige Widerstände erzielbar ist, die einen ähnlich ausgeprägten Bereich in ihrer Widerstandskennlinie aufweisen.
Im folgenden sei die Wirkungsweise des in Fig. 17 dargestellten Ausführungsbeispiels kurz erläutert: Wenn der CdS-Photowiderstand 608 mit der Fokussierungsinformation beaufschlagt wird, entsteht an seinen beiden Anschlußklemmen eine entsprechende Spannung. Diese Spannung wird durch den veränderbaren Widerstand 610, der in den Emitterkreis des nachgeschalteten, als Pufferstufe dienenden Transistors 609 eingefügt ist, an dessen Schleifkontakt 611 geteilt, so daß er eine geeignete Steuerspannung für die Gate-Source-Strecke der Feldeffekttransistoren 612 und 613 bildet. Wenn das Objektiv, beginnend von dem Punkt O der Fokussierungskennlinie (Fig. 14), verschoben wird und über den Punkt a zu dem genauen Fokussierungspunkt b gelangt, wird der Innenwiderstand des CdS-Photowiderstandes 608 zwischen den Punkten O und a infolge der Objektivverschiebung in einen entsprechenden Kanalwiderstand des Feldeffekttransistors (Bereich zwischen den Punkten d und e in Fig. 18) umgewandelt, so daß die Schwingungsfrequenzen wesentlich höher liegen als die dem genauen Fokussierungspunkt entsprechende Schwingungsfrequenz Dies wird durch die in F i g. 19 wiedergegebene Frequenzverteilung veranschaulicht, in der die Punkte a und b in großem Abstand von dem genauen Fokussierungspunkt P liegen. Dementsprechend ergibt sich eine größere Verstimmungsrate, d. h. eine größere Verstimmung des Oszillators in Abhängigkeit von der Objektivverschiebung. Bei weiterer Verschiebung des Objektivs wird der Punkt a' erreicht (der dem Punkt a' in der Nachbarschaft des Punktes f' entspricht). Der Kanalwiderstand ändert sich sodann in bezug auf den Punkt e äußerst stark. Hieraus folgt, daß die der senkrechten Linie at entsprechende Frequenz von der den senkrechten Linien a und b entsprechenden Frequenzen sehr stark abweicht und damit von diesen leicht unterscheidbar ist. Wenn das Objektiv weiter in die dem genauen Fokussierungspunkt P entsprechende Position verschoben wird, wächst der Kanal-Widerstand des Feldeffekttransistors weiter und erreicht den Punkt fin Fig. 18. Hieraus ergibt sich, daß die dem Punkt Pentsprechende Frequenz von der dem Punkt a entsprechenden Frequenz einen hinreichenden Abstand hat und damit durch die als Resonanzkreis. Filter oder abgestimmter Verstärker ausgebildete frequenzabhängige Schaltungsstufe 603 zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes leicht selektiert werden kann.
Das Ergebnis wird durch die Anzeigestufe 604 angezeigt.
Fig.20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mit einer Anordnung zur Kompensierung wechselnder Objekthelligkeit ausgestattet ist.
Diese Anordnung enthält einen aus den beiden Transistoren 729 und 730 gebildeten Differentialverstärker. Ein CdS-Photowiderstand 731 dient zur Messung der Objekthelligkeit. Mit 732 ist eine transparente Diffusionsscheibe bezeichnet; die Transistoren 733 und 734 bilden eine Pufferstufe. Die Anordnung umfaßt ferner einen Widerstand 742 sowie Transistoren 736 und 737, die die Funktion der beiden Feldeffekttransistoren 612 und 613 der in Fig.7 dargestellten Schaltung übernehmen. Die die Abhängigkeit des Koilektorstroms von der Basis-Emitter-Spannung wiedergebende Kennlinie dieser Transistoren ist in Fig. 21 angedeutet. Es ist erkennbar, daß die Transistoren auf Grund dieses Kennlinienverlaufs in ähnlicher Weise als spannungsabhängige Widerstände eingesetzt werden können, wie die genannten Feldeffekttransistoren. Der in Fig. 21 wiedergegebene Kennlinienverlauf der Transistoren sei im folgenden kurz erläutert: Der Kollektorstrom 1 eines Transistors. der einen hohen Stromverstärkungsfaktor besitzt und mit sehr kleinem Strom angesteuert wird (Kleinsignalbetrieb), ist durch folgende Gleichung gegeben: - tl,,, = 1« q Al. (9> in der Vgo dem Energiesprung bei T= 0° K entspricht und z. B. für Silizium den Wert Vpu = 1,205 V hat. aci bedeutet einen auf einen Parameter in der Basisregion bezogenen Koeffizienten, r ist eine Konstante. die auf die Temperatur des Diffusionsfaktors der in der Minderzahl befindlichen Ladungsträger bezogen ist und für einen npn-Siliziumtransistor beispielsweise etwa den Wert r = 1,5. VBE ist die an der Basis-Emitter-Strecke anliegende Spannung, q ist die Elementarladung, T bedeutet die absolute Temperatur und K die Boltzman-Konstante.
Aus Gleichung (9) ergibt sich, daß der Kollektorstrom le exponentiell mit der Basis-Emitter-Spannung VBE ansteigt. Die Kennlinie hat dementsprechend den in F i g. 21 dargestellten Verlauf und gleicht in wesentlichen Bereichen der in Fig. 18 dargestellten Kennlinie.
Im folgenden sei die Wirkungsweise des in Fig.20 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben: Zunächst sei angenommen, daß die von dem Photowiderstand 708 gemessene Spannung zuvor auf denselben Wert wie bei einer bestimmten Objekthelligkeit an dem Photowiderstand 731 gemessene Spannung eingestellt ist und daß sich das Objektiv zu dieser Zeit in einer Position befindet, die dem Rand der Fokussierungskennlinie. d h. dem Punkt O entspricht. Wenn das Objektiv verschoben wird, wächst die Spannung an den Klemmen des Photowiderstandes 708 entsprechend dem Verlauf der Fokussierungskennlinie an. Damit wird die Spannung Großer als die Spannung Vo, so daß der Transistor 729 in seinen leitenden Zustand gelangt.
Infolgedessen erzeugt dieser Transistor zwischen dem Schleifer 711 des veränderbaren Widerstandes 710 und der positiven Sammelleitung 705 eine Teilspannung K.
Diese Spannung Vi wird der Basis der Transistoren 736 und 737 zugeführt und beeinflußt diese in ähnlicher Weise, wie dies für die Feldeffekttransistoren 612 und 613 an Hand von Fig. 17 beschrieben wurde.
Aus Fig. 21 ist ersichtlich, daß der Innenwiderstand der Transistoren 736 und 737 abnimmt, wenn die Basisspannung größer wird. Hieraus ergibt sich eine Änderung der Schwingungsfrequenz, die sich von den eingangs beschriebenen Ausführungsbeispielen unterscheidet.
Und zwar wird die Schwingungsfrequenz um so höher, je größer die Nähe zum genauen Fokussierungspunkt ist und umgekehrt um so tiefer, je mehr man sich von diesem entfernt. Durch die Verwendung der Innenwiderstände der Transistoren 436 und 437 als frequenzbestimmende Elemente wird die von dem Oszillator erzeugte Frequenz entsprechend dem Kennlinienteil d-e in Fig.21 komprimiert und steigt anschließend exponentiell an. In dieser Wirkungsweise gleicht die Schaltung dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 17.
Wenn die Objekthelligkeit niedriger wird, steigt der Innenwiderstand des Photowiderstandes 708 an, so daß die Spannung V am Schaltungspunkt m auf den Wert V + d Vansteigt. Entsprechendes gilt für die Spannung am Schaltungspunkt II, so daß der Fokussierungsvorgang bei der Spannung V + A V = Vo + dVo beginnt Wenn A V = d Vo eingestellt wird, ist auch V = Vo, d h der Einfluß der Änderung der Objekthelligkeit ist eliminiert.
Bei den in den F i g. 17 und 20 dargestellten Ausführungsbeispielen dienen mit Wien-Brücken ausgestattete Oszillatorschaltungen als Schwingungserzeuger. statt dessen kann selbstverständlich auch eine übliche RGOszillatorschaltung Verwendung finden.
Außerdem sind die Ausführungsbeispiele so gestaltet, daß der genaue Fokussierungspunkt durch Ermittlung des an dem CdS-Photowiderstand auftretenden Maximalwertes bestimmt wird. Der genaue Fokussierungspunkt kann jedoch auch bestimmt werden. wenn der Photowiderstand auf der optischen Achse oder einem entsprechenden optischen Pfad des Objektivs an einer Stelle angeordnet ist, die dem Punkt Pl der Fokussierkennlinie in Fig. 14 entspricht, da die Frequenzänderung mit den vorstehend beschriebenen Mitteln leicht gemessen werden kann.
In Fig 23 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit 801 ist ein RC-Oszillator bezeichnet, dessen frequenzbestimmendes Element wieder ein photoelektrisches Bauelement, z.B. ein CdS-Photowiderstand ist. das auf der optischen Achse eines Objektivs in einer vorbestimmten Entfernung von der Fokalebene angeordnet ist und als Detektor für die Fokussierungsinformation dient. wobei das von dem Objektiv auf seiner wirksamen Oberfläche entworfene Bild des Aufnahmegegenstandes in Abhängigkeit von der Einstellposition des Objektivs einen unterschiedlichen Innenwiderstand bzw. Photostrom hervorruft.
Zwei Kopplungskondensatoren 803 und 804 verbinden den Ausgang der Oszillatorschaltung 801 mit zwei Schwingkreisen. die je aus einem Abstimmkondensator 805 bzw. 807 und einer Spule 806 bzw. 808 bestehen. Mit 809 ist eine an den ersten Schwingkreis angekoppelte Spule bezeichnet, die mit ihrem einen Wicklungsende mit der Basis und mit ihrem anderen Wicklungsende über einen Widerstand 815 mit dem Emitter eines Transistors 811 verbunden ist. Analog ist eine mit dem zweiten Schwingkreis gekoppelte Spule 810 mit der Basis und über einen Widerstand 816 mit dem Emitter eines Transistors 812 verbunden. In die Kollektorstromkreise der Transistoren 811 und 812 sind Anzeigelampen 813 bzw. 814 eingefügt. Die Anzeigelampe 813 verbindet den Kollektor des Transistors 811 mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle 821, die Anzeigelampe 814 ist zwischen den Kollektor des Transistors 812 und den Verbindungspunkt der Spule 809 mit dem Widerstand 815 geschaltet. Zwischen diesen Verbindungspunkt und den Verbindungspunkt der beiden Gleichspannungsquellen 821 und 822 ist ein Motor 819 geschaltet, der zur Fokussierung, d. h. zur Verschiebung des Objektivs dient. Die beiden Spannungsquellen 821 und 822 besitzen die gleiche Spannung und sind miteinander in Reihe geschaltet. Der negative Pol der Batterie 822 führt zu dem Verbindungspunkt zwischen der Spule 810 und dem Widerstand 816. Die Schaltungsanordnung besitzt ferner noch zwei Überbrückungskondensatoren 817 bzw. 818 und einen Schalter 820 zur Überbrückung der Anschlußklemmen des Motors 819.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Punkt P' auf dem geneigten Teil der Fokussierungskennlinie (F i g. 22) Bezugspunkt für die Messung. Die frequenzbestimmenden Größen des ersten und des zweiten Resonanzkreises sind so bemessen, daß ihre Resonanzfrequenzen symmetrisch zu beiden Seiten der Schwingungsfrequenz des Oszillators 801 liegen, die sich bei korrekter Fokussierung einstellt. Der frequenzbestimmende Photowiderstand 802 des Oszillators 801 ist auf der optischen Achse oder einem entsprechenden optischen Pfad des Kameraobjektivs in einem vorbestimmten Abstand von der Einstell- bzw. Filmebene angeordnet. Diese Entfernung entspricht dem Punkt P' in F i g. 22. Der diesem Kurvenpunkt zugeordnete Ordinatenwert stellt denjenigen Innenwiderstand des Photowiderstandes dar, bei dem der Oszillator 801 die zwischen den Resonanzfrequenzen der beiden Schwingungskreisen liegenden Schwingungsfrequenz hat.
Es sei angenommen, daß die Schärfe zunächst manuell eingestellt wird. Die Einstellebene entspricht dann dem genauen Fokussierungspunkt P in F i g. 22, und der Oszillator 801 schwingt mit der dem Punkt P' entsprechenden Frequenz. Da diese Frequenz mitten zwischen den Resonanzfrequenzen der beiden Schwingungskreise liegt, spricht keiner dieser beiden Resonanzkreise an, so daß die beiden Transistoren 811 und 812 gesperrt sind. Der Motor 819 steht still, und die beiden in die Kollektorstromkreise der Transistoren eingefügten Anzeigelampen 813 bzw. 814 sind erloschen. Dieser Zustand kennzeichnet die genaue Scharfeinstellung. Der Kamerabenutzer findet dies durch einen Blick in den Sucher bestätigt. Wenn sich nun der Aufnahmegegenstand bewegt, verlagert sich die Schärfenebene des Objektivs, d. h., das von dem Objektiv in der Einstell- bzw. Filmebene entworfene Bild beginnt unscharf zu werden. Falls die Bewegung des Aufnahmegegenstandes zu dem Punkt a der Fokussierungskennlinie ( F i g. 22) gerichtet ist, wird der Innenwiderstand des CdS-Photowiderstandes 802 kleiner, so daß die Frequenz des Oszillators 801 ansteigt und schließlich die Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises (der die höhere Resonanzfrequenz haben möge) erreicht. Die im Resonanzfall in der Sekuidärspule 809 induzierte Spannung steuert den Transistor 811 in seinen leitenden Zustand, so daß die in seinem Kollektorkreis angeordnete Anzeigelampe 813 aufleuchtet. Gleichzeitig fließt durch die Wicklung des Motors 819 ein Strom (von links nach rechts), so daß dieser sich dreht und das Objektiv derart verschiebt, daß der genaue Fokussierungspunkt beibehalten wird.
Wenn sich der Aufnahmegegenstand nach links, d. h.
in Richtung auf den Punkt P( Fig. 22) bewegt, sinkt die Oszillatorfrequenz ein wenig ab. Dadurch gelangt der Schwingkreis mit der niedrigeren Resonanzfrequenz in seinen Resonanzzustand. Die hierbei in der Sekundärspule 810 induzierte Spannung steuert den Transistor 812 in seinen leitenden Zustand und bewirkt damit ein Aufleuchten der Anzeigelampe 814. Gleichzeitig fließt ein Strom in der Spannungsquelle 822 durch die Wicklung des Motors 819 von rechts nach links. Der Motor dreht sich deshalb in der entgegengesetzten Richtung und verschiebt dementsprechend auch das Objektiv in entgegengesetzter Richtung, wodurch wieder der genaue Fokussierungspunkt erhalten bleibt.
Beim praktischen Gebrauch wird die Fokussierung zweckmäßigerweise folgendermaßen durchgeführt: Zunächst wird der Kurzschlußschalter 820 des Motors 819 geschlossen. Dann wird das Objektiv manuell nach vorwärts bzw. rückwärts verschoben, wodurch die beiden Anzeigelampen 813 und 814 alternativ eingeschaltet werden und wieder erlöschen. Die beiden Anzeigelampen sind so justiert, daß sie beide erloschen sind, wenn der genaue Fokussierungszeitpunkt erreicht ist. Wenn diese Operation in hinreichend kurzer Zeit durchgeführt werden und damit keinen Einfluß auf den Motor ausüben kann, kann der Kurzschlußschalter 820 auch entfallen.
In Fig. 24 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Dieses unterscheidet sich in seinem Aufbau von dem in Fig .23 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch. daß zwei weitere Transistoren 923 bzw. 924 und zwei Relaisschalter 925 bzw.
926 zusätzlich vorgesehen sind. Die Basis des Transis stors 923 ist mit dem Emitter des Transistors 911, sein Emitter mit dem Verbindungspunkt zwischen der Spule 909 und dem Widerstand 915 verbunden. Sein Kollektor ist über die Erregerspule eines Relaisschalters 926 mit der Gleichspannungsseite der Anzeigelampe 913 verbunden. Analog ist die Basis des Transistors 924 mit dem Emitter des Transistors 912 und sein Emitter mit dem Verbindungspunkt zwischen der Spule 910 und dem Widerstand 916 verbunden. Sein Kollektor ist über die Erregerspule eines Relaisschalters 925 mit der Gleichspannungsseite der Anzeigelampe 914 verbunden.
Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist die folgende: Wenn der aus dem Kondansator 905 und der Spule 907 bestehende Schwingkreis in Resonanz ist, wird der Transistor 912 leitend. Die Anzeigelampe 913 wird eingeschaltet, und der Motor 919 beginnt sich zu drehen. Der Transistor 923 wird durch die an dem Emitterwiderstand 915 des Transistors 911 auftretende Spannung ebenfalls in seinen leitenden Zustand gesteuert, so daß der in seinem Kollektorkreis angeordnete Relaisschalter 926 erregt wird und die Verbindung zwischen dem Transistor 912 und seiner zugeordneten Spannungsquelle 922 auftrennt. Damit ist eine Beeinflussung durch die Ausgangsspannung des aus dem Kondensator 906 und der Spule 908 bestehenden zweiten Schwingkreises vermieden.
Selbstverständlich kann an Stelle eines elektromagnetischen Relaisschalters auch ein anderes Schaltelement, beispielsweise ein Schalttransistor, zur Auftrennung des Stromkreises verwendet werden. Außerdem kann an Stelle des Speisestromkreises auch ein anderer Stromkreis, beispielsweise der Resonanzkreis selbst, aufgetrennt werden. Selbstverständlich darf dabei die Wirkungsweise der jeweils anderen Schaltungsseite nicht beeinträchtigt werden.
Die bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 24 vorgesehene Ausschaltung der jeweils anderen Schaltungsseite durch die jeweils im Resonanzzustand befindliche Schaltungsseite bietet folgende Vorteile: Um eine gute Meßempfindlichkeit zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes zu erzielen, ist es wünschenswert, die Resonanzfrequenzen der beiden Schwingungskreise möglichst dicht nebeneinander zu legen. Die Resonanzkurve eines Schwingungskreises hat jedoch niemals den Verlauf einer Rechteckkurve, d. h. einer Kurve mit senkrechter Steigung in der Nachbarschaft des Resonanzpunktes, sie fällt vielmehr beiderseits des Resonanzpunktes mehr oder weniger flach ab. Daher müssen die beiden Resonanzfrequenzen einen der Steigung der Resonanzkurve entsprechenden Mindestabstand voneinander haben, damit die Resonanzspannungen voneinander trennbar sind und keine Überlappung zwischen ihnen stattfindet, die eine genaue Identifizierung der Mittellage zwischen beiden Resonanzpunkten beeinträchtigen würde. Diese Verhältnisse sind in Fig. 25a angedeutet, bei der die beiden Resonanzpunkte a und b so weit auseinanderliegen, daß die entsprechenden Resonanzspannungen einander nicht überlagern. Wenn nun zur Erhöhung der Meßgenauigkeit die beiden Resonanzpunkte a und b näher zusammengelegt werden, wie dies in F i g. 25b angedeutet ist, überlappen sich die beiden Resonanzkurven, so daß der Kurvenverlauf zwischen den Punkten a und b flach verläuft, wodurch die Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes erschwert wird.
Bei dem in Fig.24 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung bewirkt der Resonanzzustand des einen Schwingkreises automatisch, daß der jeweils andere Schwingkreis nicht wirksam werden kann.
Dadurch werden Interferenzen zwischen den beiden Schwingkreisen eliminiert, so daß die Resonanzfrequenzen der beiden Schwingkreise näher zusammengelegt werden können. Selbst wenn die beiden Resonanzfrequenzen noch näher zusammenrücken als in F i g. 25b, ergibt sich keine Überlagerungskurve der in F i g. 25C dargestellten Art. Die Resonanzspannung zwischen den Punkten a und b besitzt vielmehr eine ausgeprägte »Einsattelung« und erlaubt eine Messung mit entsprechend hoher Empfindlichkeit.
Abschließend seien die hauptsächlichen Merkmale und Vorteile der Erfindung, die sich bei ihrer Anwendung auf Kameras oder ähnliche Geräte ergeben, noch einmal kurz zusammengestellt: Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur genauen Ermittlung des die exakte Scharfeinstellung kennzeichnenden Fokussierungspunktes. Sie bedient sich dabei des folgenden Prinzips: Die durch ein im bildseitigen Strahlengang angeordnetes photoelektronisches Bauelement gemessene Fokussierungsinformation, d. h, die Information, die durch die Abhängigkeit des Innenwiderstandes bzw. des Photostroms des photoelektronischen Bauelements von der Einstellposition des Objektivs gegeben ist, wird zur Frequenzmodulation eines Wechselstromsignals verwendet. Zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes dienen hochempfindliche Frequenzdetektoren, beispielsweise Resonanzkreise, abgestimmte Verstärker oder Frequenz-Amplituden-Umwandler, mittels derer die dem genauen Fokussierungspunkt entsprechende Frequenz selektiert wird. Hieraus ergeben sich eine gesteigerte Meßempfindlichkeit, Unempfindlichkeit gegenüber der Temperaturdrift der Bauelemente, Vermeidung von Fehlmessungen infolge von Rauscherscheinungen od. dgl., ferner genaue und reproduzierbare Messungen auch bei wechselnder Objekthelligkeit.
Bei einigen Ausführungsbeispielen findet eine Spreizung des Frequenzbandes in der Nachbarschaft des genauen Fokussierungspunktes statt. Dadurch kann die diesem Punkt entsprechende Frequenz besonders einfach bzw. mit verbesserter Genauigkeit und Meßempfindlichkeit ermittelt werden.
Andere Ausführungsbeispiele ermöglichen eine automatische Fokussierung. Wenn bei ihnen das angezielte Aufnahmeobjekt einmal so fokussiert ist, daß sich die Schärfenebene im »Fangbereich« der Automatik befindet, erfolgt eine automatische Nachfokussierung, zB. wenn sich die Entfernung zwischen Kamera und Aufnahmeobjekt ändert. Hierzu bedient sich die Erfindung eines »Differentialresonanz-Effekts«. der durch die Verwendung zweier Schwingkreise mit scharf ausgeprägter Resonanzkurve zustandekommt. Die Frequenzmodulation des Eingangswechselsignals erfolgt dabei über einen geneigten Teil der Fokussierungskennlinie, so daß die Differenz der von dem erwähnten photoelektronischen Bauelement gelieferten Fokussierungsinformation zu dem der korrekten Scharfeinstellung entsprechenden Bezugspunkt sowohl nach Richtung als auch nach Betrag identifizierbar ist. Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen zur automatischen Fokussierung, bei denen sowohl der aufsteigende als auch der absteigende Ast der Fokussierungskennlinie zur Identifizierung der vorderen bzw. rückwärtigen Fehleinstellung verwendet werden. bringt die Beschränkung auf einen Kurvenast den Vorteil mit sich, daß Fehlmessungen vermieden werden können, die auf einen unsymmetrischen Verlauf der Fokussierungskennlinie zurückzuführen sind.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes eines Objektivs, in dessen bildseitigem Strahlengang, insbesondere auf der optischen Achse, in fester Beziehung zur Fokussierungsebene wenigstens ein photoelektronisches Bauelement (z. B. ein CdS-Photowiderstand) angeordnet ist, dessen Ausgangssignal für den Fokussierungszustand des Objektivs kennzeichnend ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß mit Hilfe dieses Ausgangssignals des bzw. der photoelektronischen Bauelemente (3, 4, 5; Fig.3) eine Frequenzumwandlung eines Wechselstromsignals durchgeführt wird und daß das auf diese Weise in seiner Frequenz beeinflußte Wechselstromsignal einem Frequenzdetektor (21, F i g. 3) zugeführt wird, der auf die dem genauen Fokussierungspunkt entsprechende Frequenz des Wechselstromsignals anspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Fokussierungszustand kennzeichnende Frequenzumwandlung dadurch bewirkt wird, daß die frequenzbestimmenden Bauelemente eines Oszillators durch das genannte Ausgangssignal beeinflußt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Fokussierungszustand kennzeichnende Frequenzumwandlung dadurch bewirkt wird, daß der bzw. die frequenzbestimmenden Widerstände eines RC-Generators durch den Innenwiderstand bzw. den Photostrom des bzw. der photoelektronischen Bauelemente gesteuert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der RC-Generator eine Wiensche Kapazitätsbrücke enthält.
5. Vorrichtung zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes eines Objektivs, in dessen bildseitigem Strahlengang, insbesondere auf der optischen Achse, in fester Beziehung zur Fokussierungsebene wenigstens ein photoelektronisches Bauelement (z. B. ein CdS-Photowiderstand) angeordnet ist, dessen Ausgangssignal für den Fokussierungszustand des Objektivs kennzeichnend ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (OSC, F i g. 3) zur Umwandlung des den Fokussierungszustand des Objektivs kennzeichnenden Ausgangssignals des bzw. der photoelektronischen Bauelemente (3, 4, 5) in eine Oszillatorschwingung vorgesehen sind, deren Frequenz der Verschiebung des Objektivs entspricht und daß eine von dieser Oszillatorschwingung beaufschlagte frequenzselektive Schaltungsstufe (21) vorgesehen ist, die auf die dem genauen Fokussierungspunkt entpsrechende Frequenz abgestimmt ist und die im Resonanzfall ein die korrekte Fokussierung kennzeichnendes Signal erzeugt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektive Schaltungsstufe einen Resonanzkreis (21) enthält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektive Schaltungsstufe ein abgestimmter Verstärker (362, F i g. 6) ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz bzw. die Selektionsfrequenz der frequenzselektiven Schaltungsstufe (21, F i g . 3; 362, F i g. 6) in Abhängigkeit von der Objekthelligkeit steuerbar ist, derart. daß der Einfluß von Schwankungen der Objekthelligkeit auf die Resonanzfrequenz bzw. die Selektionsfrequenz kompensiert ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennbezeichnet, daß Mittel zur Steuerung der Frequenz der genannten Oszillatorschwingung vorgesehen sind, durch die der Einfluß von Schwankungen der Objekthelligkeit kompensierbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abgestimmte Verstärker ein photoelektronisches Bauelement zur Bestimmung seiner selektiven Mittenfrequenz enthält, daß dieses photoelektronische Bauelement den Objektstrahlen ausgesetzt ist und daß die Mittenfrequenz des abgestimmten Verstärkers bei Schwankungen der Objekthelligkeit durch den Steuereinfluß dieses photoelektronischen Bauelements derart verschoben wird, daß sie mit der den genauen Fokussierungspunkt kennzeichnenden durch den Einfluß der Schwankungen der Objekthelligkeit ebenfalls verschobenen Frequenz der Oszillatorschaltung übereinstimmt.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Umwandlung des den Fokussierungszustand des Objektivs kennzeichnenden Ausgangssignals des bzw. der photoelektronischen Bauelemente (501, 502, Fig. 9) mit einem Frequenz-Amplituden-Umwandler (F, F i g. 9) zur Umwandlung der Frequenzänderung der Oszillatorschwingung in eine Amplitudenänderung verbunden sind, daß ein Detektor (Schaltungsabschnitt C, Fig. 9) zur Messung dieser Amplitudenänderungen vorgesehen ist und daß der Detektor (C, Fig.9) mit einer Anzeigevorrichtung (536) zur Anzeige des genauen Fokussierungspunktes verbunden ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenz-Amplituden-Umwandler von einer elektrischen Filterschaltung (F, Fig.9; Fig.11; Fig.13a; Fig. 13b) gebildet ist, wobei der zwischen einem Durchlaßbereich und einem Sperrbereich liegende Teil der Filtercharakteristik(A, Fig. 10, Fig. 12) die Umwandlungskennlinie für die Frequenz-Amplituden-Umwandlung bildet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (C, F i g. 9) aus einem Schaltverstärker (533, Fig.

besteht, dessen Ansprechschwelle (mittels 525, 526) so bemessen ist, daß er nur auf den dem Resonanzfall entsprechenden Amplitudenwert des Frequenz-Amplituden-Umwandlers (F; F i g. 9) anspricht.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzbestimmenden Elemente (612, 613, F i g .17) des Oszillators (Schaltungsabschnitt B, F i g. 17) zur Erzeugung der den Fokussierungszustand des Objektivs kennzeichnenden Oszillatorschwingung nichtlineare steuerbare Schaltelemente (z. B. Feldeffekttransistoren 612, 613) sind, die durch das Ausgangssignal des im bildseitigen Strahlengang des Objektivs angeordneten photoelektronischen Bauelements (608, Fig. 17) in einen nichtlinearen Teil ihrer Steuerkennlinie angesteuert werden und im Nachbarbereich der dem genauen Fokussierungspunkt entsprechenden Oszillatorfrequenz eine Frequenzbandspreizung bewirken.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet. daß eine Kompensationsschaltung (730,731.742, Fig. g.20) vorgesehen ist, durch die der Einfluß von Schwankungen der Objekthelligkeit auf das Ausgangssignal des photoelektronischen Bauelements (708) kompensierbar ist, derart, daß dieses Ausgangssignal (am Kollektor des Transistors 729, Fig.20) bei gegebener Objektiveinstellung unabhängig von Schwankungen der Objekthelligkeit konstant ist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das photoelektronische Bauelement (802, Fig.23) zur Erzeugung eines den Fokussierungszustand des Objektivs kennzeichnenden Ausgangssignals im bildseitigen Strahlengang des Objektivs in fester Entfernung von der Fokussierungsebene angeordnet ist. daß zwei Schwingkreise (805, 806 bzw. 807, 808) vorgesehen sind die mit dem von dem Ausgangssignal des photoelektronischen Bauelements (802) gesteuerten Oszillator (801) gekoppelt sind und deren Resonanzfrequenzen symmetrisch beidseitig der dem genauen Fokussierungspunkt entsprechenden Oszillatorfrequenz liegen und daß Mittel zur Bildung der Differenz der Ausgangsspannungen dieser Schwingkreise vorgesehen sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Schwingkreise (O5, 907 bzw. 906,908; Fig.24) ein Schaltmittel (926 bzw. F i g 925, Fig.24)zugeordnet ist. das im Resonanzfall dieses Schwingkreises (z. B. 905, 907, F i g. 24) anspricht und den jeweils anderen Schwingkreis (z. B. 906,908, F i g .24) unwirksam schaltet.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Differenz der Ausgangsspannungen die Steuerspannung für eine Antriebsvorrichtung (919) zur Verschiebung des Objektivs bildet. die das Objektiv jeweils derart verschiebt, daß die Differenz zu Null wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes eines Objektivs. Derartige Verfahren bzw.

Vorrichtungen dienen dazu, ein Objektiv so einzustellen.

daß die Schärfenebene des von ihm entworfenen Bildes genau mit der vorbestimmten Fokussierebene. d. h. der Film- oder einer Mattscheibenebene zusammenfällt.

Es ist bekannt, daß sich der Innenwiderstand oder der Photostrom eines im bildseitigen Strahlengang eines Objektivs angeordneten photoelektronischen Bauelements, z. B. eines CdS-Photowiderstandes, ändert, wenn sich die Schärfe des auf seiner wirksamen Oberfläche von dem Objektiv entworfenen Bildes bei der Verschiebung des Objektivs ändert. So zeigt beispielsweise der Innenwiderstand eines CdS-Photowiderstandes die in Fig. 1A wiedergegebene Abhängigkeit von der Objektivverschiebung. Diese Abhängigkeit wird als Fokussierungskennlinie bezeichnet. Wenn sich die Objekthelligkeit ändert, ändert sich die Größe der Ordinatenwerte dieser Fokussierungskurve entsprechend. Dabei bleibt der die Stellung des Objektivs kennzeichnende Abszissenwert des Maximums P dieser Kurve jedoch unverändert. Der Maximalwert P der in F 1 g. .1 A wiedergegebenen Fokussierungskennlinie entspricht dem genauen Fokussierungspunkt, d. h. der optimalen Scharfeinstellung, die Punkte a und b kennzeichnen Fehleinstellungen, bei denen die Schärfenebene des von dem Objektiv entworfenen Bildes vor bzw. hinter der Fokussierebene, d. h. der Film- oder Mattscheibenebene liegt.

Um aus der Widerstandsänderung eines CdS-Photowiderstandes, der eine der F i g .1 A entsprechende Fokussierungskennlinie aufweist, den genauen Fokussierungspunkt zu ermitteln, ist der Photowiderstand in einem Gleichstromkreis angeordnet, so daß seine Widerstandsänderungen in entsprechende Stromänderungen umgewandelt werden. Der genaue Fokussierungspunkt P wird durch eine Strommessung ermittelt.

Eln derartiges Vorgehen bringt jedoch Schwierigkeiten mit sich, die vor allem auf die geringe Änderungsrate, d. h. die niedrige Steigung der Fokussierungskennlinie in der Nachbarschaft des genauen Fokussierungspunktes P zurückzuführen sind. Diese vergleichsweise kleinen Widerstandsänderungen haben nämlich entsprechend kleine Stromänderungen zur Folge, die meßtechnisch nur mit großen Schwierigkeiten bzw. nur recht ungenau zu erfassen sind. Unter dieser Schwierigkeit leidet selbstverständlich auch die Genauigkeit der Fokussierung. Hinzu kommt der Nachteil, das Schwankungen der Versorgungsspannung und/oder die Temperaturabhängigkeit der Bauelemente die genaue Auswertung derartig kleiner Stromänderungen zusätzlich erschweren bzw. die Meßgenauigkeit weiter verringern.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wurde bereits erwogen, zwei CdS-Photowiderstände vorzusehen, die auf der optischen Achse des Objektivs in Positionen angeordnet sind, die den Punkten a und b in Fig.lA entsprechen, und den genauen Fokussierungspunkt Pals Mittelpunkt zwischen den Punkten a und b, in denen der Innen; iderstand der CdS-Photowiderstände jeweils den gleichen Wert hat, durch eine Differentialmessung zu ermitteln.

Ein solches Vorgehen führt nur dann zu hinreichend genauen Meßergebnissen, wenn die Fokussierungskennlinie symmetrisch zu dem Maximum P verläuft; denn nur dann kann der Abszissenwert des Maximums durch eine Differentialmessung ermittelt werden. Wenn die Fokussierungskennlinie jedoch etwa den in F i g. I B dargestellten Verlauf hat, bei dem sich der Innenwiderstand der CdS-Photowiderstände unsymmetrisch in bezug auf das Maximum P ändert, erhält man ungenaue Meßergebnisse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes zu schaffen, bei dem diese Nachteile vermieden sind und das unabhängig von dem spezifischen Verlauf der Fokussierungskennlinie eine präzise Scharfeinstellung des Objektivs ermöglicht, wobei ferner größtmögliche Unabhängigkeit von Schwankungen der Versorgungsspannung und der Temperaturabhängigkeit der Bauelemente gegeben sein soll. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.