DE2413677C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes eines Objektivs - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes eines ObjektivsInfo
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- DE2413677C2 DE2413677C2 DE19742413677 DE2413677A DE2413677C2 DE 2413677 C2 DE2413677 C2 DE 2413677C2 DE 19742413677 DE19742413677 DE 19742413677 DE 2413677 A DE2413677 A DE 2413677A DE 2413677 C2 DE2413677 C2 DE 2413677C2
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des genauen rokussierungspunktes
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 Scharfe 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. IA wiedergegebene Abhängigkeit von
der Objektivverschiebung. Diese Abhängigkeit wird als
Fokussierungskennlinic bezeichnet. Wenn sich die ()0
Objekthelligkcit ändert, ändert sich die Größe der Ordinatcnwei te dieser Fokussierungskurve entsprechend.
Dabei bleib! dor die Stellung des Objektivs kennzeichnende Abs/isscnwert des Maximums /'dieser
Kurve jedoch unverändert. Der Maximalwert /'der in cs
Fig. IA wiedi'gegebenen Fokiissieriingskennlinie entspricht
dem genauen Fokussierungspunkt, d. h. der nniimnlen Scharfeinstellung, die Punkte a und h
kennzeichnen Fehleinslellungen, bei denen die Schärfenebene des von dem Objektiv entworfenen Bildes vor
bzw. hinter der Fokussierebene, d. h. der Film- oder Mattscheibenebene iiegt.
Um aus der Widerstandsänderung eines CdS-Photowiderstandes, der eine der Fig. IA 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.
Ein 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. IA entsprechen, und den genauen Fokussierungspunkt
PaIs Mittelpunkt zwischen den Punkten a und b,
in denen der Innenwiderstand 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 Fig. IB
dargestellten Verlauf hat, bei dem sich der Innenwiderstand der CdS-Photowiderstände unsymmetrisch in
bezug auf das Maximum Pändert, 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 Versorgungsspünnung 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.
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 Fokussicrungskennlinie, z. B. der Punkt P' in Fig. IA,
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 Einstellebenc (Filmebenc) befinde!. Das
pholoelektronische 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 mil Hilfe cip.es spezifischen Frequenzdetektors
ermittelt werden, der auf diejenige Frequenz abgestimmt ist, die der diesem speziellen Punkt der
Fokussierungskcnnlinie eigenen Fokussierungsinformation enlspricht, wobei diese Information dann vorliegt,
wenn die Schärfenebene des Objektivs mil der vorgesehenen Einstellebenc 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 bekannlen Schwierigkeilcn und Nachteile vermieden, die einer Messung und Weiterverarbeitung
von Gleichstromsignalen anhaften. Unter diesen sind besonders die starke Temperaturabliiicgigkeü und uic
Abhängigkeit von Schwankungen der Versorgiingsspannung
zu nennen.
Um den Einfluß von Schwankungen der Objekthelligkeit zu eliminieren, wird gemäß anderer Weitcrbildungen
der Erfindung vorgeschlagen, Kompensierungs schaltungen vorzusehen, die bei sich ändernder
Objekthelligkcit entweder die Schwingungsltequen/ der durch die Fokussierungsinformation steuerbaren
Oszillatorschaltung oder die Resonanz- bzw. Durchlaßfrequenz des Frequenzdetekiors 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 :n 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 wild die Os/illatorschwingung, deren Frequenz für den
Fokussicrungszustand des Objektivs kennzeichnend ist. einem Frequenz-Ainplitiidenumwandler zugeführt. In
diesem wird die Frequenzänderung in eine cntsprechende
Amplitudenänderung umgewandelt, deren Maximum (oder Minimum) leicht ermittelt weiden kann. Die
Verwendung eines derartigen FrequenzAmplitudenurnwandlcrs
führ! zu einer besonders fehlerfreien Ermittlung des genauen Fokussierungspunkles, verbunden
mit großer Meßempfindlichkeit.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung dient die von dem im bildseitigen Strahlengang angeordneten
pholoeleklronischen Bauelement zur Messung der Fokussicrungsinformation abgegebene Ausgangsspannung
zur Steuerung eines niehtlineareii Schaltelement,
z. B. eines in einem entsprechenden Bereich seiner Kennlinie betriebenen Feldeffekttransistors, das als
frequenzbestimmendes Glied des Oszillators dient. Durch die Nichtlineariläi des gesteuerten Schaltelements
ergibt sich eine Spreizung des Frequenzbandes in der Nachbarschaft der der genauen Fokussierung
einsprechenden Frequenz, wodurch die Meßgenauigkeit und -empfindlichkeit erhöht werden.
l-'iner anderen Weiterbildung der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Richtungssinn der Fehlcrcinstcllung 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 Fokussicrungspunktes eignet, sondern auch eine automatische
Nacheinstellung des Objektivs bei sich ändernder Objek(entfernung ermöglicht. Bei dieser Weiterbildung
ist das photoelckironische 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 enlsprechender Frequenz umgewandelt.
Diese Oszillatorschwingung wird zwei Schwingkreisen zugeführt, deren Resonanzfrequenzen symmetrisch zu
beiden Seiten der dem genauen Fokus .ierungspunkt entsprechenden Oszillatorfrequenz liegen. Sodann werden
die Ausgangsspannungen der beiden Schwingkreise
4S 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
(,<; Mittenfrequenzbesiizt.
Im folgenden sei die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispicle näher
erläutert:
Fig. I /cigl den Vorlauf tics Innenwiderstandes
ines CdS-PhotowideiStandes in Abhängigkeit von der
'erschiebung des Objektivs. Diese Kurve wird als oknssierungskennlinie bezeichnet;
1 ι μ 2 lsi die Resonan/kurve eines Schwingkreises; I ι μ . i /cigt ein Ausfühmngsbeispu I der Erfindung. ηί der ein Schwingkreis als Frequen/detcktoi dient;
1 ι μ 2 lsi die Resonan/kurve eines Schwingkreises; I ι μ . i /cigt ein Ausfühmngsbeispu I der Erfindung. ηί der ein Schwingkreis als Frequen/detcktoi dient;
lig'1 und r) /eigen Aiisfiihrungsbeispiele der
ijlindung. bei denen der Einfluß von Schwankungen der
i)bjekthelligkcii kompensiert wird;
Fig.b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der
iihndung, bei dem als Frequenzdetektor ein abgestimmter
Verstarker verwendet ist;
I ig 7 zeigt neben einer Fokiissieriingskurve die
Abhängigkeit der Os/ilUuorfrcquen/ von der Verschiebung
des Objektivs. Diese Darstellung dient zur I !läuterung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispirls
gemäß I- i g . b;
I ig. 8 /cigi ein weiteres Ausführungsbeispiel der
! ι findung, bei dein als Oszillator eine LC-Oszillator-M
luiluing verwendet ist;
I ig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der F.rfindung,
bei dem cm Tiefpaßfilter als Frequen/.-Amplitudcn-Umw.miller
zur Frequenzmessung dient;
I ig. 10 zeigt einerseits die Durchlaßkurve des 1 iclpaßfilters und veranschaulicht andererseits den
Vorgang der Frequenz-Amplituden-LJmWandlung;
I ig Il zeigt ein 1 lochpaßfilter. das als Frequenz-■\mphtuden-l;,nwandler
verwendbar ist;
! ι g . I^ .Tigi die Durchlaßkurvc des Hochpaßfilters
iiiui veranschaulicht ferner seine Wirkungsweise als
i ioquenz-Amplitudcn-l Imwandler;
Fig. Ua und 13b zeigen aktive Filierschaltungcn.die
ebenfalls als Frcquenz-Amplituden-lJmwandler Verwendung
finden können;
Fig. 14 zeigt eine Fnkussicrungskennlinic, an Hand
derer die Wirkungsweise eines Frequenzdetcktors erläutert wird, mit dessen Hilfe die Ermittlung des
genauen Fokussicrungspunktes durch eine Frequenzspreizung
in der Nachbarschaft der zu messenden Frequenz erleichtert wird;
F" i g 15 zeigt die Schaltung eines mit einer
Wicnschen Kapazitäisbrücke ausgestatteten Oszillators;
Fig. Ib zeigt die Frequenzverteilung in Abhängigkeit
von der Objektivverschiebung;
Fig. 17 zeigt auszugsweise ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die erwähnte Frequcnzspreizung durchgeführt wird;
Fig. 18 zeigt eine Kennlinie, die die Abhängigkeit
des Kanal-Widerstandes eines Feldeffekttransistors von der an der Gate-Source-Streck'* anliegenden Steuerspannung
wiedergibt;
Fig. 19 veranschaulicht die Frequenzspreizung bei dem in F ι g . 17 dargestellten Ausführungsbeispiel;
F i 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;
F i g . 22 zeigt eine Fokussierungskennlinie. die z.ur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels mit automatischer
Fokussierung dient;
F i g. 23 und 24 zeigen zwei entsprechende Ausführungsbeispiele
der Erfindung;
Fig.25A bis 25C schließlich veranschaulichen den
Finfluß der Interferenz bei zwei Schwingkreisen, deren Resonanzfrequenzen nahe bcieinanderliegen.
F i g. 3 zeigt ein Ausfiihrungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemiißen Verfahrens. Der
mit einer gestrichelten Linie eingefaßte Schaluingstcil stellt emc als WC Phasenschiebergenerator ausgebildete
Oszillatorschaltung dar. In dieser ist der Kollektor eines Transistors I mit einem Anschluß eines Kondensators 2
verbunden, dessen anderer Anschluß mit einer Reihenschaltung von CdS-Photowidcrständen 3, 4 und 5 in
Verbindung steht. Diese Photowiderstände sind an beliebigen Punkten auf der optischen Achse eines
Kameraobjektivs angeordnet. Die Reihenschaltung der Photowiderslände ist mit der Basis des Transistors I
verbunden. Die Verbindungspunkte 6, 7 und 8 zwischen dem Kondensator 2 und dem Photowidersland 3 bzw,
zwischen den Photowiderständen 3 und 4 bzw. zwischen den Photowiderständen 4 und 5 sind über Kondensatoren
9, 10 bzw. 11 mil 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 fder Oszillatorschaltung als
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 2! 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 eini s 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. Seir Kollektor steht über einen von einem Siebkondensatoi
to 23 überbrückten Gleichstromzweig mit der negativer
Sammelleitung 12 in Verbindung. Dieser Gleichstrom zweig umfaßt ein Anzeigeinstrument 30 zur Anzeige de
genauen Fokussierungspunktes und einen Widerstam 31.
Im folgenden sei die Wirkungsweise bei der Messun des genauen Fokussierungspunktes beschrieben:
Wenn der Schalter 18 des flC-Oszillators OS
geschlossen ist und das Kameraobjektiv verschöbe
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wird und damit entsprechende Informationen über den Fokussierungszustand des einzustellenden Aufnahmeobjekts
zu den Pholowiderständen 3, 4 und 5 gelangen (wobei die Blendenöffnung konstant ist).
ändert sich der Innenwiderstand der Photowiderstiinde 3, 4 und 5 in Abhängigkeit von der Verschiebung des
Kameraobjektivs in der in F i g . 1A dargestellten
Weise. Die /?C-Oszillatorschaltung OSC beginnt mit
einer Frequenz zu schwingen, die von den Kapazitäten der Kondensatoren 9, IO und Π 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
grolje Resonanzsehärfe besitzt, wie dies in
Kig. 2 schematisch dargestellt ist, und wenn der Schwingkreis 21 so eingestellt ist, daß seine Resonanzfrequenz
mit derjenigen Frequenz des Oszillators übereinstimmt, die dem Innenwidersiand der CdS-Pholowiderstände
im Punkt P(FJg-IA) 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 großer 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 erreich; ist. Das Meßinstrument
30 zeigt eine Spannung (entsprechend den Punkten J ' und b" in F ig. 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. IA)
oder einer hinteren (Punkt b' in Fi g. IA) Feineinstellung
entspricht. In diesem Fall kann die an dem Schwingkreis 21 auftretende Spannung den Transistor
24 nicht in seinen leitenden Zustand steuern.
Die Absgangsspannung des Transistors 27 dient zur Ansteuerung eines (nicht dargestellten) Servomechanismus
zur Verschiebung des Objektivs. Da die Resonanzspitze bei hinreichender Güte ζ) 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 ζ) 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
/fC-Oszillatorschaltung OSC und der Schwingkreis 21
kaum temperaturabhängig sind, wird die Meßgenauigkeit auch durch den Einfluß der Umgebungstemperatur
nicht beeinträchtigt.
Ks sei noch erwähnt, daß der Bezugspunkt für dit Fokussierung, der bei dem vorstehend beschriebener
Ausführungsbeispiel der Punkt P' in F" ig. IA ist, auch tier Punkt /'sein kann.
Bei dem in F i g . i dargestellten Ausführungsbeispie
ändert sich der Innenwiderstand der CdS-Photowiderstände
praktisch nicht, wenn die Objekthelligkcit im wesentlichen konstant ist. Dementsprechend kann der
ίο präzise Fokussierungspunkt mit wiederholbarcr Genauigkeit
ermittelt werden, wenn die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 21 einmal eingestellt ist.
Die F i g . 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsbeispie-Ie 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 336
und einem CdS-Photowiderstand 135 bestehenden Reihenschaltung in Verbindung steht. Diese Reihenschaltung
ist zwischen die positive Sammelleitung 12fc 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 Innen-
ss Widerstandes des Photowiderstandes 135 zur Folge, so
daß der Koliektorstrom 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 Objekthel-
ligkeit 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.
Hei dem in Γ ig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 12! 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, /u steuern.
In Pig.1) ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt. Bei dieser Schaltung ist der !.milter eines Transistors 242 mit der negativen
Sammelleitung verbunden, während sein Kollektor über eine elektrisch betätigte Antriebsvorrichtung, /.. 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 /wischen 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 wirksaiv Oberflache des CdS-Photowiderstandes 244 auftretenden Objektstrahlen
werden durch eine Diffusionsscheibe 247 zerstreut.
Wenn die Objektheiligkeit geringer wird, sinkt .inch
die die Fokussierungsinformation darstellende Schwingfrequenz. Die erniedrigte Objekthelligkeit verursacht
ein Anwachsen des Innenwiderstandes des Photowider Standes 244 ind damit ein Absinken des Kollektorstroms
des Transistors 242. Dies führt da/u, daß die
Antriebsvorrichtung 243 die Blendenvorrichtung 246 weiter öffnet, so daß die Innenwiderstände der
CdS-Photowtderständc 203, 204 und 205, die als Detektoren für die Fokussierungsinformation dienen,
kleiner werden und damit die Frequenz der ftC-Osziilatorschaltung
beeinflussen. Diese Frequenzbeeinflussung erfolgt in dem Sinne, daß bei korrekter Fokussierungsposition
des Objekts Resonanz mit dem Schwingkreis 221 besteht.
Umgekehrt wird die Blendenvorrichtung 246 durch die Antriebsvorrichtung 243 weiter geschlossen, wenn
die Objekthelligkcit anwächst. Dadurch werden die auf die Photowiderstände 203, 204 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 /?C 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 F i g. 5 dargestellten
mechanischen Mittel auf einen veränderbaren Kondensator wirken zu lassen, der die in der Schaltung nach
F ig. 4 enthaltene Kapazitätsdiode 139 ersetzt, oder aber auf einen magnetischen Kern, mittels dessen die
Induktivität der Spule 222 verändert werden kann.
F ig. 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 Schwingungsstabilisicrung, einem Koppelkondensator
370, einem Überbrückungskondensator 371, einem veränderbaren Widerstand 372, Widerständen 373 zur
Hinstellung 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-Photowiderständc 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 Pi auf der in
F i g . 7 dargestellten Foktissierungskennlinic A entsprechen.
Wenn das Objektiv vor- oder zurückbewegt wird, nehmen die Photowiderslände 366 und 367 die
Fokussierungsinformation auf und verändern die Schwingfrequenz der Oszillatorschaltung 361 in Abhängigkeit
von der Objektivverschiebung 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 R und die Kapazität der Kondensatoren
368 und 369 mi: Cbezeichnet wird, ist die Schwingungsfrequenz f\ der Oszillatorschaltung 361, die einen
Kapazitätsbrücken-Oszillator darstellt, durch folgende Gleichung gegeben: .
'' " 2.Ύ RC ' O
die oszillierende Ausgangsspannung der Oszillatorschaltung 361 wird über den Kondensator 375 dem
abgestimmten Verstärker 362 zugeführt. Die Kreismittenfrequenz ω dieses Verstärkers 362 ist durch folgende
Gleichung gegeben:
Wenn C; = O = Co und Ri = Ri = Ro gewählt ist
ergibt sich hieraus
'" = ο r ■
(3)
Damit wird die Frequenz des abgestimmten Verstär kers 362 |
/: = 2.TR0C0 (4)
Wenn die Schwingungsfrequenz /i der Oszillator schaltung 361 der Frequenz h des abgestimmte!
Verstärkers gleich wird, wird die Ausgangsspannunj der Osziilatorschaltung 361 entsprechend selekti
verstärkt und betätigt ein Meßinstrument 361, das zu Anzeige des genauen Fokussierungspunktes dient. Be
sinkender Objekthelligkeit nimmt die Fokussierung« kennlinie die Form der Kurve Bin F i g. 7 an, wobei sie
der Innenwiderstand der Photowiderstände von dem
dem Punkt P entsprechenden Wert zu dem dem Punkt P' entsprechenden Wert verschiebt. Die Schwingungsfrequenz
der Oszillatorschaltung 361 hat dementsprechend den als strichpunktierte Linie in Fig. 7
dargestellten Verlauf in Abhängigkeit von der Objektverschiebung. Trotzdem kann bei diesem Ausführungsbeispiel der gewünschte genaue Fokussierungspunkt P
ohne Schwierigkeiten eingestellt werden, auch wenn sich die Schwingungsfrequenz bei wechselnder Objekthelligkeit
ändert.
Zu diesem Zweck werden die Widerstände 376 und 377 des abgestimmten, d. h. frequenzselektiven Verstärkers
362 durch CdS-Photowiderstände ersetzt. Diese ermitteln die Objekthelligkeit, wobei sich ihr Innenwiderstand
entsprechend ändert, und beeinflussen die Absiimmfrequenz 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 wie die Kondensatoren 368 und 369
der Oszillatorschaltung 361, ändern sich die Schwingfrequenz
Λ 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 f\ = h wird
also beibehalten, so daß eine genaue Ermittlung des präzisen Fokussierungspunktes unabhängig von der
Änderung der Objekthelligkeit möglich ist.
F ig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Oszillatorschaltung als /.C-Oszillator
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 F ig. 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 Drehkondensator ausgebildet ist und unmittelbar von der Vorrichtung 443 gesteuert wird, es es kann
aber auch die Induktivität der Spule 457 verändert werden.
Die Schwingungsfrequenz, h eines LOOszillators ist
bekanntlich
h =
{LC
Unter der Annahme, daß L konstant ist, während C quadratisch geändert wird, ergibt sich hieraus
2:iC
I.
Diese Gleichung (6) entspricht der oben angeschriebencn
Gleichung (1), woraus hervorgeht, daß die Erfindung auch mit einem LC'Oszillator realisiert
werden kann.
F ig. 9 zeigt die Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Der Schaltungsabschnitt
A stellt einen durch die Fokussierungsinforma tion gesteuerten Frequenzwandler dar, der wieder in an
sich bekannter Weise als tfC-Oszillatorschaluing
ausgebildet ist, der Schaitungsabschnitt B bewirkt eine
Frequenz-Amplituden-Umwandlung mittels eines Tiefpaßfilters. Der Schaltun^sabschnitt 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 Schakungsabschnitt B besteht aus Kondensatoren
509 und 510 und einer Induktivität 535. die einen Tiefpaß in ^-Schaltung bilden. In Fig. 1OA ist der Frequenzverlauf
eines solchen Tiefpasses dargestellt.
Der Schaltungsabschnitt C enthält Widerslände 524
bis 529. Kondensatoren 511 bis 514, einen Transistor
533. eine Diode 534. ein Anzeigcinstrumcnt 536 sowie
eine Speisespannungsquelle 537.
Die CdS-Photowiderstände 501 und 502 und die Kondensatoren 503 und 504 bilden einen Phasenschieber.
Die Schwingungsfrequenz f einer nvt einer Wien-Brücke ausgestatteten Oszillatorschallung ist
wobei die Innenwiderstände dcrCdS-Photowiderständc
501 und 502 mit R\ bzw. R: und die Kapazitäten der Kondensatoren 503 und 504 mit Ci bzw. O 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 /?i und R: ergibt.
Die oszillierende Ausgangsspannung, deren Frequenz fm 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 / auf dem den Durchlaßbereich und den Sperrbereich trennenden abfallenden Kurventeil
der Durchlaßkurve liegt, wie dies in Fig. 10
/•5 dargestellt ist. Man erhält dann als Ausgangssignal des
Tiefpasses in Abhängigkeit von der Änderung der Eingangsfrequenz /'ein scharf ausgeprägtes Maximum
der Spannungsänderung, wie dies in Fig. 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 ( F i g . 10) ermittelt.
Die beschriebene Spannungsänderung ist um so
do größer, d. h., das Maximum der Kurve V in Fig. 10 ist
um so ausgeprägter, je steiler der Dämpfungsverlauf des Tiefpasses ist. Der Scheitelpunkt der Fokussicrungskennlinie
in F i g. 7 sowie die Basisbreite der l'requenzktirvc
können ohne großen Aufwand derart gestaltet
r,s 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. 12 dargeslcll-
ion Art als Frequenz-Amplitudenwandler Verwendung.
Es kann an Stelle des Tiefpasses in den Schaltungsabsc'.initt
B in F i £ . 9 eingefügt werden. Das in F i g 11
dargestellte Hochpaßfilier 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 Schahungsabschnitis
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 miteinan- is
der 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 Schaltungsabschnitis 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 Ausführungsbeispielcn, die von aus Induktivitäten und Kapazitäten gebildeten
Filterschaltungen Gebrauch machen, durch Vermehrung der verwendeten Reaktanzclemente (Kondensatoren
und Spulen) die Steilheil 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 Fig. 13a und 13b sind derartige Schaltungen dargestellt. Sie umfassen einen Operations- 4S
verstärker OA, Kondensatoren O bis O. Widerstände
Ri bis Rj, einen veränderbaren Widerstand /', eine
Eingangsklemmc 551 bzw. 553 und eine Ausgangsklemmc 552 bzw. 554. Fig. 13a stellt ein Bandpaß-Filter dar.
Fig. 13b zeigt die Kombination eines Tiefpasses mit <,o
einer Bandsperre.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele machen zur Frequenz-Amplituden-Umwandlung von
Filterschaltungen Gebrauch, indem sie diejenigen Bereiche von deren Frcquenzkennlinien ausnutzen, in «^
denen eine starke Abhängigkeil der Dämpfung von der Frequenz besteht, also beispielsweise die Kurvenäste,
die Sperrbereich und Diirehlaßbereich voneinander
trennen, /ur Realisierung der Erfindung können selbstverständlich mich andere geeignete Mittel. /.. Ii. <,o
Frequenz-Diskriminaioren, verwendet werden, die eine
Frequenz-Ampliuidcnumwandlutig mit scharf ausgeprägter
1 ;requ(in/empfindlichkeit ermöglichen.
Vor der Beschreibung des folgenden Ausfülirungsbcispiels
sei zunächst der Fall betrachtet, daß die (,<,
CdS-Photowiderstände auf der optischen Achse in einer
Position angeordnet sind, die der I (ikaU'brne entspricht,
und d:il.t diese Photow idersländc die Widerstände Ri
und R: in der mit einer Wien-Brücke ausgestatteten OszülatorschaUung 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 Fig. 16
andeutungsweise dargestellt ist. In dieser kennzeichnet die senkrechte Linie P die der genauen Fokussierung
entsprechende Frequenz, die senkrechten Linien a und b kennzeichnen Frequenzen, die in der Nachbarschalt 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 Fokussicrungspunkt entsprechende Frequenz beispielsweise mittels eines Resonanzkreises
ermittelt wird, besteht die Möglichkeit einer Fernmessung, 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 ;i 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-Information dar. Sie enthält einen
CdS-Photowiderstand 608. Der Schallungsabschnitt ß 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 Schaltungsstufe 603 dient zur Ermittlung des
präzisen Fokussierungspunktes, sie enthält einen Resonanzkreis oder einen abgestimmten Verstärker. Mit 604
ist eine Schaltungsstufc 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 geschallet. 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
hO6 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 mil 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-Ilektrode 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 über einen Widerstand 62! mit der negativen Sammelleitung 606 in Verbindung,
während seine Source-Elektrode über einen Widerstand 622 und einen dazu parallelgeschahetcn
Kondensator 623 mit der positiven Sammelleitung 605 in Verbindung steht. Die Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors
619 ist mit der Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 613 zusammengeschalte!. Die
Source-Eiektrode 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 Rückl.opplungsfak'ors 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 frequenzselcktiven
Bestimmung des genauen Fokussierungspunktes verbunden. 628 stellt eine Vorrichtung zur Kompensierung
unterschiedlicher Objekthclligkeiten dar. Die durch Frequenzselektion gebildete Ausgangsspannung
der Schaltungsstufe 605 wird in der Schaltungsstufe 604 angezeigt.
Die frequenzbestimmenden Widerstände der Wien-Brücke der Osziilatorschaltung 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 Sourcc-Krcises. 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 Ri>s-bezeichnet. Er ist durch die
Gleichung
R,
gegeben, in der //»des Drain-Strom bei Spannung 0, Vr die pinch-off-Spannung des Feldcffcktors und Vos die
Spannung zwischen Gate und Source-Elektrode bezeichnen. Die Gleiehur^ (8) ist in Fig. IH veranschaulicht.
Man erkennt aus der Gleichung (8), daß der Widerstand /?/>s ein Minimum besitzt, wenn die
Spannung Vcs/.ii 0 wird. Dies wird durch den Punkt c/in
fig. 18 dargestellt. Wenn die Gate-Spannung anwächst, wird auch der Widerstand Ro.s größer. Wenn sie
den Wert der pinch-off Spannung Vn erreicht, zeigt der
Kanal-Widerstand einen größeren Wert, der bei weiterer Spannungszunahme praktisch unbeschränkt
anwächst.
Man erkennt aus Fig 18, daß die den Widerstan. s
verlauf kennzeichnende Kurve in der Nachbarschaft des
Punktes c einen starken exponentiell verlautenden Anstieg besitzt. Die vorstehende Beschreibung bezieht
sich auf den Aiifbnichsbereich eines Feldeffekiti ,msi
stors, sie entspricht also seinem Betrieb im sogenannten Trioden-Bereich. In dem sogenannten Pentodenbereich,
das ist der Bereich, in dem die Spannung /wischen der
Drain- und der Source-Elektrode hoher is; als die
pinch-ofl-Spannung, ist der Innenwideistand in>
Bereich kleiner Werte von Vas sehr hoch, so daß dieser Bereicl
für den vorliegenden Zweck wirksam nutzbar ist: Au Fig. 18 ist ersichtlich, daß die Veränderung von Rüsbe
einer Gatc-Source-Spannung Vas im Bereich von Q \
bis - 1 V klein ist und sehr stark anwächst, wenn Vc größer wird als - 1 V, so daß sich dieser Teil dei
Kennlinie zur Spreizung des Frequenzbereichs eignet Wenn für Vas der Bereich von -I V bis -2 \
verwendet wird, ist der Kennlinicnteil mit wcnigei ,o starker Widerstandsänderung, z. B. der c:cr Bereich vor
0 V bis - 1 V für die Spreizung des Frequenzbereiche?
geeignet. Die Steigerungsrate von Vv,, sollte irr Vergleich zu dem Verschiebungsgrad des Objektivs aul
ein geringeres Maß eingestellt sein. Aus tier 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 zwisehen
der dem genauen Fokussierungspunkt entsprechenden Frequenz und den Nachbarfrequenzen auf
Grund dci \orbeschriebencn Widerstandsabhängigkeit
zu vergrößern. Hierdurch wird die Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes erleichtert. Cs 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 jo dargestellten Ausführungsbeispicls kurz erläutert:
Wenn der CdS-Photowiderstand 608 mit tier 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 Transist, is 609
eingefügt ist, an dessen Schleifkontakt 611 geteilt, so daß er eine geeignete Steuerspannung für die
Gate-Source-Strecke der Feldeffekttransistoren 612 und 61 5 bildet. Wenn das Objektiv, beginnend von dem
Punkt O der Fokussierungskennlinic (Fig. 14), verschoben
wird und über den Punkt .7 zu dem genauen IH1 Fokussierungspunkt b gelangt, wird der Innenwider-
stand des CdS-Photowiderstandes 608 zwischen den
4., Punkten O und α infolge der Objektivverschiebung in
einen entsprechenden Kanalwidcrstand ties Feldeffekttransistors (Bereich zwischen den Punkten
</und e in Fig. 18)u'Tigewandelj, so daß die Schwingungsfrequen-/en
wesentlich höher liegen als die dem genauen so Fokussierungspunkt entsprechende Schwingungsfrequenz.
Dies wird durch die in Fi g. 19 wiedergegebene
l'requenzvcrteilung veranschaulicht, in der die Punkte ,7
und h in großem Abstand von dem genauen Fokussierung· nunkt /-"liegen. Dementsprechend ergibt
sich eine größere Verstimmungsrate, d. h. eine größere Verstimmung des Oszillators in Abhängigkeit von der
Objcktivverschiebiing. Bei weiterer Verschiebung des
Objektivs wird der Punkt .7' erreicht (tier dem Punkt ,7'
in der Nachbarschaft des Punktes C entspricht). Der f,o Kanalwidersland ändert sich sodann in bezug auf den
Punkt <■ äußerst stark. Hieraus folgt, daß die der senkrechten Linie ,7 entsprechende Frequenz von tier
den senkrechten Linien .7 und /1 citsprei henden
Frequenzen sehr stark abweicht und damn \on diesen
leicht iintcrsclieidbar ist Wenn das ()b|ektiv weiter in
die dem genauen Fckiissieiungspunkt /'entsprechende
Position verschoben wird, wächst der Kanal Widerstand
lies l-'eldeflekiliansistors weiter im,I ιμ-μ-ι.-Ιιι .Ι.·μ
35
24 677
'unkt /'in Fig. 18. Hieraus ergibt sich, daß die dem
»unkt Pentsprechende Frequenz von der dem Punkt ä
entsprechenden Frequenz einen hinreichenden Abstand -,at und damit durch die als Resonanzkreis, Filter oder
ibgestimmter Verstärker ausgebildete irequenzabhän-Tjge
Schaltungsstufe 603 zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes leicht selektiert werden kann.
Das Ergebnis wird durch die Anzeigesiufe 604 angezeigt.
F ig. 20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispie! 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 Objckthelligkeii. 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 Kollektorstroms von der Basis-Emitter-Spannung wiedergebende Kennlinie
dieser Transistoren ist in Fig.21 angedeutet. Es ist erkennbar, daß die Transistoren auf Grund dieses j5
Kennlinienverlaufs in ähnlicher Weise als spannungsabhängige Widerstände eingesetzt werden können, wie
die genannten Feldeffekttransistoren. Der in F ig. 21 wiedergegebene Kennlinienverlauf der Transistoren sei
im folgenden kurz erläutert: Der Kollektorstrom L eines Transistors, der einen hohen Stromverstärkungsfaktor
besitzt und mit sehr kleinem Strom angesteuert wird (Kleinsignalbetrieb), ist durch folgende Gleichung
gegeben
', ",''ι-' ll,(, I,,,1,/Ki. Oi
in der V>.>
dem Energiesprung bei T= 0" K entspricht und /. IV für Silizium den Wert VV = 1.205 V hat. λ.
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-Siliziumlransisior beispielsweise etwa den
Wert r = 1,5. Viii ist die an der Basis-Emitter-Sttecke
anliegende Spannung, q ist die Elemenwirladung, T
bedeutet die absolute Temperatur und K die ßollzman-Konstante.
Aus Gleiehtung (9) ergibt sich, daß der Kollektorstrom
Ic exponentiell mit der Basis-Fmitier-Spannung
Viii ansteigt. Die Kennlinie hat dementsprechend den in F ig. 21 dargestellten Verlauf und gleicht in wesentlichen
Bereichen der in F i g . 18 dargestellten Kennlinie.
Im folgenden sei die Wirkungsweise des in 1- ig. 20
dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben: Zunächst sei angenommen, daß die von dein 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 Ohiektiv /u dieser /eil in einer
Position befindet, die dem Rand der Fokwssierungs- f,0
kennlinie, d. h. dem Punkt O entspricht. Wenn das
Objektiv verschoben wird, wächst die Spannung an den
Klemmen des Phot· "Widerstandes 708 entsprechend
dem Verlauf der I okussieMin;:-,kennlinie an. Damit wird
die Spannung Vgroßci als die Spannuii)' Vn, so daß der c,',
Transistor 729 in μίιιιίι leuenden Zustand gelangt.
Infolgedessen c ''-ugt dieser 1 r.iiisistoi /wischen dem
VihLifiT 7)1 (Us vci änderbaren Widerstände- 710 und
der positiven Sammelleitung 705 eine Teilspannung Vi.
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. 57 beschrieben wurde
Aus F i g. 21 ist ersichtlich, daß der Innenwiderstand der Transistoren 736 und 737 abnimmt, wenn die Basisspanrung
größer wird. Hieraus ergibt sich eine Änderung der Schwingungsfrequenz, die sich vor den eingangs
beschriebenen Ausführungsbeispielen unterscheidet. Und zwar wird die Schwingungsfrequenz um so höher,
je größer die Nähe zum genauen Fokussierungspunkt ist und umgekehrt urn 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. fn 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 + Δ Vansteigt. Entsprechendes gilt für die Spannung
am Schaltungspunkt n, so daß der Fokussierungsvorgang bei der Spannung V + 4 V = Vo + Δ Vo beginnt.
Wenn Δ V = Δ Vo eingestellt wird, ist auch V = Vo, d. h.,
der Einfluß der Änderung der Objekthelligkeit ist eliminiert.
Bei den in den Fig. 17 und 20 dargestellten Ausführungsbeispielen dienen mit Wien Brücken ausgestaltete
Oszillatorschaltungen als Schwingungserzeuger, stan dessen kann selbstverständlich auch eine
übliche ttC'-Oszillatorschaltung Verwendung finden.
Außerdem sind die Ausführungsbeispicle so gestaltet, daß der genaue Fokussierungspunkt durch Ermittlung
des an dem CdS-Pholowidcrstand 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 P' der Fokussierkennlinie in Fig. 14 entspricht, da die Frequenzänderung
mit den vorstehend beschriebenen Mitteln leicht
gemessen werden kann.
In F i g . 23 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt. Mit 801 ist ein RC-Oszillator
bezeichnet, dessen frequenzbestimmendes Element wieder ein photoelckirischcs Bauelement, z. B. eir
CdS-Photowiderstand ist, das auf der optischen Achse eines Objektivs in einer vorbestimmten Entfernung von
der Fokalebcne 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 Einstcllposition des Objektivs einen unterschiedlichen Innenwiderstand bzw. Photostrom hervorruft.
Zwei Kopplungskondensaiorcn 803 und 804 verbinden ^n Ausgang der Oszillatorschaltung 801 mit zwei
Schwingkreisen, die je aus einem Absiimmkondensator 80r) bzw. 807 und einer Spule 806 bzw. 808 bestehen. Mit
809 ist eine an den ersten Schwingkreis angekoppelte Spult1 bezeichnet, die mil ihrem einen Wicklungsende
mil der Basis und mit ihrem anderen Wicklungsende über einen Widersland 815 mit dem Emitter eines
Transistors 811 verbunden ist. Analog ist eine mn dem
/weilen Schwingkreis gekoppelt«' Spule 810 mit der
Basis und über eiiu ■, Widerstand 816 mit dem Emitter
eines Transistors 812 verbunden. In die Kolleklorsiromkreise
der Transistoren 8! I und 812 sind Anzcigelampen
813 bzw. 814 eingefügt. Die Anzeigelampe 81.1 verbindet den Kollektor des Transistors 8)1 mit dein
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 Glcichspanniingsqucllen 821 und 822 ist ein
Motor 819 geschaltet, der zur Fokussierung, d. h. zur Verschiebung des Objektivs dient. Die beiden Span
nungsqucllen 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 Überbrückungskondcnsatoren 817 bzw. 818 und einen
Schalter 820 zur Überbrückung der Anschlußklemmen des Motors 819.
Bei diesem Ausfülirungsbcispicl ist der Punkt P' auf
dem geneigten Teil der Fokussierungskennlinie ( F i g . 22) Bezugspunkt für die Messung. Die Irequenzbcstimmenden
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 /-"'
in Fig. 22. Der diesem Kurvenpunkt zugeordnete Ordinatenwcrt stellt denjenigen Innenwiderstand des
Photowiderstandes dar. bei dem der Oszillator 801 die zwischen den Resonanzfrequenzen der beiden Schwingungskreisen
liegenden Sehwingungsfrcquenz hai.
Es sei angenommen, daß die Schärfe zunächst manuell eingestellt wird. Die Einstellebene entspricht
dann dem genauen Fokussierungspunkt Pin F i g . 22. und der Oszillator 801 schwingt mil der dem Punkt /''
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 Sekuiidärspule 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 lokussierungspunkt beibehalten wird.
Wenn sich der Aufnahmegegensiand nach links, d. h.
in Richtung auf den l\mki /·'( i' i g. 22) bewegt, sinkt die
:, Oszillatorfrequenz ein wenig ab. Dadurch gelangt der
Schwingkreis mit der niedrigeren Resonanzfrequenz in seinen Rcsonanzziistand. Die hierbei in der Sekundarspule
810 induzierte Spannung steuert den Transistor 812 in seinen leitenden Zustand und bewirkt damit ein
ίο 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
is Objektiv in entgegengesetzter Richtung, wodurch
wieder der genaue Fokussiciungspunkt 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 b/.w. 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
2s sind, wenn der genaue Fokussierungszeitpunkl 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 Ausfiihrungsbeispicl der
Erfindung dargestellt. Dieses unterscheidet sich in seinem Aufbau von dem in F i g . 23 dargestellten
Ausführungsbeispiel dadurch, daß zwei weitere Transistoren 923 bzw. 924 und zwei Relaisschalter 925 bzw.
926 zusätzlich vorgesehen sind. Die Basis des Transi
siors 923 ist mit dem Emitter des Transistors 911, sein
Emitter mit dem Verbindungspunkt zwischen der Spule 909 und dem Widerstand 9i5 verbunden. Sein Kollektor
ist über die Erregcrspulc eines Relaisschalters 926 mit
4c der Gleichspannungsseitc der Anzeigelampe 913
verbunden. Analog ist die Basis des Transistors 924 mit dem Emitter des Transistors 912 und sein Emitter mi:
dem Vcrbindungspunki zwischen der Spule 910 und dem Widerstand 916 verbunden. Sein Kollektor ist über
die Erregerspule eines Relaisschalters 925 mit der Glcichspannungsseite der Anzeigelampe 914 verbunden.
Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist die folgende: Wenn der aus dem Konda.isator 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
Emitierwiderstand 915 des Transistors 911 auftretende Spannung ebenfalls in seinen leitenden Zustand
gesteuert, so daß der in seinem Kollekiorkreis 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 Speisestromkrcises 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 I' i g . 24 vorgesehene Ausschaltung der jeweils anderen Schaltungsseile
durch die jeweils im Resonanzzustand befindliche Schaltungsseitc bietet folgende Vorteile:
Um eine gute Meßempfindlichkeit zur Ermittlung des genauen Eokussierungspunktes 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 Resonanzspanniingen
voneinander trennbar sind und keine Überlappung zwischen ihnen stattfindet, die cmc
genaue Identifizierung der Mittellage zwischen beiden Resonanzpunkten beeinträchtigen würde. Diese Verhältnisse
sind in Fig. 25a angedeutet, bei der die beiden Resonanzpunkte a und fcso weit auseinanderliegen, daß
die entsprechenden Resonanzspannungen einander nicht überlagern. Wenn nun zur Erhöhung der
Meßgenauigkeit die beiden Resonanzpunkie u und b
näher zusammengelegt werden, wie dies in F ig. 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 I-i g . 24 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung bewirkt der Resonanzz.ustand des einen Schwingkreises automatisch, daß der jeweils
andere Schwingkreis nicht wirksam werden kann. Dadurch werden iniciTeienzen 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 Fig. 25b ,
ergibt sich keine Überlagerungskurve der in Fig.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 Ligeben, noch einmal kurz zusammengestellt: Die
Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur genauen Ermittlung des die exakte Scharfeinstellung
kennzeichnenden Fokussierungspunktes. Sie bedien sich dabei des folgenden Prinzips: Die durch ein in
bildseitigen Strahlengang angeordnetes photoelektroni schcs Bauelement gemessene Fokussierungsinforma
tion, d. h., die Information, die durch die Abhängigkeil des Innenwiderstandes bzw. des Photostroms de;
photoelektronischen Bauelements von der Einstellposi tion des Objektivs gegeben ist, wird zur Frequenzmodu
lation eines Wechselstromsignals verwendet. Zui
ίο Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes diener
hochempfindliche Frequenzdetektoren, beispielsweise Resonanzkreise, abgestimmte Verstärker oder Fre
quenz-Amplituden-Umwandler, mittels derer die derr genauen Fokussierungspunkt entsprechende Frequenz
selektiert wird. Hieraus ergeben sich eine gesteigert* Meßempfindlichkeit, Unempfindlichkeit gegenüber dei
Temperaturdrift der Bauelemente, Vermeidung vor Fehlmessungen infolge von Rauscherscheinunger
od. dgl., ferner genaue und reproduzierbare Messunger
ao auch bei wechselnder Objekthclligkeit.
Bei einigen Ausführungsbeispielen findet eine Sprei zung des Frequenzbandes in der Nachbarschaft de;
genauen Fokussierungspunktes statt. Dadurch kann die diesem Punkt entsprechende Frequenz besonder«
einfach bzw. mit verbesserter Genauigkeit unc Meßempfindlichkeit ermittelt werden.
Andere Ausführungsbeispiele ermöglichen eine auto matische Fokussierung. Wenn bei ihnen das angezielte
Aufnahmeobjekt einmal so fokussiert ist, daß sich die Schärfenebene im »Fangbereich« der Automatik
befindet, erfolgt eine automatische Nachfokussierung z. B. wenn sich die Entfernung zwischen Kamera unc
Aufnahmeobjekt ändert. Hierzu bedient sich die Erfindung eines »Differentialresonanz-Effekts«, dei
durch die Verwendung zweier Schwingkreise mit schar ausgeprägter Resonanzkurve zustandekommt. Die
Frequenzmodulation des Eingangswechselsignals er folgt dabei über einen geneigten Teil der Fokussierungs
kennlinie, so daß die Differenz der von dem erwähnter photoelektronischen Bauelement gelieferten Fokussie
rungsinformation zu dem der korrekten Scharfeinstel
lung entsprechenden Bezugspunkt sowohl nach Rieh tung als auch nach Betrag identifizierbar ist. Irr
Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen zur automati sehen Fokussierung, bei denen sowohl der aufsteigende
als auch der absteigende Ast der Fokussierungskennli
nie zur Identifizierung der vorderen bzw. rückwärtiger Fehleinstellung verwendet werden, bringt die Beschrän
kung auf einen Kurvenast den Vorteil mit sich, daC Fehlmessungen vermieden werden können, die aul
einen unsymmetrischen Verlauf der Fokussierungskenn linie zurückzuführen sind.
Hierzu 9 Blatt Zeichnungen
609 611/34(
Claims (18)
1. Verfahren zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes eines Objektivs, in dessen bildseitigern
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 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, Fig.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 /?C-Generators durch den Innenwiderstand bzw. den Photostrom des bzw. der
photoelektronischen Bauelemente gesteuert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der flC-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 Schaltungssüife ()ü
einen Resonanzkreis(21)enthält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektive Schaltungssüife
ein abgestimmter Verstarker (362, Fig. 6) isi
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch 6j
gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz bzw. die Selektionsfrequenz der frequcnzselektiven Schaltungsstufe
(21, F ig. 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 gekennzeichnet, 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 Mittsnfrequenz 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, Fig.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; F i g. 13b) gebildet ist,
wobei der zwischen einem Dtrchlaßbereich und einem Sperrbereich liegende Teil der Filtercharakteristik
(A, Fig. 10, Fig. 12) die Umwandlungskennlinie
für die Frequenz-Ampliluden-Umwandlung bildet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (C, F ig. 9) aus einem Schaltverstärker (533, F ig. 9)
besteht, dessen Ansprechschwelle (mittels 525, 526) so bemessen ist, daß er nur auf den dem Resonanzfall
entsprechenden Amplitudenwert des Frequenz-Amplituden-Umwandlers(F, Fig. 9) anspricht.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
frequenzbestimmenden Elemente (612, 613, Fig. 17) des Oszillators (Schaltungsabschnitt 0,
Fig. 17) zur Erzeugung der den Fokussierungszustand des Objektivs kennzeichnenden Oszillatorschwingung
nichtiineare 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 einem nichtlinearen Teil ihrer Steuerkennlinie angesteuert werden und
im Nachbarbereich der dem genauen Fokussierungspunkt entsprechenden Oszillatorfrequenz eine Frcquenzbandsprcizung
bewirken.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensa'ionsschaltung
(730,731,742, Fig. 20) vorgesehen ist, durch die der
Einfluß von Schwankungen der Objekthelligkeit auf das Ausgangssignal des photoelektronischen Bauelements
(708) kompensierbar is;, derart, daß dieses Ausgangssignal (am Kollektor des Transistors 729,
F ig. 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 mi' 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 (905,
907 bzw. 906, 908; Fig. 24) ein Schaltmittel (926
bzw. 925, F i g. 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.
40
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742413677 DE2413677C2 (de) | 1974-03-21 | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes eines Objektivs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742413677 DE2413677C2 (de) | 1974-03-21 | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des genauen Fokussierungspunktes eines Objektivs |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2413677B1 DE2413677B1 (de) | 1975-07-31 |
DE2413677C2 true DE2413677C2 (de) | 1976-03-11 |
Family
ID=
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