DE2508376C3 - Vorrichtung zur Scharfeinstellung eines ein Objekt abbildenden optischen Systems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Scharfeinstellung eines ein Objekt abbildenden optischen Systems nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 23 14 364 bekannt

->o Bei Scharfeinstellsystemen mit Entfernungsmessung wird grundsätzlich ein Scharfeinstell-Steuersignal durch Kombination einer Information über die Objektentfernung mit einer Positionsinformation bezüglich der Ist-Einstellung des optischen Systems längs seiner

optischen Achse erhalten. Im Fall eines Scharfeinstellsystems mit aktivem Entfernungsmesser, bei dem eine oszillierende Einrichtung dazu verwendet wird, dafür zu sorgen, daß ein fotoelektrisches Umwandlungselement periodisch den von einem Objekt reflektierten Strahl

w> empfängt, kommt grundsätzlich die Erzeugung der drei folgenden Signale in Betracht: (1) ein Bezugssignal, das mit den Schwingungen der oszillierenden Einrichtung synchronisiert ist (2) ein elektrisches Ausgangssignal des Umwandlungselements als Objektentfernungssignal

ι . und (3) ein Positionssignal, das die Ist-Einstellung des abbildenden optischen Systems längs dessen optischer Achse wiedergibt Aus der genannten DE-OS 2314 364 ist eine

Vorrichtung bekannt, bei der diese drei Signale erzeugt werden. Bei einer Ausführungsform dieser Vorrichtung wird die Objektentfernungsinfonnation aus der Kombination des elektrischen Ausgangssignals tes Umwandlungselements mit dem Bezugssignal erhalten, während die Positionsinfonnation durch Kombination des Bezugssignals mit dem Positionssignal gewonnen wird. Diese beiden Informationen werden daraufhin miteinander kombiniert, um das Steuersignal für die Scharfeinstellung zu erzeugen. Bei einer anderen Ausführungsform dieser bekannten Vorrichtung wird die Objektentfernungsinfonnation direkt aus dem elektrischen Ausgangssignal des fotoelektrischen Umwandlungselements gewonnen. Das Bezugssignal und das Positionssignal werden kombiniert, um die Positionsinformation des optischen Systems zu erhalten. Diese Informationen werden dann in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform kombiniert, um das Steuersignal zu erzeugen. Bei der letzteren dieser Ausführungsform der bekannten Vorrichtung erzeugt das Umwandlungselement bei Auftreffen eines Lichtstrahls ein Ausgangssignal, dessen Zeitpunkt in Relation zu einem Bezugszeitpunkt die Information aber die Objektentfernung beinhaltet Ein zusätzliches Umwandlungselement erzeugt zu einem Zeitpunkt ein Ausgangssignal, der in Relation zum Bezugszeitpunkt die Information über die Ist-Einstellung des optischen Systems enthält Die Scharfeinstellung des optischen Systems liegt dann vor, wenn diese Signale der beiden Umwandlungselemente gleichzeitig auftreten. Für die Erzeugung des Steuersignals werden also die Zeitpunkte der Signale der Umwandlungselemente in der Steuerschaltung herangezogen.

Aus der DE-OS 21 26 178 ist eine Scharfeinsteil-Vorrichtung mit Standlinienentfernungsmesser bekannt, bei der der vom Objekt reflektierte Strahl über einen Spiegel zum fotoelektrischen Umwandlungselement reflektiert wird, dessen Schwenklage von der Ist-Einstellung des optischen Systems abhängt Dieser Spiegel führt jedoch keine Schwingbewegung aus. Das Umwandlungselement besteht aus zwei Teilelementen, deren Ausgangssignale in einer Steuerschaltung daraufhin untersucht werden, ob sie gleich groß oder verschieden groß sind.

Aus der DE-OS 22 29 887 ist ein sogenannter Standlinien- oder Basisentfernungsmesser bekannt der mit einem Strahlungssender und einem Strahlungsempfänger ausgerüstet ist Sender und Empfänger sind im Abstand der Standlinie voneinander angeordnet Wenn bei diesem Entfernungsmesser eine von einem Objekt reflektierter Strahl des Senders vom Empfänger empfangen wird, erzeugt dieser ein Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal tritt intermittierend bzw. periodisch auf, da die Abstrahlrichtung des Senders zyklisch geändert wird und bei gegebener Entfernung nur bei einer bestimmten Abstrahlrichtung ein vom Objekt reflektierter Strahl in den Empfänger einfallen kann. Ein Bezugssignalgenerator erzeugt beim bekannten Entfernungsmesser einen Impuls, wenn die zyklische Ablenkung der Abstrahlrichtung beginnt Die Zeit vom Auftreten dieses Impulses bis zu einem Ausgangssignal des Strahlungsempfängers wird als Maß für die Entfernung angezeigt

In den amerikanischen Patentschriften 34 35 744 und 34 42 193 sind Scharfeinsteil-Vorrichtungen für eine Kamera beschrieben, die mit einem derartigen aktiven Standlinienentfernungsmesscr ausgestattet sind. Bei ihnen wird der Winkel zwischen dem vom Strahlensender ausgesandten Lichtstrahl und dem vom Objekt reflektierten Lichtstrahl ermittelt und danach das optische System eingestellt

Die bekannten Vorrichtungen sind in ihrer Genauig- > keit mehr oder weniger stark von der Intensität der vom Objekt mehr oder weniger stark von der Intensität der vom Objekt reflektierten Strahlung abhängig. Je größer die Objektentfernung, desto geringer ist die Genauigkeit der Scharfeinstellung.

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art so weiterzubilden, daß die Scharfeinstellung mit einer größeren Genauigkeit erfolgt, und zwar selbst dann, wenn der Strahlensender eine relativ geringe Strahlungsleistung besitzt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst

Bei dieser Lösung liefert das fotoelektrische Um-

Wandlungselement ein Signal, dessen Phasenlage relativ zum Bezugssignal sowohl die Information über die Objektentfernung als auch die Information über die Ist-Stellung des optischen Systems längs seiner optischen Achse beinhaltet Diese Phasenlage wird als Zeitintervall zwischen dem Bezugssignal und dem Signal von Umwandlungselement ausgedrückt Es kommt dabei also nicht auf die Intensität der auf die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung auftreffenden Strahlung an, solange diese überhaupt ausreichend

«ι wahrnehmbar ist Infolgedessen kann die Strahlungsausgangsleistung des Strahlensenders relativ klein sein, was mit dem Vorteil eines geringen Strombedarfs verbunden ist Zum anderen ist die Genauigkeit der Vorrichtung im wesentlichen unabhängig von den

r, Reflexionseigenschaften des Objekts, da, wie gesagt, die Intensität der vom Objekt reflektierten Strahlung keine Rolle spielt Die in der Phasenlage des Signals von der Umwandlungseinrichtung enthaltenen Information läßt sich leicht in einen Impuls umwandeln, dessen

Ao Verarbeitung mit einem hohen Signal/Rausch-Verhältnis zur Erzeugung des Steuersignals für die Scharfeinstellung vorgenommen werden kann. Auch dies erhöht die Genauigkeit der Scharfeinstellung. Die schnelle Ansprechempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Vor- > richtung macht diese speziell auch für die Anwendung bei Film- oder Fernsehkamera geeignet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispie-

>i> ten im folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 schematisch den grundsätzlichen Aufbau einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

y, Fig.2 ein Blockschaltbild der bei der Vorrichtung von F i g. 1 verwendeten Steuerschaltung,

Fig.3 Signalverläufe an verschiedenen Stellen der Steuerschaltung, F i g. 4 schematisch den grundsätzlichen Aufbau der

hi oszillierenden Einrichtung der Vorrichtung von F i g. 1,

Fig.5 Signalverläufe zur Erläuterung der Funktion der in F i g. 4 gezeigten Einrichtung,

F i g. 6 und 7 schematisch den grundsätzlichen Aufbau abgewandelter Ausführungsformen der Erfindung, und

Fig.8 eine perspektivische Ansicht eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Filmkamerasystems. Fig. 1 zeigt in einer rau schematischen Darstellung

den grundsätzlichen Aufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Scharfeinstellung eines optischen Systems zur Abbildung eines Objekts, beispielsweise des Objektivs einer Kamera.

Jn F i g 1 wird ein Strahlensender von einer Lichtquelle 1, einem als Linse dargestellten optischen Projektionssystem 2 und einem Filter 3 gebildet. Bei der Lichtquelle kann es sich um eine Glühfadenlampe, um eine Leuchtdiode, eine Gasentladungsröhre oder dergleichen handeln. Das Projektionssystem 2 projiziert die Lichtquelle auf das nicht dargestellte Objekt, auf das das optische System 50 scharf eingestellt werden soll. Das Filter 3 dient, sofern erforderlich, dazu, von dem ausgestrahlten Spektrum der Lichtquelle 1 nur unsichtbare Lichtstrahlen hindurchzulassen. 4 ist die optische Achse des Strahlensenders.

Mit seiner optischen Achse 5 im Standinienabstand zur optischen Achse 4 ist eine Empfangseinrichtung eines Strahlenempfängers vorgesehen, die den vom Objekt reflektierten Strahl unter einem von der Objektentfernung anhängenden Einfallwinkel empfängt Die Empfangseinrichtung umfaßt ein Filter 6 zur Ausfilterung unerwünschter Lichtstrahlen wie beispielsweise Sonnenlicht, Umgebungskunstlicht etc. 7 bezeichnet ein optisches System, welches den vom Objekt reflektierten Strahl auf den Spiegel 34 einer oszillerenden Einrichtung projiziert. Der Spiegel 34 reflektiert diesen Strahl zu einer Schlitzblende 8, hinter deren Schlitz 8a ein fotoelektrisches Umwandlungselement 9 angeordnet ist

Anhand der F i g. 4 und 5 sei im folgenden zunächst die oszillierende Einrichtung näher erläutert In F i g. 4 stellt 33 eine Halterung dar, in der ein Ende einer elastischen dünnen Platte 346 fest eingespannt ist. Zur Bildung des Spiegels 34 ist auf die dünne Platte 34b eine gleichmäßig reflektierende Spiegelschicht 34a in Form von Gold, Aluminium etc. aufgedampft. Ein Permanentmagnet 34 ist an einem Teil des Spiegels 34 befestigt Ihm beidseitig mit geringem Abstand gegenüber liegen Eisenkerne 36,35', die jeweils eine Spule 37,37' tragen. Die Spule 37 ist mit der Basis eines Transistors Tn einer Steuerschaltung 38 verbunden, während die Spule 37' mit dem Kollektor eines Tansistors 7/2 verbunden ist

Wenn der Schalter S der Steuerschaltung 38 in F i g. 4 geschlossen wird, fließt von einer Stromquelle E Basistrom über einen Widerstand VR\ zum Transistor 7>i und gleichzeitig Strom zur Spule 37, die den Eisenkern 36 magnetisiert, von dem dann der Permanentmagnet 35 angezogen wird. Das Magnetfeld der Spule 37 nimmt zu, und Strom, welcher dem Basisstrom des Transistors Tn durch elektromotorische Induktionskraft entspricht fließt zur Spule 37'. Dann kehrt der Spiegel 34 aufgrund der Eigenelastizität seiner dünnen Platte 346 in den Ausgangszustand zurück, während gleichzeitig der Permanentmagnet 35 vom Eisenkern 36' angezogen wird, welcher auf der gegenüberliegenden Seite magnetisiert ist Der Permanentmagnet 35 hat jedoch die Neigung, wieder in seine mittlere oder Ruhelage zurückzukehren, und zwar infolge der Abnahme des Kollektorstroms des Transistors 7>2 wegen der Verringerung des Basistroms des Transistors Tn und der Elastizität des Spiegels 34 selbst Der Spiegel 34 schwingt jedoch jetzt über seine Ruhelage hinaus und nähert sich erneut dem Eisenkern 36 aufgrund des gleichen oder ähnlichen Vorgangs, wie er oben erläutert wurde. Wenn jetzt der Strom der Spule durch weitere stärkere elektromotorische Kraft erhöht wird, vergrößert sich die Amplitude des schwingenden Spiegels 34 bis zum Übergang in einen stabilen Schwingungszustand mit einer bestimmten Eigenfrequenz. Diese Eigenfrequenz hängt von den Abmessungen, der Dicke des Spiegels und dem Gewicht des > Dauermagneten 35 ab. Eine Diode D sorgt bei der Einrichtung von F i g. 4 zur Abführung einer in der Spule 37' induzierten Gegenspannung, während ein Kondensator C ein Schwingen des Transistors Tn verhindert. Die Amplitude des Spiegels 34 kann durch Einstellung

ι» des veränderbaren Widerstandes VRi verändert werden.

F i g. 5(a) zeigt die Auslenkung des Spiegels 34 über der Zeit, die einem Sinusverlauf entspricht In F i g. 5(b) ist der Verlauf der Kollektorspannung des Transistors

r. Tn dargestellt Wenn sich der Dauermagnet 35 dem Eisenkern 36 auf den geringsten Abstand genähert hat, beginnt im Transistor Tn ein Kollektorstrom zu fließen, woraufhin das elektrische Potential am Kollektor To dieses Transistors plötzlich ansteigt Das Kollektorpo-

2(i tential von Tn bleibt auf diesem Wert, bis sich der Dauermagnet 35 dem Eisenkern 36' maximal genähert hat Zu diesem Zeitpunkt wird der Transistor Tn erneut gesperrt, so daß das Potential bei To wieder auf Null fällt Wenn diese Kollektorspannung in die Differenzier-

2> schaltung 71 von Fig.4 eingegeben wird, dann ergibt sich an deren Ausgang ein Impulssignal, wie es in F i g. 5(c) gezeigt ist Nach einer Gleichrichtung dieses Impulssignals mit Hilfe einer Gleichrichterschaltung 72 erhält man das in Fig.5(d) dargestellte Impulssignal,

so das sich aus Referenzimpulsen zusammensetzt, die genau mit der Spiegelschwingung sychronisiert sind und in der einen Extremlage des Spiegels auftreten.

Die Treiberschaltung 38 stellt in Verbindung mit den Elektromagneten 36, 37 bzw. 36', 37' und den

r. Permanentmagneten 35 einen Oszillator dar, der den Spiegel 34 in gleichmäßige Schwingungen versetzt. Die Differenzierschaltung 71 und die Gleichrichterschaltung 72 bilden einen Bezugssignalgenerator mit den Impulsen von F i g. 5(d) als Bezugssignal, auf den später noch

Jii Bezug genommen wird.

Infolge der schwingenden Bewegung des Spiegels 34 wird der längs der optischen Achse 5 in F i g. 1 vom Objekt zurückkehrende Strahl vom Spiegel 34 mit einem sich periodisch ändernden Winkel in Richtung auf

•r> die Schlitzblende 8 reflektiert und trifft daher intermittierend auf das Umwandlungselement 9. Dabei ist die Drehstellung der gesamten oszillierenden Einrichtung einschließlich des Spiegels 34 abhängig von der Lage des scharf einzustellenden optischen Systems

in 50. Zu diesem Zweck ist die den Spiegel 34 einspannende Halterung 33 einstückig mit einem Zahnrad 54 ausgebildet, welches drehbar auf einer Welle 74 angeordnet ist Diese Welle 74 ist auf nicht näher dargestellte Weise ortsfest beispielsweise an

Y) einem Kameragehäuse befestigt Die Eiektromagnece 36,37 bzw. 36', 37' sind gemäß F i g. 1 an Haltearmen 73, 73' befestigt die starr mit der Halterung 33 verbunden sind. Wenn sich infolgedessen das Zahnrad 54 um die Welle 74 dreht, dann erfährt die gesamte oszillierende

mi Einrichtung eine Drehung um die Welle 74, wie dies in der Zeichnung durch die Pfeile Zangedeutet ist

Das einzustellende optische System 50 befindet sich in einer rohrförmigen Fassung 52 und ist längs seiner optischen Achse 49 in Richtung der Pfeile Y vorwärts

·■■ und rückwärts verschiebbar. Zu diesem Zweck besitzt die Fassung 52 eine Verzahnung 56 am äußeren Umfang, in die ein Ritzel 57 eingreift, welches auf die Motorwelle 58 eines Motors 59 aufgesetzt ist Je nach

Drehrichtung des Motors 59 wird das optische System 50 auf diese Weise in der "inen ^der der anderen Richtung verschoben. Der Motor 59 wird durch eine mit 14 bezeichnete Steuerschaltung gesteuert. Eine weitere am äußeren Umfang der Fassung 52 ausgebildete ^r> Verzahnung 53 steht im Eingriff mit dem Zahnrad 54 der Halterung 33. Wie leicht ersichtlich, hat diese Anordnung eine Drehung der oszillierenden Einrichtung um die Welle 74 bei einer Verschiebung der Fassung 52 und damit des optischen Systems 50 zur Folge. i<>

Anhand der F i g. 2 und 3 sollen nun Aufbau und Funktion der Steuerschaltung 14 erläutert werden.

F i g. 2 stellt ein Blockschaltbild einer möglichen Ausführungsform für diese Steuerschaltung dar. In Fig.2 ist 16 ein Impulsmodulator, der das von der Lichtquelle 1 abgestrahlte Licht mit einer bestimmten Frequenz moduliert. Das mit Hilfe des Strahlensenders zum Objekt gestrahlte Licht wird auf die beschriebene Weise intermittierend vom fotoelektrischen Umwandlungselement 9 aufgefangen. Ihm ist in der Steuerschaltung 14 ein Vorverstärker 19 nachgeschaltet, der das Ausgangssignal des Umwandlungselements 9 verstärkt. Auf den Vorverstärker 19 folgt ein Bandpaßfilter 20, das nur Signale solcher Frequenz durchläßt, die in der Nähe der Modulationsfrequenz des Impulsmodulators 16 2^r, liegen. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 20 wird mit Hilfe eines Verstärkers 21 verstärkt und einer Detektorschaltung 23 eingegeben. Der Ausgang des Verstärkers 21 ist außerdem über eine Verstärkungsregelschaltung 22 rückgekoppelt, um auf diese Weise eine Jn stabile Funktion der Steuerschaltung zu erhalten. In der Detektorschaltung 23 wird eine Halbwelle des Eingangssignals abgeschnitten, und das so behandelte Signal über ein Tiefpaßfilter 24 einer Torschaltung 25 zugeführt. Die Torschaltung 25 wird durch die in r> Fig.5{b) dargestellte Kollektorspannung des Transistors Th der Treiberschaltung 38 gesteuert und läßt das Ausgangssignal vom Tiefpaßfilter 24 nur so lange zu einem Verstärker 60 passieren, solange der Kollektor To des Transistors 7h hohes Potential hat. Dem w Verstärker 60 sind eine Differenzierschaltung 61 und darauf folgend eine Gleichrichterschaltung 62 nachgeschaltet. Der Ausgang der Gleichrichterschaltung 62 ist mit dem Rücksetzeingang eines Flipflops 63 verbunden. Der Setzeingang dieses Flipflops 63 ist mit dem i'> Ausgang der bereits anhand von Fig.4 erläuterten Gleichrichterschaltung 72 verbunden.

Die im folgenden als Impulsgeber bezeichnete Schaltung 66, beispielsweise in Form eines monostabilen Multivibrators oder dergleichen, wird durch die w Ausgangsimpulse von der Gleichrichterschaltung 72 getriggert und erzeugt Impulse einer ganz bestimmten Breite, die im vorliegenden Fall gleich einem Viertel der Periodendauer des Spiegels 34 entspricht

67 ist eine Impulsbreitendifferenzschaltung, die als ^r>> Eingangssignal einerseits die Ausgangsimpulse vom Impulsgeber 66 und andererseits die Ausgangsimpulse vom Flipflop 63 erhält und ihrerseits Ausgangsimpulse erzeugt, die der Differenz der Impulsbreiten dieser Eingangssignale entsprechen. Die Ausgangsimpulse der «> Impulsbreitendifferenzschaltung stellen, wie noch näher erläutert werden wird, die Abweichung der Ist-Einstellung des optischen Systems 50 von dessen Soll-Einstellung dar, bei der das optische System auf das nicht gezeigte Objekt scharf eingestellt ist Diese Ausgangs- ^ impulse von der Impulsbreitendifferenzschaltung werden nach Verarbeitung mittels einer Integrationsschaltung 68 und eines Servoverstärkers 69 dem Motor 59 als Steuersignal zugeführt.

70 ist ein Hilfsimpulsgenerator, in den als Eingangssignale sowohl die Ausgangssignale vom Verstärker 60 als auch die von der Gleichrichterschaltung 72 eingegeben werden. Der Hilfsimpulsgenerator 70 wird, falls das Ausgangssignal des Verstärkers 60 unter einem bestimmten Pegel liegt, vom Ausgangsimpuls der Gleichrichterschaltung 72 getriggert, um einen Impuls bestimmter Breite zu erzeugen. Wenn also die vom Objekt reflektierte Lichtstrahlung aus irgendwelchen Gründen schwach ist und kein einwandfreier Impuls zur Rücksetzung des Flipflops 63 abgeleitet werden kann, gibt der Hilfsimpulsgenerator 70 an die Impulsbreitendifferenzschaltung 67 einen Hilfsimpuls ab, aufgrund dessen das optische System 50 in eine bestimmte Lage eingestellt wird, beispielsweise in eine Lage, die einem Überfokusabstand entspricht.

Unter Bezugnahme auch auf F i g. 3 wird im folgenden die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.

Wenn — Anwendung auf eine Kamera — der Fotograf die Kamera auf ein erwünschtes Objekt richtet und den Auslöseknopf 75 um einen ersten Teilhub niederdrückt, dann beginnt die Vorrichtung zu arbeiten. Der von der Lichtquelle 1 erzeugte und von einem Objekt reflektierte Strahl wird infolge der schwingenden Bewegung des Spiegels 34 intermittierend durch den Schlitz Sa der Schlitzblende 8 auf das fotoelektrische Umwandlungselement 9 reflektiert. Das Umwandlungselement 9 erzeugt deshalb pro Schwingungsperiode des Spiegels 34 zweimal ein Signal der in F i g. 3(c) gezeigten Form. Fig.3(a) zeigt die Schwingung des Spiegels und entspricht F i g. 5{a), während F i g. 3(b) die am Ausgang der Gleichrichterschaltung 72 erhaltenen Bezugsimpulse wiedergibt, die auch in F i g. 5(d) gezeigt sind. Die Phasenlage der vom Umwandlungselement 9 erzeugten Signale, bezogen auf die Bezugsimpulse von Fig.3(b), hängt von der Objektentfernung und der Ist-Einstellung des scharf einzustellenden optischen Systems 50 ab.

Das Ausgangssignal des Umwandlungselements 9 wird nach Verstärkung durch den Vorverstärker 19 im Bandpaßfilter 20 gefiltert. In der Detektorschaltung 23 wird jeweils die eine Halbwelle des im Verstärker 21 verstärkten Ausgangssignals vom Bandpaßfilter 20 abgeschnitten, so daß sich die in Fig.3(d) gezeigte Signalform ergibt Das Tiefpaßfilter 24 läßt vom Ausgangssignal der Detektorschaltung 23 nur die niedrigen Frequenzanteile durch, so daß sich am Ausgang des Tiefpaßfilters 24 eine Signalform gemäß F ig.3(e) ergibt

Die Torschaltung 25 erhält ihre in F i g. 3(f) dargestellten Steuerimpulse, wie bereits erläutert von der Treiberschaltung 38. Die Steuerimpulse treten jeweils zugleich mit einem Bezugsimpuls gemäß F i g. 3(b) auf und haben die Dauer der halben Periodendauer der Spiegelschwingung. Da die Torschaltung 25 nur während der Dauer der Steuerimpulse durchgeschaltet ist entsteht an ihrem Ausgang ein Signal, das dem von Fig.3(e) gleicht, wobei jedoch pro Perioden- der Spiegelschwingung jeweils nur ein Impuls auftritt Dieses Signal erhält nach Verstärkung und Differenzierung im Verstärker 60 bzw. in der Differenzierschaltung 61 den Verlauf von Fig.3(g) und nach anschließender Gleichrichtung in der Gleichrichterschaltung 62 den Verlauf von F ig.3(h>.

Wie bereits erwähnt wird das Flipflop 63 jeweils durch einen Bezugsimpuls gemäß F i g. 3(b) gesetzt und

durch einen Impuls gemäß F i g. 3(h) rückgesetzt, so daß am Ausgang des Flipflops 63 Impulse gemäß F i g. 3{i) auftreten, deren Breite also von der Entfernung des Objekts und der Ist-Einstellung des optischen Systems 50 abhängt. Der Ausgangsimpuls vom Flipflop 63 und derjenige vom Impulsgeber 66 werden in erläuterter Weise der Impulsbreitendifferenzschaltung 67 als Eingangssignale zugeführt, und letztere erzeugt einen Impuls, dessen Polarität und Breite dem Unterschied der beiden eingegebenen Impulse entspricht und über die Intergrationsschaltung 68 und den Servoverstärker 69 als Steuersignal an den Moter 59 gegeben wird, wobei die Drehrichtung des Motors 59 von der Polarität dieses Impulses am Ausgang der Impulsdifferenzschaltung 67 bestimmt wird. '■>

Der Motor 59 bewegt das optische System 50 auf der Basis des vorerwähnten Steuersignals, bis das optische System 50 das nicht dargestellte Objekt scharf auf einem Film 47 abbildet. Dieser Zustand ist erreicht, wenn sich die oszillierende Einrichtung aufgrund der Verschiebung des optischen Systems 50 so weit um die Welle 74 gedreht hat, daß der vom Objekt und dann vom Spiegel 34 reflektierte Strahl gerade dann auf das Umwandlungselement 9 trifft, wenn der Spiegel durch seine Ruhelage hindurchschwingt. Wenn dies der Fall ist, dann ist die Breite des vom Flipflop 63 abgegebenen Impulses gleich der Breite der Ausgangsimpulse vom Impulsgeber 66, so daß das Ausgangssignal der Impulsbreitendifferenzschaltung 67 Null wird. Wenn dieser Zustand erreicht ist, hält der Motor 59 an, während das optische System 50 das angepeilte Objekt scharf auf dem Film 47 abbildet

Wird nun der Auslöseknopf 75 um einen zweiten Teilhub weitergedrückt, dann wird ein nur angedeuteter Verschluß 51 geöffnet und geschlossen und der Film J5 belichtet Wird der Auslöseknopf 75 losgelassen, dann wird die Scharfeinstellvorrichtung abgeschaltet.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die gesamte oszillierende Einrichtung bei einer Verschiebung des optischen Systems 50 bzw. seiner Fassung 52 ίο geschwenkt Stattdessen ist es auch möglich, bei ortsfester oszillierender Einrichtung das optische System 7 der Empfangseinrichtung des Strahlenempfängers bei einer Verschiebung des optischen Systems 50 in Richtung senkrecht zur optischen Achse 5 zu verschie- « ben oder das fotoelektrische Umwandlungseleinent selbst abhängig von der Einstellung des optischen Elements 50 einzustellen.

Die F i g. 6 und 7 zeigen abgewandelte Ausführungsformen, die auf diesen beiden Konzeptionen beruhen, μ Beide F i g. 6 und 7 sind nur Teildarstellungen, die die gegenüber der Ausführungsform von F i g. 1 abgewandelten Teile veranschaulichen.

In F i g. 6 ist 88 eine Linsenfassung, die das optische System 7 hält und einen Führungsstift 89 sowie einen Stab 90 aufweist, die je durch ein Führungsloch 91 bzw.

92 hindurchgehen. Wie durch die Pfeile Z' angedeutet, ist die Linsenfassung 88 auf diese Weise in einer zur optischen Achse 5 des optischen Systems 7 senkrechten Richtung verschiebbar. 93 ist eine Nockenfolgerrolle, ^b(> die am vorderen Ende des Stabs 90 angebracht ist und gegen eine Steuerfläche 94a eines Nockenteils 94 gedruckt wird. Das Nockenteil 94 ist an der Fassung 52' des optischen Systems 50 ausgebildet bzw. angebracht 95 ist eine Feder, die den Druck der Nockenfolgerrolle ^h">

93 gegen die Steuerfläche 94a besorgt Andere, hier nicht erläuterte Teile, haben den gleichen Aufbau wie die entsprechenden Teile von F i g. 1.

Wenn sich der Motor 59 beim Aufbau nach F i g. 6 entsprechend dem Steuersignal von der Steuerschaltung 14 dreht, dann wird das optische System 50 längs seiner optischen Achse 49 verschoben. Diese Verschiebung ist mit einer Verschiebung des optischen Systems 7 senkrecht zu dessen optischer Achse 5 verbunden, wodurch der Einfallweg der vom Objekt reflektierten Strahlen zum fotoelektrischen Umwandlungselement 9 verändert wird. Auf diese Weise läßt sich eine gleichartige Wirkung wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 erhalten, d. h. wenn der entfernungsabhängige Einfallwinkel der vom Objekt reflektierten Strahlen und die von der Ist-Einstellung des optischen Systems 50 abhängende Einstellung des optischen Systems 7 gerade so sind, daß das Umwandlungselement 9 beim Durchlauf des schwingenden Spiegels 34 durch dessen mittlere oder Ruhestellung ein Ausgangssignal erzeugt, dann ist der gewünschte Scharfeinstellzustand erreicht, so daß die Steuerschaltung den Motor 59 in der erläuterten Weise abschaltet

In F i g. 7 ist 96 ein Haltearm, der mit seiner Halterung 96ä das fotoelektrische Umwandlungselement 9 und die Schlitzblende 8 trägt. Dieser Haltearm 96 ist starr mit einer Halterung 33' verbunden, die ihrerseits mit einem einstückigen Zahnrad 54' versehen ist Haltearm 96, Halterung 33' und Zahnrad 54' sind ähnlich wie die entsprechende Anordnung von F i g. 1 bei einer Verschiebung der Fassung 52 um die Achse oder Welle 74' schwenkbar. Die anderen, hier nicht näher erwähnten Teile, haben den gleichen Aufbau wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1. Wenn sich der Motor 59 entsprechend dem Steuersignal von der Steuerschaltung 14 dreht, wird die Fassung 52 und mit ihm das optische System 50 längs der optischen Achse 49 verschoben. Diese Verschiebung ist über den Eingriff zwischen der Verzahnung 53 und dem Zahnrad 54' mit einer Schwenkbewegung des Umwandlungselements 9 und der Schlitzblende 8 um die Welle 74' verbunden. Die Lage von Schlitzblende 8 und Umwandlungselement 9 auf einem Kreisbogen um die Welle 74' hängt also von der Ist-Einsteilung des optischen Systems 50 ab. Die oszillierende Einrichtung mit dem Spiegel 34 ist bei dieser Ausführungsform genauso wie bei der von F i g. 6 ortsfest Durch die Bewegung des Umwandlungselements 9 und der Schlitzblende 8 bei einer Verschiebung des optischen Systems 50 ändert sich der Einfallwinkel, den ein vom Objekt reflektierter Strahl haben muß, um vom Spiegel 34 gerade in dessen mittlerer Lage durch den Schlitz 8a hindurch auf das Umwandlungslement 9 reflektiert zu werden.

F i g. 8 zeigt schließlich noch ein Beispiel der äußeren Erscheinung eines gesamten Filmkamerasystems, das mit einer Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung versehen ist Die insgesamt mit 76 bezeichnete Kamera besitzt innerhalb ihres Gehäuses eine solche Scharfeinstell-Vorrichtung.

75' ist ein Auslöseknopf der Kamera des zweistufigen Betätigungssystems, bei dem in der ersten Stufe die Lichtquelle 1 eingeschaltet wird, während in einer zweiten Stufe der nicht dargestellte Verschluß betätigt wird. 77 ist eine Stromversorgungseinrichtung für die Scharfeinstell-Vorrichtung in der Kamera 76. Die Stromversorgungseinrichtung 77 ist mittels eines Verbindungskabels 78 elektrisch mit der Kamera 76 verbunden. 79 und 80 sind Kupplungen für das Kabel 78. 81 ist ein Batterieprüfer und 82 ein Stromquellenschalter. Wenn dieser Schalter geschlossen wird, dann wird

der automatischen Scharfeinstell-Vorrichtung innerhalb der Kamera 76 Strom zugeführt, so daß der Betrieb der oszillierenden Einrichtung and der Steuerschaltung eingeleitet wird.

Bei Benutzung der in F i g. 8 veranschaulichten Kamera wird zunächst die Kamera 76 mittels des Kabels 78 mit der Stromversorgungseinrichtung 77 verbunden und dann der Stromquellenschalter 82 geschlossen. Dadurch werden in der automatischen Scharfeinstell-Vorrichtung innerhalb der Kamera 76 zunächst die Treiberschaltung 38 der oszillierenden Einrichtung und die Steuerschaltung 14 eingeschaltet. Nachdem die Schwingung des Spiegels 34 einen stabilen Zustand angenommen hat, wird die Kamera 76 auf ein

Objekt gerichtet und der Auslöseknopf 75' zu seiner ersten Schaltstufe niedergedrückt, so daß von der Stromversorgungseinrichtung 77 Strom zur Lichtquelle 1 gelangt und Strahlung durch das Filter 3 auf ein Objekt projiziert wird. Der von dem Objekt reflektierte Strahl (bzw. die Strahlung) fällt durch das Filter 6 in die Kamera 76. Es läuft der beschriebene Scharfeinsteüvorgsng für das optische System 46 (50) ab. Wenn dann der Auslöseknopf 75' zu seiner zweiten Schaltstufe niedergedrückt wird, nachdem das optische System 46(50) auf das Objekt scharf eingestellt wurde, wird der Verschluß in üblicher Weise betätigt, so daß die Filmaufnahme erfolgt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Scharfeinstellung eines ein Objekt abbildenden optischen Systems, umfassend einen Strahlensender, einen Strahlenempfänger mit einer im Abstand zum Strahlensender angeordneten Empfangseinrichtung, die den vom Objekt reflektierten Strahl unter einem von der Objektentfernung abhängenden Einfallwinkel empfängt, wobei der Strahlenempfänger ein fotoelektrisches Umwandlungselement sowie eine oszillierende Einrichtung aufweist, welche periodisch den Einfallwinkel ändert, unter dem ein reflektierter Strahl einfallen muß, um auf das Umwandlungselement zu treffen und ein Ausgangssignal hervorzurufen: einen Bezugssignalgenerator, der ein mit den Schwingungen der oszillierenden Einrichtung synchrones Bezugssignal erzeugt; eine Steuerschaltung, die abhängig vom Vergleich eines ersten Zeitinierval/s von einem durch das Bezugssignal vorgegebenen Zeitpunkt bis zu einem Ausgangssignal des Umwandlungselements mit einem zweiten Zeitintervall ein Steuersignal erzeugt, das der Abweichung des optischen Systems von der Scharfeinstellung unmittelbar entspricht; und eine Einstelleinrichtung, die eines der Zeitintervalle abhängig von der Stellung des optischen Systems verändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (54, 55, 73, 73', 74 in F i g. 12; 88 bis 95, 94a in F i g. 14; 54, 55, 74, % in Fig. 15) den Einfallswinkel beeinflußt, unter dem bei einer beliebigen Stellung der oszillierenden Einrichtung (34 bis 38, 34a, 36', 37') ein reflektierter Strahl in den Strahlenempfänger einfallen muß, um ein Ausgangssignal des fotoelektrischen Umwandlungselements (9) hervorzurufen, so daß das erste Zeitintervall (nach 63) von der Objektentfernung und der Stellung des optischen Systems (50, 52) längs seiner optischen Achse abhängt, und daß vom Bezugssignalgenerator (38, 64,65) eine Schaltung (66) getriggert wird, die ein Signal mit einer das zweite Zeitintervall darstellenden konstanten Dauer abgibt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oszillierende Einrichtung ein hinter der optischen Empfangseinrichtung (6, 7) angeordnetes Strahlenablenkelement (34, 3Aa) zur Ablenkung des durch die Empfangseinrichtung einfallenden reflektierten Strahls in Richtung auf das fotoelektrische Umwandlungselement (9) sowie einen elektromagnetischen, selbsterregten Oszillator (35 bis 38) aufweist, welcher das Strahlenablenkelement mit einer vorgegebenen Schwingungsperiode in Schwingungen um eine mittlere Stellung versetzt

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlenablenkelement aus einer an einem Ende fest eingespannten elastischen dünnen Platte (34b) besteht, auf deren Oberfläche eine gleichmäßige Spiegelschicht (34a,) aufgebracht ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator einen an der Platte (34) befestigten Permanentmagneten (35) sowie diesem beidseitig in sehr geringem Abstand gegenüberliegende, mit einer Treiberschaltung (38) verbundene Elektromagnete (36, 37; 36', 37') aufweist.

5.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung einen abhängig von. der Bewegung des optischen Systems (50, 52) längs seiner optischen Achse (49) verstellbaren Träger (54, 55, 73, 73') für das Strahlenablenkelement (34, 34a) und wenigstens einen Teil (35 bis 37) des Oszillators umfaßt (Fig. 12).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (88 bis 95) einen Träger (88) für die optische Empfangseinrichtung (6, 7) aufweist, welcher bei Verstellung des optischen Systems (50, 52) längs dessen optischer Achse (49) senkrecht zur optischen Achse (5) der Empfangseinrichtung verstellbar ist (F ig. 14).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (53 bis 55,74,96,96a; einen Träger (96,96a; für das fotoelektrische Umwandlungselement (9) aufweist, welcher abhängig von einer Verstellung des optischen Systems (50, 52) längs dessen optischer Achse (49) verschwenkbar ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugssignalgenerator aus einer an die Treiberschaltung (38) des Oszillators angeschlossenen Differenzierschaltung (64; 71) mit nachgeschaltetem Gleichrichter (65; 72) besteht

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Bezugssignalgenerator (38,64,65) getriggerte Schaltung (66) ein monostabiler Multivibrator ist

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Hilfsimpulsgenerator zur Erzeugung von Hilfsimpulsen bestimmter Breite für den Fall, daß die Stärke des Ausgangssignals des fotoelektrischen Umwandlungselements (9) einen Grenzwert unterschreitet, und zur Einstellung des optischen Systems (50, 52) auf der Basis dieses Hilfsimpulses.