DE2436528C2 - Elektro-optische Scharfstelleinrichtung - Google Patents

Description

riationsbereich einengende Schaltung (9—12; 9,100 25 richtung diese veranlaßt, einen Fotostrom zu erzeugen, jedem fotoelektrischen Empfänger (7,8) jeweils eine der zur Fokussierung einen reversiblen Motor steuert, Logarithmierschaltung (9—12; 9*, 100 nachgeschaltet ist, die aus einem Operationsverstärker (9,10,9,

100 und einem in dessen Ruckkopplungszweig beder aber auch einem Anzeigeinstrument zugeführt werden kann.
Die DE-OS 22 01 092 offenbart dagegen eine auto-

findlichen Widerstand (11, 12) mit logarithmischer 30 matische Fokussiereinrichtung, die sich zur Erzeugung

Kennlinie besteht

3. ScharfsHieinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den den Amplitudenvariationsbereich einengenden Schaltungen (9—12; 9, IC) ein an sich bekannter Begrenzungsregler (17—23) nachgeschaltet ist, der die Spannung bei Überschreiten eines oberen Pegels schnell herunter- und mit einer großen Zeitkonstante heraufregelt des Fotostromes zweier fotoelektrischer Empfänger bedient Diese sind außerhalb des Überschneidungsbereiches der Pupillenabbildung eines fotografischen Objektivs angeordnet, in dessen Bildebene ein Prismenraster oszilliert Durch die Oszillation des Rasters entstehen, wie oben beschrieben, Lichtimpulse, die den Fotoempfängern zugeführt werden und diese veranlassen, modulierte Gleichspannungssignale zu erzeugen, die nach Subtraktion über einen Verstärker an ein einseh-

4. Scharfstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der den 40 bares Meßinstrument gelegt werden
Amplitudenvariationsbereich einengenden Schal- Je nach Verwendung eines Fotoempfängers in der op-

tung (9—12, 9", 100 mindestens ein einen Wechsel- tischen Achse eines Objektivs oder, wie in der Spannungsanteil abtrennendes Filterglied (14, 15) DE-OS 22 01 092 beschrieben, der Anordnung zweier vorhanden ist und daß diesem ein Verstärkerglied Empfänger außerhalb des Überschneidungsbereiches (16) folgt, welches die ihm zugeführte Wechselspan- « der Pupillenabbildung erhält man am schärfsten Punkt

der Einstellung einen Null-Durchgang oder eine Maximumanzeige des Wechselstromanteils des Fotostromes.
Soll die Anzeige der Scharfeinstellung im Sucher

nung linear verstärkt

5. Scharfstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit zwei fotoelektrischen Empfängern, dadurch gekennzeichnet, daß die den beiden fotoelektrischen

Empfängern (7, 8) nachgeschalteten beiden den so einer fotografischen Kamera erfolgen, so sind die be-

Amplitudenvariationsbereich einengenden Schal tungen (9—12; 9*, W, 17—23) miteinander kombiniert sind.
6. Scharfstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1 kannten Schaltanordnungen nur bedingt geeignet, da der Helligkeitsbereich, unter dem die automatische Fokussiereinrichtung einer fotografischen Kamera arbeitet, mit einem Umfang von mehr als fünf Zehnerpoten-

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schalt- 55 zen außerordentlich groß ist, so daß ohne Regelung des zweig der Einrichtung (1-38) elektrische Mittel (36, Instrumentenausschlages eine Sichtbarmachung der

Anzeige im Kamerasucher nicht möglich ist

Aus diesem Grunde sind bereits Einrichtungen vorgeschlagen worden, mit denen, wie z. B. bei einem Meßbrückenabgleich nach dem INSTRUCTION MANUAL zu Type 1650·B Impedance Bridge von GENERAL RADIO (April 1968), die Empfindlichkeit des Anzeigeinstrumentes von Hand veränderbar und damit der Anzeigeausschlag in vorgegebenen Grenzen halt-

sche, mit Bildabtastung arbeitende Einrichtung zur 65 bar ist oder bei welchen die von fotoelektrischen Ein-Scharfstellung eines abbildenden optischen Systems, bei richtungen erzeugte Spannung logarithmierenden Bauweicher das Objekt von dem abbildenden System in die elementen zugeführt wird, wodurch der Anzeigeaus-Nähe einer optischen Korrelationsstruktur abgebildet schlag automatisch eine Einengung erfährt

37) angeordnet sind, mit welchen der Gleichspannungsteil des Fotostromes für die Belichtungsmes sung ausgewertet wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektro-opti-

3 4

Die manuelle Regelung ist jedoch umständlich und geebnet werden. Es ist nach der Erfindung zur Regefür eine Kamera mit elektro-optischer Scharfeinstellung lung der von den fotoelektrischen Empfängern ausgeunangebracht henden Signale möglich, daß den den Amplitudenvaria-Ferner ist die einfache automatische Kompression tionsbereich einengenden Schaltungen ein ai! sich bedurch Logarithmieren einer von Fotoempfängern er- 5 kannter Begrenzungsregler nachgeschaltet ist, der die zeugten Spannung für die Entfernungsanzeige im Spannung bei Überschreiten eines oberen Pegels Kamerasucher unzureichend. schnell herunter- und mit einer großen Zeitkonstante

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine heraufregelt

elektro-optische Scharfstellsinrichtung zu schaffen, in Für die nach der Einengung des Amplitudenvariaweicher die von den fotoelektrischen Empfängern er- io tionsbereiches der vom fotoelektrischen Wandler erzeugten, zur Anzeige der Scharfeinstellung und/oder zeugten Spannung vorzunehmende Abtrennung des zur Steuerung eines Stellmittel zu verwertenden Si- Wechselstromanteils und dessen Verstärkung wird gnale derartig geregelt werden, daß einerseits bei kon- vorgeschlagen, daß nach der den Amplitudenvariationstrastreichen Objekten und starker Beleuchtung die bereich einengenden Schaltung mindestens ein einen Maximalanzeige des Anzeigeinstruments unter Voll- I5 Wechselspannungsteil abtrennendes Filterglied vorhanausschalg bleibt und bei schwach beleuchteten, kon- den ist und daß diesem ein Verstärkerglied folgt, weltrastarmen Objekten andererseits ein Anzeigebereich ches die zugeführte Wechselspannung linear verstärkt
entsteht, welcher mittels einer Skala im Sucher einer fo- Obwohl beide vorgeschlagenen Maßnahmen zur tografiscben Kamera sichtbar gemacht werden kann. Einengung des Amplitudenvariationsbereiches unab-Außerdem soll die Einrichtung sich durch die Möglich- 20 hängig voneinander einsetzbar sind, wird bei einer keit auszeichnen, daß die von den Fotoempfängern zur Scharfsteüe.'nrichtung mit zwei fotoelektrischen Emp-Fokusanzeige erzeugte Spannung als sichtbares Signal fängern eine besonders gute Regelr -*g dann erreicht, zur Belichtungsmessung angezeigt wird. wenn beide Schaltungen miteinander kombiniert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß daduich gelöst, Es ist selbstverständlich, daß der Gleichstromanteil

daß bei einer elektro-optischen, mit Bildabtastung ar- 25 des Fotostromes für die Belichtungsmessung ausgenutzt

beitenden Einrichtung der eingangs genannten Art werden kann. Es wird deshalb ferner vorgeschlagen, daß

zwecks besserer Anpassung des Anzeigebereiches der in einem. Schaltzweig der Einrichtung elektrische Mittel

Einrichtung an unterschiedliche Lichtverteilung jedem angeordnet sind, mit welchen der Gleichspannungsteil

fotoelektrischen Empfänger eine Schaltung nachge- des Fotostromes für die Belichtungsmessung ausgewer-

schaltet ist welche den Amplitudenvariationsbereich 30 tetwird.

der vom zugeordneten elektrischen Empfänger erzeug- In der Zeichnung ist die Erfindung üi zwei Ausfüh-

ten Signale vor deren Verwertung einer Einengung un- rungsbeispielen dargestellt Es zeigen

terwirft F i g. 1 eine sich aus der Kombination von Logarith-

Insbesondere ist es von Vorteil, daß als den Amplitu- mierschaltung und Begrenzungsverstärker ergebende

denvariationsbereich einengende Schaltung jedem fo- 35 Scharfstelleinrichtung,

toelektrischen Empfänger jeweils eine Logarithmier- F i g. 2 eine erfindungsgemäße Einrichtung in Kombischaltung nachgeschaltet ist die aus einem Operations- nation mit einer Belichtungsmeßschaltung,
verstärker und einem in dessen Rückkopplungszweig In F i g. 1 ist mit 1 das Objektiv einer nicht weiter befindlichen Widerstand mit logarithmischer Kennlinie dargestellten fotografischen Kamera bezeichnet, in besteht 40 dessen Strahlengang ein bildabtastendes Prisnenra-

Mit dieser Maßnahme wird das erhaltene Wechsel- sler2 geschaltet ist Dessen oszillierende Bewegung

Stromsignal vom Lichtpegel unabhängig gemacht Seine wird von einem Wandler 3, der aus einem Generator 4

Amplitude ist nur noch proportional dem Modulations- gespeist wird, piezo-elektrodynamisch oder elektro-

grad des Lichtes und nicht mehr dessen absoluter Größe. magnetisch erzeugt

Verwendet man im Rückkoppiungszweig des Opera- 45 In der Praxis wird man mit einem zweiton Wandler tionsverstärkers eine Diode als Widerstand, dann erhält oder einer Kunstschaltung, welche die »motional feedman am Ausgang des Operationsverstärkers vom back« aus dem Wandler herausholt, eine Rückkopp-Gleichlichtpegel her eine Spannung, die um 60 mV je lungsschaltung aufbauen.

Dekade steigt Ist dieses Licht jetzt mit einem Modula- Ein Teil des Bildfeldes wird mittels Linsen 5 und 6 auf

tionsgrad m < 1 moduliert, so ist die anteilige Wechsel- 50 Fotodioden 7 und 8 abgebildet, denen je ein Opera-

spannung am Ausgang nur eine Funktion dieses Modu- tionsverstärker 9 und 10 nachgeschaltet ist

lationsgrades, nicht jedoch des Gleichspannungspegels. In die Rückkopplungszweige der Operationsverstär-

Sie beträgt ker9 und 10 sind Logarithmierdioden 11 und 12 gelegt,

60 mV · log (1 + m). so daß bei Beaufschlagung der Fotodioden 7 und 8 mit

55 Licht 'xir, Ausgang der Operationsverstärker 9 und 10

Daraus ist erkennbar, daß es für eine Anzeigeregelung eine Spannung steht, die dem Logarithmus des Fotovorteilhaft ist zunächst den gesamten Fotostrom zu lo- stromes proportion \1 ist, der von den Fotodioden 7 und garithmieren und nicht erst den Wechselstromanteil 8 erzeugt wird.

abzutrennen und linear weiter zu verstärken. Würde nur Nach der Logarithmierung wird der Fotostrom einem

der Wechselstromanteil des Fotostrome3 von Anfang 60 Differenzverstärker 16 zugeführt Da aber Unterschiede

einem logarithmischen Verstärker zugeführt werden, so in den Fotodioden / und 8, den Logarithmierdioden 11

ergäbe sich eine für die Anzeige unvorteilhafte Verbrei- und 12 sowie der Optik dazu führen können, daß die

terung der Maximumanzeige bzw. eine Verflachung des Gleichspannungen der Operationsverstärker 9 und 10

»Null«-Durchganges beim Fokussieren. unterschiedlich werden, empfiehlt es sich, dem Diffe-

Es muß aber damit gerechnet werden, daß der Modu- 65 renzverstärker 16 nur die Wechselspannungsanteile des

lationsgrad, lichttechnisch gesprochen der Kontrast, logarithmischen Fotostromes zuzuleiten. Das Abtren-

von Objekt zu Objekt unterschiedlich ist Diese Unter- nen des Gleichstronihnteils erfolgt durch Kondensato-

schiede können von einem Wechselstromverstärke·· ein- ren 14 und 15, die den Operationsverstärkern 9 und 10

nach- und dem Differenzverstärker 16 vorgeschaltet sind.

Die vom Differenzverstärker 16 verstärkte Wechselspannung wird einem an sich aus dem 1961 bei VANDENHOECK + RUPRECHT GÖTTINGEN erschienenen Lehrbuch von KULP »Elektronenröhren und ihre Schaltungen« (S. 195 ff) bekannten Begrenzungsverstärker zugeführt, der hier aus einem Längswiderstand 17, einem FET 18, einem Wechselstromverstärker 19, einem phasenempfindlichen Gleichrich- lter 20, einem Widerstand 21, einem Kondensator 22 und einem weiteren Gleichrichter 23 besteht.

Die Gleichrichtung der durch den Wechselstromverstärker 19 weiter verstärkten Wechselspannung wird vom phasenempfindlichen Gleichrichter 20 vorgenommen, welcher auch die Frequenz der von ihm erzeugten Gleichspannung mit der Frequenz des Generators 4 vergleicht, mit welcher über den piezo-elektrodynamischen oder elektromagnetischen Wandler 3 das bildabtastende Prismenraster 2 in oszillierende Bewegung versetzt wird.

Als Stellglied für die automatische Regelung im Begrenzungsverstärker 17—23 ist der FET 18 in Verbindung mit dem Längswiderstand 17 wirksam. Beim Regelvorgang kann der Kondensator 22 schnell über den Gleichrichter 23 aufgeladen werden, wodurch sich der Widerstand des FET 18 verringert Die Entladung des Kondensators 22 erfolgt nur langsam über den Widerstand 21.

Die Anzeige der dergestalt automatisch herunter- bzw. heraufregelbaren Wechselspannung geschieht durch ein Instrument 25, dessen Skala nun eine Abmessung aufweisen kann, die ohne Schwierigkeiten im Sucher einer fotografischen Kamera abbildbar ist.

Wie bereits eingangs erwähnt, läßt sich eine solche elektronische Datenverarbeitung auch verwenden, wenn nicht zwei Fotoempfänger in getrennten Pupillenbereichen liegen, sondern ein Fotoempfänger im Überschneidungsbereich beider Pupillen, in der optischen Achse also, angeordnet ist

In diesem Fall entfällt außer dem Empfänger 8 auch der Operationsverstärker 10 mit seinem Rückkopplungswiderstand 12 und der Differenzverstärker 13. Im Schärfenpunkt erhält man dann einen »Null«-Durchgang bzw. ein Minimum zwischen zwei Maxima.

In der F i g. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Scharfstelleinrichtung dargestellt, in der alle Bauelemente mit gleicher Funktion wie in F i g. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es unterscheidet sich von dem in der F i g. 1 ausgeführten durch ein anderes optisches Prinzip, durch eine andere Art der Logarithmierung, durch eine automatische Regelung und eine Belichtungsmessungsanzeige.

In der Schärfenebene des Objektivs i läuft eine Scheibe Έ mit einem Schwarz-Weiß-Raster oder Strichgitter um. Eine Feldlinse 5' bildet die Austrittspupille des Objektivs 1 auf die Ebene der beiden Fotoelemente 7 und 8 ab, wobei die lichtempfindlichen Flächen aus der Gesamtapertur zwei diametral gelegene Teilaperturen herausschneiden.

Die Fotoempfänger 7 und 8, vorzugsweise Siliziumelemente, werden im Leerlauf betrieben, so daß die von ihnen erzeugten Spannungen mit dem Logarithmus der Beleuchtungsstärken ansteigen. Zur Gewährleistung des Leerlaufbetriebs sind Impedanzwandler 9' und 10' vorgesehen, die in der Darstellung der F i g. 2 als ICs in Spannungsfolgerschaltung wiedergegeben sind.

Der Differenzverstärker 16 subtrahiert die von den Fotoempfängern 7 und 8 erzeugten Spannungen voneinander, wobei der Gleichstromanteil im wesentlichen herausfällt Nach Abtrennen von eventuellen Gleichstromresten durch den Kondensator 24 wird die verbleibende Wechselspannung dem gesteuerten Gleichrichter 20 zugeführt.

Die Steuerspannung des Gleichrichters 20 wird durch die von Summierwiderständen 26 und 27 in einem Operationsverstärker 35 durchgeführte Addition der Spannungen aus den Fotoempfängern 7 und 8 gewonnen. Aus dieser Summenspannung wird mittels Filter 29 die Sirenenfrequenz der Scheibe 2' (Linienzahl/mm · Laufgeschwindigkeit in mm/sec) ausgesiebt und mit einem Phasenschieber 30 um 90° verschoben.

Dem Gleichrichter 20 ist ein Leistungsverstärker 33 nachgeschaltet, der einen Motor 34 versorgt, welcher in bekannter Weise über ein Getriebe 38 das Objektiv verstellt

Die von der Sirenenfrequenz der Scheibe 2' befreite Summenspannung hinter dem Operationsverstärker 35 wird über einen Widerstand 36 einem Meßwerk 37 zugeleitet und dient zur Belichtungsmessung. Es ist dabei selbstverständlich, daß, obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, die Temperaturabhängigkeit der Fotospannungen in bekannter Weise kompensiert werden muß.

Die Wirkungsweise der Scharfstelleinrichtung ist folgende: Läuft die Scheibe 2' genau in der Schärfenebene, so empfangen beide Fotoempfänger 7 und 8 in jedem Augenblick das gleiche Licht Infolgedessen liefert der Differenzverstärker 16 sowohl Gleichspannung »Null« als auch Wechselspannung »Null«. Der Motor 34 bleibt in Ruhe.

Befindet sich die Scheibe 2' außerhalb der Schärfenebene, so sind die Signale, die von den Fotoempfängern 7 und 8 erzeugt werden und die von ein und demselben Bildpunkt herkommende nach Größe der Ablage aus der Schärfenebene mehr oder minder phasenverschoben. Damit liefert die Differenzspannung eine mit der Ablage anwachsende Wechselspannung.

Die Summenspannung aus den Summierwiderständen 26, 27 und dem Operationsverstärker 35 liegt phasenmäßig in der Mitte zwischen den Signalen aus den Fotoempfängern 7 und 8. Durch den Phasenschieber 30 wird bewirkt, daß der gesteuerte Gleichrichter 20 jeweils immer dann umschaltet, wenn das Summensignal ein Maximum hat, d. h. im »Null«-Durchgang des Differenzsignals. Die vom Gleichrichter 20 gelieferte Gleichspannung wird also in ihrer Polarität danach bestimmt, welcher der beiden Fotoempfänger 7 und 8 von ein und demselben Bildpunkt früher Licht erhält, d.h. ob die Schärfenebene vor oder hinter der Scheibe T liegt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektro-optische, mit Bildabtastung nach dem Korrelationsprinzip arbeitende Einrichtung zur Scharfeinstellung eines abbildenden optischen Systems, bei welcher das Objekt von dem abbildenden System in die Nähe einer optischen Korrelationsstruktur abgebildet und die aus dem Zusammenwirken des Objektbildes mit der Korrelationsstruktur resultierenden Lichtflüsse mittels mindestens eines fotoelektrischen Empfängers in modulierte, der Beleuchtungsstärke lineare oder deren Logarithmus proportionale elektrische Signale gewandelt werden, die zur Anzeige und/oder Steuerung von Stellmitteln verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß jedem fotoelektrischen Empfänger (7,8) eine Schaltung (9,11,10,12; 9", 100 nachgeschaltet ist, welche den Amplitudenvariationsbereich der vom zugeordneten elektrischen Empiänger (7, 8) erzeugten Signale vor deren Verwertung einer Einengung unterwirft

2. Scharfstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als den Amplitudenva- und die aus dem Zusammenwirken des Objektbildes mit der Korrelationsstruktur resultierenden Lichtflüsse mittels mindestens eines fotoelektrischen Empfängers in modulierte, der Beleuchtungsstärke lineare oder deren Logarithmus proportionale elektrische Signale gewandelt werden, die zur Anzeige und/oder Steuerung von Stellmitteln verwendet werden.

Dazu ist es bekannt, einem einsehbaren Meßinstrument den Wechselstromanteil eines Fotostromes zuzuführen, der von einer fotoelektrischen Eir.richt.<:ng dadurch erzeugt wird, daß Lichtimpulse über deren lichtempfindliche Oberfläche geführt werden.

Es sind ferner durch die DE-OS 2312 978 und DE-OS 22 63 616 Einrichtungen zur Scharfeinstellung von optischen Systemen bekannt, deren Funktion auf der punktuellen bzw. linienförmigen Erfassung unterschiedlicher Kontraste innerhalb eines Bildfeldes und der Maximierung der aus dieser Erfassung abgeleiteten elektrischen Signale beruht

In der DE-OS 15 47 182 ist eine Einrichtung zur automatischen Fokussierung beschrieben, in welcher in der Bildebene eines Hilfsobjektivs ein Linsenschirm rotierend oder oszillierend angeordnet ist, der durch Verteilen von Lichtimpulsen über eine lichtempfindliche Vor-