DE2536370A1

DE2536370A1 - Scharfstellerfassungssystem

Info

Publication number: DE2536370A1
Application number: DE19752536370
Authority: DE
Inventors: Tadahide Fukushima; Shigeru Hashimoto; Kazuya Hosoe; Tomonori Iwashita; Seiichi Matsumoto; Kanagawa Yokohama; Hideo Yokota
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1974-08-16
Filing date: 1975-08-14
Publication date: 1976-03-11
Also published as: DE2536370C3; DE2536370B2; US4104650A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Systeme zum Erfassen
des Zustands der Scharfeinstellung beim Scharfeinstellen
eines optischen Abbildungssystems für unterschiedliche Objekt-Standorte und insbesondere auf ein Scharfeinstellerfassungs— system, bei dem ein durch das optische Abbildungssystem ausgebildetes reelles Bild oder ein dazu äquivalentes Bild mittels einer ständig schwingenden Photowiderstandszelle abgetastet wird, um so den Grad der Bildschärfe zu messen.

Für die Ermittlung des Zustands der Scharfeinstellung bei der Schärfeeinstellung eines optischen Abhildungssystems auf unterschiedliche OhjektStandorte unter Verwendung der

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

nicht-linearen Ansprechcharakteristik auf Licht (des sog". Sperrschichtphotoeffekts oder der lichtelektrischen Wirkung), die photoleitfähigen Materialien wie Cadmiumsulfid und Cadmiumselenid eigentümlich ist, ist eine Anordnung bekannt, bei der ein Photowiderstandseleraent mit einer lichtempfindlichen Bildaufnahmefläche, das in einer Ebene angeordnet ist, in der mittels des optischen Abbildungssystems ein reelles Bild eines Objekts in Scharfeinstellung ausgebildet ist, mit einer Abtasteinrichtung wie einer Schwenkbewegungs-Antriebsein richtung zusammenwirkt, damit das reelle Bild quer zur Abbildungsebene abgetastet wird, so daß dadurch der Grad der Bildschärfe mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann. Für die Ermittlung des Scharfeinstellzustands für ein optisches Abbildungssystem wurden auf dem Prinzip dieser Anordnung basierend verschiedene Verfahren und Geräte vorgeschlagen, von denen einige bereits in die Praxis umgesetzt wurden, was beispielsweise in der japanischen PS 40-^788, der US-PS 3 511 155 und der US-PS 3 720 151 offenbart ist.

-Die japanische Patentveröffentlichung Nr, kO'kjSS bietet ein Verfahren zum Ermitteln, ob ein optisches Abbildungssystem für ein gegebenes Objekt in der schärfsten Einstellung steht oder nicht, wobei das Verfahren das Projizieren eines reellen Bilds des Objekts über das optische Abbildungssystem auf die lichtempfindliche Fläche eines Photowiderstandselements, das Schwingen des Photowiderstandselements beim Durchlaufen einer kritischen Brennebene zur Veränderung der Länge des Projektionswegs zwischen dem optischen System und dem Photowiderstands-*

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element, wodurch ein pulsierender Strom dem Grundausgangssignal des Photowiderstandselements überlagert wird, sowie das Erfassen der Gleichstromkomponente des resultierenden Ausgangssignals des Widerstandselements umfaßt.

Die US-FS 3 511 155 betrifft eine automatische Scharfeinstelleinrichtung zur Verwendung bei einem optischen Gerät wie einer Kamera, bei dem ein Scharfstellerfassungsverfahren verwendet viird, das die Ausbildung eines reellen Bilds eines Objekts mittels durch ein optisches System gelangenden Projektionslichts auf einer lichtempfindlichen Fläche eines Cadmiumsulfid-Elements, das an einer mit der Pokussierebene der.Kamera gekoppelten Ebene angebracht und an einer schwenkbaren Trägerplatte befestigt ist, das periodische schwenkende Bewegen der Trägerplatte, damit das CdS-Element mit einer Frequenz von einigen zehn Hertz entlang der optischen Achse schwingt, und die Ermittlung eines Impulses umfaßt., der jedesmal erzeugt wird, wenn die Fläche des CdS-Elements durch· die Brennebene läuft, um so die Funktion eines Servomotors zu steuern, so daß dadurch das optische System automatisch auf das Objekt scharf eingestellt wird.

Die US-PS 3 720 151 betrifft eine Abänderung der in der genannten US-PS 3 511 155 offenbarten automatischen Scharfeinstelleinrichtung, bei der unter Festlegung des CdS-Elements in einer mit der Brennebene gekoppelten Stellung eine vor dem CdS-Element angeordnete Linsenzusammensetzung mit konkaven und konvexen Linsen zur Veränderung der Länge des optischen Wegs

verwendet wird. Bei dieser Anordnung wird durch Aufprägen einer symmetrischen Schwingung von vorbestimmter Periode auf die konkaven und konvexen Linsen entlang der optischen Achsen derselben die Abbildungsebene in bezug auf das CdS-Element zum Schwingen, gebracht.

Bei der Anwendung derartiger Verfahren, die alle durch eine Interpolation zwischen zwei eingabelnden Schärfezuständen charakterisiert sind, welche durch Ausführen einer periodischen Veränderung der räumlichen Beziehung zwischen dem zum Ermitteln des Schärfegrades eines Bilds geeigneten photoelektrischen Elements und der-Brennebene bewirkt wird, auf der mittels eines optischen Abbildungssystems ein reelles Bild eines Objekts ausgebildet wird, besitzt die Einrichtung nicht nur den Vorteil der Erkennung des Zustande bester Schärfe mit einer selbst vom theoretischen Standpunkt relativ hohen Zuverlässigkeit, sondern auch den Vorteil der Erleichterung der Messung des Schärfegrades eines Bilds in Zusammenhang mit der Richtung, in die eine Verstellung ausgeführt werden muß, um das Bild in Scharfeinstellung zu bringen.

Bei der Anwendung der automatischen Scharfstellerfassungseinrichtung oder der automatischen Scharfeinstelleinrichtung an optischen Geräten wie photographischen Kameras entstehen jedoch verschiedene Schwierigkeiten dadurch, daß die Einrichtung nicht mit relativ einfachen Kameraaufbauten vereinbar ist, daß sie selbst großen Raum beansprucht und daß sie nicht Herstellungsverfahren mit relativ niedrigen Kosten je Einheit angepaßt

werden kann.

Andererseits ist gegenwärtig; bei einäugigen Hochleistungs-Spiegelreflexkameras eine weitreichende Systembildung mit ständig steigender Anzahl von Zusatzeinheiten wie austauschbaren Komponenten der Kamera im Gang. Durch geeignete Auswahl dieser Einheiten zum Zusammenbau mit der Kamera ist es ermöglicht, die Kamera mit den gewünschten Eigenschaften auszustatten. Hinsichtlich der ständig fortschreitenden Systembildung bei optischen Geräten unter Schaffung einer Reihe austauschbarer Komponenten ist es wegen der genannten Nachteile der genannten Einrichtungen erwünscht, eine Scharfstellerfassungseinrichtung der genannten Art oder eine automatische Scharfeinstelleinrichtung mit dazu gleicher Funktion in der Form eines austauschbaren Bauteils zu schaffen, das eine Komponente in der Reihe der Komponenten bildet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Scharfstellerfassungssystem zu schaffen, bei dem die Nachteile der herkömmlichen Scharfstellerfassungseinricr^ngen oder automatischen Scharfstelleinrichtungen vermieden sind.

Zu diesem Zweck soll erfindungsgemäß eine Scharfstellerfassungseinrichtung und/oder eine Scharfstelleinrichtung in Form einer Zusatzeinheit oder von Zusatzeinheiten geschaffen werden, die zur Verwendung als austauschbares.Bauteil eines

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optischen Geräts geeignet ist, da sonst das optische Gerät relativ komplex aufgebaut ist und seine Ausmaße und Herstellungskosten erhöht sind.

In Weiterbildung der Erfindung wird eine Einrichtung geschaffen, die es ermöglicht, den besten Scharfeinstellzustand eines optischen Abbildungssystems zu ermitteln, und die die weitreichende Systembildung eines optischen Geräts unter Ergänzung durch verschiedene Wechselbauteile unterstützen kann.

Irisbesondere hinsichtlich der vorstehenden Zielsetzung bietet ein vorzugsweise gewähltes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Hinblick auf beispielsweise eine einäugige Spiegelreflexkamera_s die unter Zusatz nicht nur einer Reihe von Wechselobjektiven sondern auch einer Reihe austauschbarer Bildsuchereinheiten zu einem System ausgestaltet ist, eine Einrichtung, die es ermöglicht, die beste Schärfeeinstellung des einzelnen Wechselobjektivs zu ermitteln, und die so aufgebaut ist, daß sie in eine Bildsuchereinheit eingegliedert ist. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Reihe von Wechselobjektiven für die genannte Kamera durch einen Satz unterschiedlicher Brennweiten charakterisiert ist, bietet ein weiteres vorzugsweise gewähltes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Verfahren zum Kompensieren einer Empfindlichkeitsabweichung der Scharfstellerfassungseinrichtung, die durch Verwendung eines Objektivs mit unterschiedlicher Brennweite herbeigeführt ist.

Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist

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auf vorteilhafte Weise eine automatische Scharfstelleinrichtung für ein optisches Abbildungssystem geschaffen, die eine erste Geräteeinheit zum Messen des Schäffegrades eines durch das optische System ausgebildeten Bilds und eine von der ersten Einheit unabhängige zweite Geräteeinheit aufweist, die zur Führung des optischen Abbildungssystems auf das Ausgangssignal der ersten Einheit so anspricht, daß die Scharfeinstellung des Bilds automatisch eingestellt wird.

Zur Erweiterung der Eigenschaften eines durch Zusatz unterschiedlicher austauschbarer Baueinheiten zu einem System gestalteten optischen Geräts wird mit einer weiteren Äusführungsform der Erfindung eine Scharfstellerfassungseinrichtung in Form einer austauschbaren Bestandteileinheit geschaffen, die einen Teil einer automatischen Scharfeinstelleinrichturig bildet und die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse aufweist, die nach Verbinden mit. jeweiligen Ausgangs- und Eingangsanschlüssen anderer Bestandteile des Systems Signalverbindungskanäle zwischen den Bestandteilen bilden.

In Weiterbildung der Erfindung soll ein neuartiges Verfahren zur Abtastung eines Bilds mittels eines Photowiderstandselements zur Scharfeinstellung des Bilds mit verbesserter Genauigkeit und Zuverlässigkeit und unter Anwendung dieses Verfahrens eine Scharfstellerfassungseinrichtung geschaffen werden, die in einer Form aufgebaut ist, die sich besonders gut für eine weitreichende Systembildung eines optischen Geräts mit Zusatz unterschiedlich ir austauschbarer Bestand eile eignet.

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Zu diesem Zweck bietet eine Ausführungsform der Erfindung Einrichtungen zum Beseitigen von Fremdfaktoren wie beispielsweise Störungen oder Rauschen aus dem Ausgangssignal des Photowiderstandselements durch Vergleichen des Ausgangssignals mit dem Bezugssignal.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 sind schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Ermittlung des Scharfeinstellzustandes einer Abbildungslinse, das bei der Erfindung Anwendung findet, bei der die Fig. Ka), l(b) und l(c) drei verschiedene Fokussierstellungen der Abbildungslinse zeigen, bei denen ein reelles scharfes Bild eines ortsfesten Objekts jeweils an, hinter und vor einer lichtempfindlichen Fläche eines Photowiderstandselements zum Ermitteln des Schärfegrades des Bildes ausgebildet ist, und bei der die Fig. l(d) eine Kurve ist, die die Veränderung des Ausgangssignäls des Photowiderstandselements bei unterschiedlichen Fokussierzuständen zeigt.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Anordnung der wesentlichen Teile eines elektrischen Schaltungsaufbaus, der für ein ScharfStellerfassungssystem unter Verwendung des Verfahrens nach Fig. 1 verwendbar ist.

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Fig. 3 zeigt die Wirkungsweise des Scharfstellerfassungssystems nach den Fig. 1 und 2 als Funktion der Zeit, wobei Fig. 3(a) die Kurvenform einer dem Photowiderstandselement aufgeprägten Schwingbewegung ist, während die Fig. 3(b) bis 3(h) die Kurvenformen verschiedener Signale sind, die an einigen der Blöcke des Systems auftreten.

Fig. A ist eine perspektivische Teilschnittansicht der wesentlichen Teile einer gemäß.einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebauten Scharfstellerfassungseinrichtunp., die in das Gehäuse einer austauschbaren Bildsuchereinheit einer einäugigen Spiegelreflexkamera eingegliedert ist.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der Bildsuchereinheit nach Fig. H beim Ansetzen an den Kamerakörper gemäß Fig. 4.

Fig. 6 ist eine perspektivische Teilschnittdarstellung der Modifikation des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 4 und 5 mit Berücksichtigung der unterschiedlichen Brennweiten einer Reihe einzelner Wechselobjektive, mit denen ein einziger Kamerakörper ausgestattet wird.

Fig. 7 ist eine perspektivische Teilschnittansicht einer automatischen Scharfstelleinrichtung für eine

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einäugige Spiegelreflexkamera der beschriebenen Art, die eine erste Zusatzeinheit mit einer zusammen mit dem Bildsuchersystem derselben darin eingegliederten .erfindungsgemäßen Scharfstellerfassungseinrichtung und eine zweite Zusatzeinheit zum Verstellen des Fokussiertells eines Wechselobjektivs der Kamera im Ansprechen auf das Auspiangssignal der ersten Einheit aufweist.

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht der ersten und der zweiten Zusatzeinheit nach Fig. 7 und eines Blitzgeräts beim Ansetzen an einen Kamerakörper nach Fig. 7.

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild der wesentlichen Teile der elektrischen Schaltungsanordnung eines Scharfstellerfassungssystems, das zur Verbesserung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Scharfstellungsermittlung durch Vergleichen des Ausgangssignals des Photowiderstandselements mit einem Bezugssignal dient und das zur Verwendung in den Einrichtungen nach den Fig. 7 und 8 geeignet ist.

Fig.10(a) und 10(b) zeigen typische Beispiele der Kurvenformen der jeweiligen Ausgangssignale des Photowiderstandselements 3 (36) bzw. eines Bandpaßfilters 80 des Systems nach Fig. 9.

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In Fig. 1 ist ein Objekt 2 dargestellt, von dem ein Bild mit Hilfe einer Linse 1 ausgebildet wird, die zum Zwecke der Scharfeinstellung entlang einer optischen Achse 5 bewegbar ist. Zum Ermitteln der Schärfe des Bilds ist ein photoelektrisches Element 3 vorgesehen, dessen lichtempfindliche Bildaufnahmefläche 4 quer zu der optischen Achse 5 und so angeordnet ist, daß sie zumindest einen Teil des durch die Linse 1 gebildeten Bilds aufnimmt. Inter der Annahme, daß die Linse 1 in eine Fokussierstellung innerhalb des Fokussierbereichs gemäß der Darstellung in Fig. l(a) so eingestellt ist, daß die Fokussierebene mit der lichtempfindlichen Eildaufnahmeflache 4 des photoelektrischen Elements 3 zusammenfällt, verschiebt sich beim Einstellen der Linse 1 in eine Fokussierstellung zu einem der Enden des Fokussierbereichs hin gemäß den Darstellungen in den Fig. l(b) und l(c) die Fokussierebene jeweils entweder hinter oder vor die Bildaufnahmefläche· 4 des photoelektrischen Elements 3, wodurch eine Unscharfe an der Bildaufnahmefläche 4 verursacht wird, aus der sich ergibt, daß sich die Verteilung des Lichteinfalls auf die Bildaufnahmefläche ¹I gegenüber derjenigen ändert, die auftritt, wenn auf der Bildaufnahmefläche ein scharfes bild ausgebildet ist. Falls das messende photoelektrische Element aus einem photoleitfähigen Material wie Cadmiumsulfid (CdS) hergestellt ist, wird ein Spitzenwert an Leitfähigkeit erreicht, wenn der Schärfegrad einer Objektabbildung auf der Bildaufnahmefläche k einen Maximalwert erreicht, wie es in der Fig. l(d) dargestellt ist, bei der die Abszisse als Lage der Fokussierebene und die Ordinate als Leitfähigkeit des photoleitfähigen Materials ode'r bei dessen Einschalten in eine

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Schaltung als dessen elektrisches Ausgängssignal betrachtet werden kann.In der Tat können derartige nicht-lineare Lichtansprechkennlinien des Photowiderstandselements bzw. photoleitfähigigen Elements zum Ermitteln des Zustands schärfster Fokussierung bei einem optischen Abbildungssystem als Ergebnis photoelektrischen Messens des Schärfegrads eines Bilds und nötigenfalls zum automatischen Scharfeinstellen eines optischen Geräts wie einer Kamera verwendet werden.

Da das Phänomen der photoelektrischen Bildschärfeerkennung mit Hilfe der Oberfläche eines photoleitfähigen Elements ausschließlich von der Lichtverteilung auf demselben abhängt, kann das photoleitfähige Element durch die Abbildungs-"ebene bewegt werden, um so anzuzeigen, ob das Bild in der Abbildungsebene am schärfsten fokussiert ist oder nicht.

Die.Erfindung nützt die Eigenschaften des Phptowider-. Standselements aus und beinhaltet die Aufprägung einer Schwenkbewegung von beispielsweise sinusförmiger Kurvenform an das Photowiderstandselement 3 mit einer geeigneten Schwingfrequenz, wie es andeutungsweise in Fig. l(a) dargestellt ist. Die Schwingurigsamplitude des Photowiderstandselements 3 ist so ausgelegt, daß eine schärfste Abbildung auf der lichtempfindlichen Bildäufnahmeflache 4 des Photowiderstandselements 3 in einer Stellung innerhalb des Bewegungsbereichs des Elements aufzufinden ist, während dessen der Fokussierteil eines optischen Linsensystems von dem einen Ende des Scharfeinstellungsbereichs .zum anderen bewegt wird, wie beispielsweise von der

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Scharfeinstellung eines Objekts im Abstand von 1 m zur Scharfeinstellung eines Objekts im Abstand "unendlich" oder umgekehrt. Dieses Verfahren der Erfassung eines Zustands schärfster Fokussierung umfaßt ferner die Ermittlung periodischer Änderungen des Ausgangssignals des Photowiderstandselements, die durch die periodischen Änderungen der Lichtverteilung auf dessen Bildaufnahmefläche erzeugt werden, sowie die Ermittlung eines Spitzenwerts des Ausgangssignals des Elements während der Einstellung der Lage des Fokussierteils des optischen Linsensystems.

Gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 3 weist das das oben genannte Verfahren ausnützende Scharfstellerfassungssystem im wesentlichen die nachstehenden Bestandteile auf, deren Funktionen im Zusammenhang mit ihrer Anordnung erläutert werden.

Es sei angenommen, daß das Photowiderstandselement 3 entlang der optischen Achse 5 nach Fig. 1 mit einer vorbestimmten Frequenz sinusförmig gemäß der Darstellung in Fig. 3(a) schwenkt, bei welcher die Amplitude als Ordinate und Zeit als Abszisse aufgetragen ist. Ferner sei angenommen, daß die Linse 1 ohne Rücksicht auf Veränderungen des Abstandes Linse/Objekt ortsfest bleibt, so daß zu den mit t₁ und t~ bezeichneten Zeitpunkten einer Schwingung die Bildaufnahmefläche H des Photowiderstandselements 3 durch die Ebene schärfster Fokussierung durchtritt, wobei sich das Ausgangssignal des Photowiderstandselements 3 beispielsweise in Form einer Spannung gemäß der Darstellung in Fig. 3(b) verändert, bei der wie auch in den nachfolgenden E¹Ig. 3(c) bis 3(h) die Spannung als Ordinate gegen die Zeit als Abszisse .aufgetragen ist. Nach Verstärkung

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durch einen Verstärker 7 wird diese Ausgangsspannung an einen Differentiator 8 angelegt, der ein Ausgangssignal mit der Kurvenform nach Fig. 3(c) erzeugt. Zur Erleichterung nachfolgender genauer elektrischer Verarbeitung des Ausgangssignals des Differentiators 8. ist zum Umsetzen der Kurvenform nach Fig. 3(c) in eine Kurvenform nach Fig. 3(d) ein Vergleicher 9 vorgesehen. Das Ausgangssignal des Vergleichers 9 wird mittels eines Gleichrichters 10 zur Erzeugung eines Paars negativer Impulse gemäß der Darstellung in Fig. 3(e) gleichgerichtet. Der zum Zeitpunkt t. auftretende Impuls setzt ein Flipflop 11, während der zum Zeitpunkt t_? auftretende Impuls dieses Flipflop zurücksetzt, wodurch das Impulspaar in einen einzelnen Impuls umgesetzt wird, der gemäß der Darstellung in Fig. 3(f) eine Impulsbreite aufweist, die gleich dem Zeitintervall -zwischen den Zeitpunkten t., und t~ ist. Da die Zeitdauer der Schwingung des Photowiderstandselements 3 vorbestimmt ist, ist ersichtlich, daß die Breite des Impulses aus dem Flipflop 11 eine Funktion des Abstandes von der Linse zum Objektiv ist. Unter der Annahme, daß die Linse 1 für die Fokussierung zur Anpassung an unterschiedliche ObjektStandorte bewegbar ist und daß das Photowiderstandselement 3 so angeordnet ist, daß die Schwingungsmitte seiner Bildaufnahraefläche ^ mit der Erennebene der Linse 1 zusammenfällt, wird bei schärfster Einstellung der Abbildung des gegebenen Objekts auf der Fokussierebene die Breite des von dem Flipflop 11 erzeugten Impulses gleich der Hälfte der zeitlichen Periode der Schwingung des Photowiderstandselements 3. Zum Vergleichen des Impulses aus dem Flipflop 11 mit einer von der Lage der Scharfeinstellungsebene abhängigen Breite mit

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einem Bezugsimpuls mit einer der Hälfte der Schwingungsperiode des Photowiderstandselements 3 gleichen festen Breite ist ein Impulsgenerator 12 in Verbindung mit einem Differenzverstärker 13 vorgesehen, dessen EingangsanSchlüsse an die Ausgangs anschlüsse des Flipflops 11 bzw. des Impulsgenerators 12 angeschlossen sind und dessen Ausgang über einen Integrator 1*J und einen Servo-Verstärker 15 mit einem Anzeiger 16 wie beispielsweise einem Strommeßwerk verbunden ist. Bei der Annahme_s daß gemäß der Darstellung in den Fig. 3(f) und 3(g) die Breite des Impulses aus dem Flipflop 11 um ein Zeitintervall kürzer oder länger als die des Bezugsimpulses ist, erzeugt der Differenzverstärker 15 einen Impuls mit einer zu diesem Zeitintervall proportionalen Breite gemäß der Darstellung in Fig. 3(h), wobei die Größe und die Polarität des Signals aus dem Differenzverstärker 13 durch das Meßwerk l6 angezeigt wird, um so zu bestimmen, um wieviel und in welcher Richtung die Ebene der durch die Linse Γ ausgebildeten schärfsten Abbildung des" Objekts 2 von der Schwingungsmitte der Bildaufnahmefläche ¹I des Photowiderstandselements 5 bzw. von der Fokussierebene der Linse 1 versetzt ist. Es ist anzumerken, daß dieses Signal als Steuersignal für die automatische Scharfeinstellung der Linse 1 verwendet werden kann. Gemäß der Anordnung nach Fig. 2 ist das Ausgangssignal des Gleichrichters 10 auch an den Impulsgenerator 12 angelegt, so daß die Vorderflanke des Bezugsimpulses mit der des Impulses aus dem Flipflop 11 zusammenfällt, wie es aus dem Vergleich der Fig. 3(g) und 3(f) hervorgeht.

In den Fig. ¹J und 5 ist eine Ausführungsform einer erfin-

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dungsgemäßen Scharfstellerfassungseinriehtung bei der Anwendung zur visuellen Scharfstellung einer einäugigen Spiegelreflexkamera gezeigt, bei der ein Teil des Bildsuchersystems austauschbar ist j die Einrichtung ist in der Form einer mit einer Bildsucherzusatzeinheit der Kamera kombinierten Zusatzeinheit aufgebaut. Die einäugige Spiegelreflexkamera bekannter Bauart weist einen Kamerakörper 17 mit einem Gehäuse 18 auf, in das ein Totalreflexionsspiegel 19» ein Schlitzverschluß 20, ein Paar von Filmführungskanälen 21, ein Film 22 und eine Kondensorlinse 23 eingebaut sind, wobei die Kondensorlinse 23 an ihrem mittleren Teilbereich mit einer geneigten halbspiegelnden Fläche 23a zur Ablenkung eines Teils des von dem Spiegel 19 umgelenkten Lichts auf ein Lichtwertmeßelement 25 ausgestattet ist, das an der Rückseite der Kondensorlinse 23 angeordnet ist, ferner weist die Kamera ein Objektiv 27 mit einer Objektivfassung 26 auf, die einen Schärfeeinstellung 28, einen Blendenring 29 und einen Adapterring 30 zur Befestigung der Objektivfassung 26 an den Kamerakörper 17 besitzt.

Auf die Kamera aufgesetzt ist eine Zusatzeinheit 31 mit einem Gehäuse 33 dargestellt, in dem die erfindungsgemäße Scharfstellerfassungseinrichtung, ein Dachkantprisma 32 sowie ein Okular 37 untergebracht sind, wobei die Teile 32 und 37 einen Teil des Bildsuchersystems der Kamera bilden. Das Dachkantprisma 32 ist so angeordnet, daß beim Aufsetzen der Zusatzeinheit auf den Kamerakörper 17 die Mitte der Bodenfläche des Dachkantprismas 32 mit- der optischen Achse der Kondensorlinse 23 zusammenfällt, wobei es mittels bekannter Maßnahmen inner-

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halb des Gehäuses 33 befestigt ist. Um auf der lichtempfindlichen bildaufnahmefläche eines Photowiderstandselements 36 ein in der Schärfe des durch das Objektiv auf dem Film 22 ausgebildeten Eilds gleichwertiges Bild aufzubringen, ist eine zusätzliche optische Einrichtung wie in diesem Beispiel ein Prisma 34 und eine plankonvexe Linse 35 vorgesehen, die an das Dachkantprisma 32 angebaut ist. Das zusätzliche Prisma 34 ist mit seiner Eintrittsfläche an die Dachfläche des Dachkantprismas 32 angeklebt, um so zumindest einen Teil des Lichts des Sucherbildes in das zusätzliche Prisma 34 abzuleiten und es durch dieses auf dessen Austritfcsflache zu richten. Die zusätzliche plankonvexe Linse 35 ist mit ihrer ebenen Fläche an die Austrittsfläche des zusätzlichen Prismas 34 gekittet, während ihre konvexe Fläche der lichtempfindlichen Bildaufnahmefläche des Photowiderstandselements 36 gegenübersteht. Der Ausgang des Photowiderstandselements 36 ist mit dem Eingang einer in Aufbau und Anordnung derjenigen nach Fig. 2 gleichen Ausgangsverarbeitungsschaltung verbunden, deren Ausgang an einen Anzeiger 4l angeschlossen ist, der einen Zeiger 42 aufweist, welcher mit einer nicht dargestellten Art von Ablesung auf einer durchbrochenen Platte 40 zusammenwirkt. Da der Zeiger 42 mit dem durch ein durch die Wand der oberen Fläche des Gehäuses 33 hindurchgehend angebrachtes Fenster 43 durchtretenden Licht beleuchtet wird, kann die Kamerabedienungsperson über das Okular 37, einen zwischen der Austrittsfläche des Dachkantprismas' 32 und dem Okular 37 angeordneten und mit einer halbspiegelnden Fläche versehenen Glasblock 38 und eine an die Austrittsfläche des Glasblocks 38 angrenzend angeordnete Kompensatorlinse 39

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das Bild des Zeigers Ί2 sehen.

Das Photowiderstandselement 36 ist an einem Ende eines hohles röhrenförmigen Tragteils 44 befestigt, dessen anderes Ende an einem mittigen Vorsprung eines Permanentmagnet-Aufbaus 46 bewegbar angebracht ist, der an dem Gehäuse 33 befestigt ist. Das Tragteil 44 ist mit einer an seiner äußeren Fläche angebrachten Spule 45 ausgestattet, die an einen nicht dargestellten Sinuswellengenerator angeschlossen ist. Mit dieser Anordnung ist es möglich, dem Photowiderstandselement 36 eine erwünschte Schwingbewegung aufzuprägen, da das Hagnetfeld des Permanentmagneten 46 mit dem zeitabhängigen Magnetfluß zusammenwirkt, der durch den durch die Spule 45 fließenden Strom induziert wird. Die in Zusammenhang mit der Fig·. 2 beschriebene Ausgangsverarbeitungsschaltung ist zusammen mit einer zugehörigen Stromquelle innerhalb des Gehäuses 33 auf nicht dargestellte V/eise angebracht.

Die Funktionsweiße der mit dem erfindungsgemäßen Scharfstellerfassungssystem nach den Fig. 2, 3 und 4 ist die folgende: Die durch das Okular 37 schauende bedienungsperson zielt ein aufzunehmendes Objekt an. Wenn das Objektiv 26 nicht richtig auf das Objekt scharf eingestellt ist, zeigt .das Meßwerk 41 zusammen mit der Ablesung nicht nur an, daß sich die auf dem Film 22 ausgebildete Abbildung des Objekts nicht in der schärfsten Fokussiereinstellung befindet, sondern auch, in welcher Richtung der Schärfeeinstellring 28 einzustellen ist, um das Bild in die beste Scharfeinstellung zu bringen.Wenn die beste

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Scharfeinstellung des Objektivs 26 erreicht ist, fließt durch das Meßwerk bzw. den Anzeiger 41 kein Strom, so daß der Zeiger 42 in Deckung mit einer besonderen Markierung in der Ablesung gebracht ist, die dabei von der Kamerabedienungsperson gesehen werden kann, die den Scharfeinstellring 28 betätigt.

In der Fig. 5 ist die Zusatzeinheit 31 nach Pig. 4 bei der Anbringung an den Kamerakörper 17 einer einäugigen Spiegelreflexkamera der beschriebenen Art als deren austauschbare Bildsuchereinheit dargestellt. Der Kameräkörper 17 ist mit einem· Paar von Führungsnuten 47, von denen nur die rechte in der Zeichnung dargestellt ist, und einem Paar von Ausnehmungen 47' ausgestattet, während die Zusatzeinheit 31 mit einem Paar von Führungsschienen 48 ausgestattet ist, die für einen gleitenden Eingriff in die entsprechenden Führungsnuten 47 angeordnet sind, wenn die Zusatzeinheit 31 auf den Kamerakörper 17 aufgesetzt wird; ferner besitzt die Zusatzeinheit ein Paar federnder Arretierungsstifte 49', die in die jeweiligen Ausnehmungen 47' eindringen, wenn die Zusatzeinheit in die richtige Stellung eingesetzt ist, so daß dadurch die Zusatzeinheit während der Benützung vom Herausrutschen gesichert ist. Für das Abnehmen einer aufgesetzten Zusatzeinheit 31 von dem Kamerakörper 17 ist ein Betätigungsknopf 49 vorgesehen, der an einer Seitenfläche des Einheit sgehäuses 33 angebracht ist. Auf der gleichen Fläche sind ein Hauptschalterknopf 5I₉ ein Paar von Ausgangsanschlüsseh 52, aus denen die den sich ständig verändernden Bedingungen der Scharfeinstellung entsprechenden Ausgangssignale zur Steuerung der Betätigung von beispielsweise eines mit einer automatischen

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Scharfstelleinrichtung einer Kamera zusammenwirkenden Servomotors entnommen werden können,sowie ein Eingangsanschluß 5^ für die Aufnahme externer Informationen angebracht. An der Rückplatte des Einheitsgehäuses 33 ist ein austauschbares Okular 53 dargestellt. An der Vorderseite des Kamerakörpers 17 ist eine Objektivfassung 26 dargestellt, die gerade auf den Kamerakörper 17 aufgesetzt wird.

Die Fig. 6 zeigt eine Abänderungsform der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 und 5» bei der Abweichungen des Ausgangssignals des Photowiderstandselements 3 von dem richtigen Wert kompensiert sind, die durch die Änderung der Ausführung der Abbildung -und durch die spezielle Brennweite des Objektivs 27 verursacht werden, was auf den Wechsel einzelner Objektive für die Systembildunp einer Kamera zurückzuführen ist. Da die zusätzliche optische Einheit gemäß Fig. 4 feste Bildausbildungsr eigenschaften besitzt und mit dem V/echselob j ektiv 27 der Kamera zur Ausbildung eines Bilds des Objekts auf der Bildaufnahmefläche des Photowiders.tandselements 3 zusammengesetzt ist, ist es offensichtlich, daß diese Abbildung nicht immer gleichbleibend beibehalten wird für eine Abbildung, die auf dem Film 22 ausgebildet ist, da das Objektiv 27 zur Veränderung der Abbildungseigenschaften und insbesondere der Brennweite desselben ausgetauscht wird. Um sicherzustellen, daß die Genauigkeit der Scharfstellerfassung nicht durch den Austausch einzelner Wechseiobjektive unterschiedlicher Eigenschaften beeinträchtigt wird, ist es nötig, die Scharfstellerfassungseinrichtung mit Kompensationseinrichtungen auszurichten, die die oben beschrie-

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benen Eigenschaften haben.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 6 ist die Einrichtung zum Beibehalten fester Vergrößerung des Bilds auf dem Photowiderstandselem"ent und der Verlagerung des Bilds über den gesamten Bewegungsbereich des Fokussierteils des Objektivs trotz einem Wechsel der Brennweite des Objektivs mittels einer zusätzlichen plankonvexen Linse 35 gemäß der Fig. 4 ausgeführt, was der Darstellung in Fig. 6 entspricht, bei der unterschiedliche Teile der Ausführungsform nach Fig. 4 außer der zusätzlichen Linse 35 und dem Anzeiger hl im wesentlichen unverändert bleiben und deshalb die gleichen Bezugszeichen für die Bezeichnung gleichartiger Teile dieser unveränderten Teile benützt werden.

Während die zusätzlichen Linsen für die Scharfstellerfassungseinrichtung nach Fig. 4 fest an dem zusätzlichen Prisma 3^ in engem Kontakt mit dessen Außenfläche oder auf diese aufgekittet sind, ist das zusätzliche Linsensystem zur Ausbildung eines Bilds auf dem Photowiderstandselement nach Fig. 6 so angeordnet, daß das erste Linsenelement 55 aus der Projektionsbahn des Lichts zu dem Photowiderstandselement 36 heraus und hinein bewegt v/erden kann, wenn das Wechselobjektiv 27 ausgetauscht wird; dabei bleibt das zweite Linsenelement während des Wechsels ortsfest, wobei das erste und das zweite Linsenelement 55 bzw. 56 das Linsensystem für die Scharfstellermittlung bilden. Das zweite Linsensystem 56 ist an einem Stützteil 57 befestigt, das an dem Gehäuse 33 befestigt ist. Das erste Linsenelement 55 ist zusammen mit einer Anzahl von Linsenelementen 55', 55" und 55'" mit voneinander und von der

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des Elements 55 unterschiedlicher Brennkraft in entsprechenden öffnungen durch die Umfangswand eines drehbaren Tragteils 58 angeordnet, welches um eine vertikale Achse so drehbar ist, daß. jedes der Linsenelemente 55j 55', 55" und 55'" wahlweise zwischen das Zusatzprisma 3^ und das erste Linsenelement 56 in den Weg des Projektionslichts zu dem Pnotowiderstandselement 36 gebracht werden kann. Das drehbare Tragteil 58 ist mit einem Wählknopf 59 über eine Achswelle 6O verbunden, die durch eine Öffnung an der oberen Wandung des Gehäuses 33 hindurchragt. Um die genaue Einstellung des gewählten Linsenelements in dem Projektionsweg zu ermöglichen, ist ein Einrastmechanismus vorgesehen, der eine in einer auf der oberen Wandung des Gehäuses 33 vorgesehenen Ausnehmung 33a bewegbare kleine Stahlkugel an einer Stelle aufweist, bei der unter p]ingriff von Vertiefungen 59a an der Unterseite des W/jri.1 knopfs 59 mit der Stahlkugel 61 die entsprechenden Linsenelemerite 55, 55', 55" und 55'" mit dem zweiten Linsenelement 56 optisch genau ausgerichtet sind. Die austauschbaren ersten Linsenelemente sind derart ausgebildet, daß sie derartige Brennweiten und axiale Abstände von dem festen zweiten Linsenelement haben, daß die Verstärkung des Bildes auf dem Photowiderstandselement, das durch das optische System aus der Verbindung des Scharfstellerfassungssystems mit dem ersten und dem zweiten Linsenelement, dem Bildsuchersystem und dem Objektiv gebildet ist, durch geeignete Auswahl des ersten Linsenelements entsprechend den Bildausbildungsfaktoren wie beispielsweise der Brennweite des benützten Objektivs im wesentlichen konstant gehalten wird. Mit einer derartigen Kompensationseinrichtung ist es möglich, daß das Photowiderstands-

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element die Schärfe des darauf ausgebildeten Bildes ermittelt, wobei das Ausmaß der Schärfeerfassungsgenauigkeit und die' Zuverlässigkeit nicht durch einen Wechsel der Brennweite der einzelnen Wechselobjektive bestimmt ist.

Als Anzeiger für die Einstellung der Scharfanzeige ist eine Leuchtdiode 62 vorgesehen, die oberhalb der durchbrochenen Platte 40' -angeordnet ist und die an den Ausgang der Verarbeitungs- bzw. Rechenschaltung nach Fig. 2 so angeschlossen ist j daß bei einem durch die Verarbeitungsschaltung ausgegebenen Ausläßsignal "Null" die Diode 62 abgeschaltet ist, wobei das Aufleuchten oder Verlöschen der Leuchtdiode 62 für die durch das Okular 37 schauende Kamerabedienungsperson sichtbar ist. Es ist selbstverständlich möglich, die Leuchtdiode so anzuordnen, daß sie beim Erreichen des schärfsten Bildes eingeschaltet wird.

Die Wirkungsweise der mit der Scharfstellerfassungseinrichtung nach Fig. 6 ausgestatteten einäugigen Spiegelreflexkamera ist wie folgt: Während des Durchschauens durch den Bildsucher kann die Kamerabedienungsnerson den Schärfeeinstellring 28 der Objektivfassung 26 zur Scharfeinstellung eines aufzunehmenden Objekts bedienen, bis die Leuchtdiode 62 dunkel wird. Zu diesem Zeitpunkt ist das manuelle bzw. sichtbare Scharfeinsteilungs\rerfahren bei der Kamera vollendet.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schärfeerfassungssystems zur automatischen

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Schärfeeinstellung bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera der beschriebenen Art. Die automatische Scharfstelleinrichtung der Kamera wird durch Zusammenbau einer ersten Zusatzeinheit 31" mit der darin eingebauten Scharfstellerfassungseinrichtung nach Fig. H unter leichten Veränderungen und einer zweiten Zusatzeinheit 63 mit einem darin befindlichen Objektiv und einem Mechanismus zum Ansteuern des Pokussierglieds des Objektivs gebildet . Der Kamerakörper 17 gemäß den Fig. 7 und 8 ist im Aufbau gleich dem nach den Fig. H und 5» wobei ferner die erste Zusatzeinheit 31" bei den Fig. 7 und 8 gleich der gemäß den Fig. k und 5 ist, mit der Ausnahme, daß die Leuchtdiode auf ähnliche Weise wie in Fig. 6 anstatt des Meßwerks Hl in Fig. *l angewendet ist. Daher werden in den Fig. 7 und 8 di-e gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung von den Fig. *J und 6. gleichen Teilen verwendet. Die zweite Zusatzeinheit 63 ist unabhängig von"der ersten Zusatzeinheit 31" aufgebaut und spricht auf das Ausgangssignal der Zusatzeinheit 31" zur Steuerung der Lage des Fokussierteils des Objektivs an. Der Ansteuermechanismus der Zusatzeinheit 63 enthält einen timsteuerbaren Servomotor 67, der eine mit dem Ausgang der Verarbeitungsschaltung gemäß Fig. 2 verbundene Wicklung aufweist, ein Drehzahluntersetzungsgetriebe mit einem an die Ausgabewelle 67a des Motors 67 angeschlossenen Ritzel 68, einem mit dem Ritzel 68 kämmenden Zwischenzahnrad 69, einem mit dem Zwischenzahnrad 69 kämmenden Zahnrad 64, das an der Drehachse 66 eines Potentiometers 65" befestigt ist, sowie einem Zahnring 28', dessen mit Zähnen versehener äußerer Umfang mit dem Zahnrad 6M kämmt und der auf dem Scharfeinstellung 28 der Objektivfassung 26 ausgebildet

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Gernäß der Darstellung in Fig. 8 hat die zweite Zusatzeinheit 63 ein Gehäuse 70, das mit einem Eingangsanschluß 71 und einem Ausgangsanschluß 72 ausgestattet ist, wobei der Eingangsanschluß 71 elektrisch mit der Wicklung des Servomotors 67 verbunden ist und der Ausgangsanschluß 72 elektrisch mit dem Potentiometer 65 verbunden ist. Zum Zusammenwirken der ersten Zusatzeinheit 31" ist fernerhin ein erstes Verbindungskabel 73 zur Verbindung der Ausgangs- bzw. Eingangsanschlüsse 52 und 71 der ersten bzw. zweiten Zusatzeinheiten 31" bzw. 63 sowie ein zweites Verbindungskabel 78 zur Verbindung des Ausgangsanschlusses 72 der zweiten Zusatzeinheit 63 und eines Eingangsanschlusses 75 eines Blitzgeräts 7^ vorgesehen. Mittels des zweiten Verbindungskabels 78 wird die Ausgabe des Potentiometers 65 an das Blitzgerät 7^ zur Steuerung der Blitzenergiemenge in Übereinstimmung mit dem Objektabstand gemäß der Winkelstellung des Schärfeeinstellrings 28 bestimmt, wenn Blitzlichtphotographie ausgeführt wird. Das Blitzgerät 7*1 \feist ein Paar von Füßen 76 auf, die in ein Paar von Schuhen 77 passen, die fest auf der oberen Platte des Kameragehäuses 33 angebracht sind.

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Die Wirkungsweise der automatischen Scharfeinstelleinrichtung nach den Fig. 7 und 8 ist die folgende: Nachdem die erste und die zweite Zusatzeinheit 31" und 63 miteinander und mit dem Kamerakörper 17 zusammengebaut und betriebsbereit gemacht worden sind, kann die Kamerabedienungsperson die Kamera auf ein Objekt richten, das aufgenommen werden soll, wobei sie durch das Okular 37 des Bildsuchers der Kamera schaut. Wenn das Objektiv 27 nicht richtig auf das Objekt scharf eingestellt ist, erzeugt der Servoverstärker 15 nach Fig. 2 ein Ausgangssignal, dessen Polarität für die Richtung kennzeichnend ist, in die der Servomotor 67 gedreht werden muß. Bei der Zufuhr des Ausgangssignals an den Servomotor 67 über den Ausgangsanschluß 52, das Verbindungskabel 73 und den Eingangsänschluß 71 wird der Scharfeinstellring 28 zur Drehung angetrieben, bis sich an dem Servoverstärker 15 das Ausgangssignal Null einstellt, d.h. bis der Zustand der scharfen Einstellung in der Kamera eingestellt ist. Die Beendigung der automatischen Scharfeinstellung kann durch die Kamerabedienungsperson dadurch erkannt werden, daß die Leuchtdiode 62 abgeschaltet wird. Es ist anzumerken, daß zwar das Objektiv 27 als nicht auswechselbar in dem Gehäuse der zweiten Zusatzeinheit 63 dargestellt ist, jedoch als von seinem Antriebsmechanismus und von dem Gehäuse der Zusatzeinheit 63 trennbarer Bauteil ausgebildet sein kann.

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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung ist sehr empfindlich hinsichtlich der optischen Qualität aller im Zuge der Abbildung eines Objekts aus der lichtempfindlichen Bildaufnahmefläche des messenden photoleitfähigen Elements enthaltenen Elemente wie des Objektivs, des Umlenkspiegels oder der zusätzlichen optischen Einrichtung; ferner ist die Ausführungsform empfindlich hinsichtlich Brechungsschwankungen zwischenliegender Räume, Staub, Dunst und Reflektionen oder Streulicht in den Zwischenräumen, oder das Eintreten von nicht zur Abbildung dienendem Licht durch lichtdurchlässige Stellen. Diese Faktoren tragen in Form von Rauschen oder Störungen zu einem falschen Ausgangssignal des Photowiderstandelements bei, d.h. zur Unscharfe des Bildes. Eine sich aus dem Rauschen bzw. der Störung ergebende Verminderung der Genauigkeit der ScharfStellerfassung wird insbesondere im Falle der in Fig. 7 dargestellten automatischen Scharfeinstelleinrichtung schwerwiegend. Demgemäß ist es besonders wichtig, eine Scharfstellerfassungseinrichtung der Art zu schaffen, die es ermöglicht, eine von diesen Faktoren unbeeinflußte Scharfetellsteuerung durchzuführen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 9 und 10 ist für die Eliminierung des Rauschens bzw. der Störungen durch Vergleichen des Ausgangssignals des Photowiderstandelements mit einem Bezugssignal eingerichtet, die für

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die Verwendung bei der automatischen ScharfStelleinrichtung nach den Fig. 7 und 8 besonders geeignet ist. Die zweite Ausführungsform der Erfindung weist eine abgewandelte Art der mit dem Photowiderstandelements 3 (36) verbundenen Schwenkbewegungs-Antriebseinrichtung und eine Schaltung zur Verarbeitung des Ausgangssignals des Photowiderstandelements auf, welche nachstehend beschrieben werden.

Die Schwenkbewegung-Antriebseinrichtung arbeitet so, daß sich die lichtempfindliche Fläche des Photowiderstandelements 3 (36) durch die Brennebene entlang der optischen Achse 5 nach Fig. 1 senkrecht zu dieser bewegt, wobei sie mit einer vorbestimmten Frequenz und mit einer Amplitude schwingt, die viel kleiner ist als die, die auf die Höhe einer überhöhung des Ausgangssignals des Photowiderstandelements bei der Änderung der Bildschärfe gemäB der Darstellung in Fig. 1 (d) einwirkt. Das Photowiderstandselement erzeugt daher ein Ausgangssignal, daß gemäß der Darstellung in Fig. 10 (a) aus einer einer großen Welle überlagerten großen Anzahl kleiner Wellen zusammengesetzt ist, wenn das Scharfstell-Linsenteil von einem mit A bezeichneten End&ereich des ScharfStellbereichs über einen mit C bezeichneten Zwischenbereich mit scharfer Fokussierung zu dem mit E bezeichneten entgegengesetzten Endbereich bewegt wird.

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Das Ausgangssignal des Photowiderstandselements 3 (36) wird nach Verstärkung mittels eines Verstärkers 79 nach Fig. 9 an ein Badpaßfilter 80 angelegt, mittels dem das Rauschen mit den von der Schwenkbewegung des Photowiderstandselements 3(36) verschiedenen Frequenzen beseitigt wird.. Das Ausgangs signal des Bandpaßfilters 80 besitzt die in Fig. 10 (b) dargestellte Kurvenform. Die Amplituden der Wellen in den Bereichen A, E und C sind vernachlässigbar klein im Vergleich zu denen der Wellen in den mit B und D bezeichneten Bereichen. Da sich das Ausgangssignal des Photowiderstandselements 3(36) in den Bereichen B und D stark verändert, ergibt die Schwingung des Photowiderstandselements 3 (36) eine große Veränderung seines Ausgangssignals. Weiterhin sind die Phasen der Wellen in den Bereichen B und D einander entgegengesetzt, was mittels eines Phasendetektors 81 erfaßt wird, der mit der Phase des Ausgangssignals eines mit der vorstehend beschriebenen Schwingbewegungs-Antriebseinrichtung verbundenen Oszillators 82 vergleicht. Der Phasendetektor 81 ist an eine erste Schmitt-Triggerschaltung 83 so angeschlossen, daß diese eingeschaltet wird, wenn die Amplitude der Kurven so groß ist, daß die Phase in den Bereichen B und D ermittelt wird, während die Triggerschaltung 83 in den Bereichen A, E und C ausgeschaltet wird, wenn die Amplitude nicht erfaßbar oder gleich Null ist. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 81 wird auch an ein erstes Schaltglied 9O angelegt. Das Ausgangssignal der ersten Schmitt-Triggerschaltung

83 wird über einen Inverter 84 an einen ersten Eingang eines UND-Glieds 85 angelegt, während der andere Eingang des UND-glieds 85 mit dem Ausgang einer zweiten Schmitt-Triggerschaltung 88 verbunden ist, deren Eingang mit dem Ausgang eines Differenzverstärkers 87 verbunden ist. An einen der zwei Eingänge des Differenzverstärkers 87 ist ein Lichtwert-Meßelement 25 gemäß den Darstellungen in den Fig. 4, 6 und 7 angeschlossen. Solange der Helligkeitswert des Objekts 2 konstant gehalten ist, erzeugt das Meßelement 25 ein durch eine mit ß in Fig. 10 (a) bezeichnete Kurve dargestelltes Ausgangssignal konstanter Größe, obgleich sich gemäß der Darstellung durch die mit Λ bezeichnete Kurve der Schärfegrad des Bildes verändert. An den anderen bzw. zweiten Eingang des Differenzverstärkers 87 ist ein Tiefpaßfilter 86 angeschlossen, dessen Eingang mit dem Ausgang des Verstärkers 89 verbunden ist, um die kleinen Wellenkomponenten aus dem Ausgangssignal desselben so auszufiltern, daß das sich ergebende Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 86 annähernd gleich dem in Fig. 1 (d) gezeigten wird. Im Ansprechen auf einen Unterschied zwischen den Ausgangssignalen des Meßelements 25 und des Tiefpaßfilters 86, d.h. bei Auftreten eines Spitzenwerts in dem Ausgangssignal des Photowiderstandselements 3(36) schaltet der Differenzverstärker 87 die zweite Schmitt-Triggerschaltung 88 ein, um so ein Ausgangssignal zu erzeugen, das an den zweiten Eingang des UND-Glieds 85 angelegt wird. Wenn der erste und der zweite Eingang des UND-Glieds 85 gleichzeitig im "Ein"-Zustand sind, d.h. wenn sich das Ausgangssignal des Photowider-

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Standselements in dem Bereich C befindet, wird ein zweites Schaltglied 89 zum Einschalten der Leuchtdiode 62 wirksam. In diesem Fall leuchtet daher die Leuchtdiode 62 nur auf, wenn das Bild in scharfer Einstellung ist. Das Ausgangssignal des ersten Schaltglieds 9O wird über einen Verstärker 91 an den Servomotor 67 nach Fig. 7 angelegt, wobei die Polarität dieses Ausgangssignals die Richtung anzeigt, in die eine Einstellung des Fokussierlinsenteils ausgeführt werden muß, um das Bild in die Scharfeinstellung zu bringen. Im Ansprechen auf das Ausgangssignal des UND-Glieds 85 hält das erste Schaltglied 90 die Drehung des Servomotors 67 an. Es ist ersichtlich, daß mit der vorstehend beschriebenen Schaltung zur Verarbeitung des Ausgangssignals des Photowiderstandseiements. die automatische Scharfeinstellsteuerung mit verbesserter Genauigkeit durchgeführt werden kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Ausführungsformen der Erfindung die Erfindungsaufgabe lösen. Die Vorteile der Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden: Während die herkömmlichen Scharfstellermittlungseinrichtungen oder automatische Scharfeinstelleinrichtungen für einen ständigen Einbau in ein optisches Gerät unter Hinnahme eines komplexeren Aufbaus und von Steigerungen der Dimensionen der Einrichtung selbst und der Herstellungskosten für das gesamte optische Gerät ausgelegt sind, ist erfindungsgemäß die Einrichtung in der Form einer Zusatzeinheit als Zusatz für ein

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optisches Gerät entwickelt, so daß dadurch die vorstehend genannten herkömmlichen Nachteile vermieden sind und ein Beitrag zur weitreichenden Systembildung geleistet ist, was insbesondere im Falle einäugiger Spiegelreflexkameras ersichtlich ist. Zum.Beispiel ist, wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gezeigt, die Scharfstellerfassungseinrichtung in einer auswechselbaren Bildsuchereinheit eingebaut, was im Hinblick auf eine kompakte Systemkomponente der einäugigen Spiegelreflexkamera und auf das Zusammenwirken mit anderen sich den Komponenten derselben vorzuziehen ist.

Ferner wird gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 das Ausgangssignal des Photowiderstandselements aufgrund der besonderen Abbildungseigenschaften des Objektivs kompensiert, um so die Genauigkeit der Scharfstellerfassung ohne Rücksicht auf die Änderung der Abbildungseigenschaften beim Auswechseln des Objektivs auf einem hohen Wert zu halten. Dieses Kompensationsverfahren wird bei den.kürzlich entwickelten Kameras zur Erleichterung weit fortschreitender Systembildung bei diesen ein weites Anwendungsgebiet finden.

Ferner erleichtert die Erfindung gemäß der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 d<- ■ -uncj einer automatischen Scharfstelleinrichtung an zu Systemen ausgebildeten optischen Geräten wie Kameras . Da die automatische Scharfstelleinrichtung in eine Anzahl gesonderter Komponenten aufgeteilt ist, kann jede von diesen zur merklichen Erweiterung der Eigen-

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schäften des optischen Geräts ausgetauscht werden und mit verminderter Leistung zur Verminderung der Aufbaukomplexität sowie des Raumbedarfs und des Gewichts desselben ausgestattet werden. Diese Art von automatischer Scharfstell einrichtung findet daher auf dem Markt großen Anklang.

Ferner kann gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 das dem Ausgangssignal des Photowiderstandselements zugeführte Rauschen zur Verbesserung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Scharfstellerfassung mittels eines relativ einfachen Verfahrens wirksam beseitigt werden. Dies ist für die Anwendung zur automatischen Scharfstellsteuerung optischer Geräte sehr wertvoll.

Vorstehend ist eine Kamera mit einem Objektiv und einer nach Sicht bedienbaren oder automatischen Scharfstelleinrichtung für das Objektiv beschrieben. Zur Unterstützung des Einsteilens eines durch das Objektiv auf der Brennebene der Kamera ausgebildeten Bilds eines Objekts auf die größte Schärfe ist eine Scharfstellerfassungeinrichtung vorgesehen, die in der Form einer auf die Kamera aufsetzbaren und von dieser entfernbaren Zusatzeinheit aufgebaut ist und im wesentlichen ein optisches System zusätzlich zu dem Objektiv, eine für die Aufnahme von über das Objektiv und das zusätzliche optische System von dem Objekt kommenden Lichts angeordnete photoelektrische Einrichtung zur Erzeugung eines zum Schärfegrad des Bildes proportionalen elektrischen Ausgangssignals und eine Schwingbewegungs-Antriebseinrichtung bzw. Abtasteinrichtung aufweist, die

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mit der photoelektrischen Einrichtung für ein periodisches Verändern der räumlichen Lage entlang dem Projektionsweg zwischen der photoelektrischen Einrichtung und dem zusätzlichen optischen System zusammengebaut ist.

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Claims

Patentansprüche

1. ScharfStellerfassungssystem für ein optisches Gerät, das eine photoelektrische Meßeinrichtung, die die Änderung des Schärfegrads eines mit Hilfe eines optischen Abbildungslinsensystems ausgebildeten Bilds eines Objekts messen kann und die eine lichtempfindliche Bildaufnahmefläche besitzt, die in einer vorbestimmten Abbildungsebene des optischen Linsensystems oder in einer zu dieser tatsächlich äquivalenten Ebene angeordnet ist, sowie eine Einrichtung zum periodischen Verändern der tatsächlichen Länge des optischen Wegs zwischen dem optischen Linsensystem und der Meßeinrichtung aufweist, wobei die während der Abtastung des auf der Fläche der Meßeinrichtung
ausgebildeten Bilds erzeugten Ausgangssignale der Meßeinrichtung zur Erfassung eines Zustands schärfster Fokussierung bei dem optischen Gerät während der Schärfeeinstellung des optischen Linsensystems auf das Objekt benützt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die photoelektrische Meßeinrichtung (3; 36) und die Einrichtung (44, 45, 46) zur Veränderung der optischen Weglänge in einem einzigen Gehäuse (33) zur Bildung eines Teils einer Einheit (31; 31'; 31") untergebracht sind und daß diese Einheit auf den Körper (17) des mit dem optischen Abbildungslinsensystem (26) ausgestatteten optischen Geräts aufsetzbar und von diesem entfernbar ist.

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2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (31; 31'; 31") mit einem optischen Bildschärfemeßsystem (34, 35; 34, 55, 55', 55", 56) ausgestattet ist, welches so angeordnet ist, daß es zumindest einen Teil des durch das optische Abbildungslinsensystem gelangenden Lichts auf die Fläche der Meßeinrichtung richtet.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bildschärfemeßsystem eine Bildausbildungseinrichtung (35; 55, 55', 55", 56) enthält, die so angeordnet ist, daß sie nahe der oder an der lichtempfindlichen Fläche der Meßeinrichtung ein Bild des Objekts ausbildet, daß tatsächlich äquivalent dem durch das optische Linsensystem ausgebildeten Bild ist.

4. System nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einheit eine optische Einrichtung (32, 37, 38) vorgesehen ist, die wenigstens einen Teil eines optischen Bildsuchersystems bildet, das die Beobachtung des durch das optische Abbildungslinsensystem ausgebildeten Bildes von außerhalb des optischen Geräts zuläßt.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Gerät zum Austauschen des optischen Abbildungslinsensystems gegen ein anderes Linsensystem mit unterschiedlicher Abbildungseigenschaft eingerichtet ist, und daß die Einheit mit einer Kompensationseinrichtung (55, 55', 55") zum Kompensieren des Ausgangssignals der Meßeinrichtung aufgrund

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der Abbildungseigenschaft des mit dem optischen Gerät verbundenen optischen Abbildungslinsensystems ausgestattet ist.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung eine optische Kompensationseinrichtung (55, 55', 55") enthält.

7. System nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung mit einer Bedienungseinrichtung (59) ausgestattet ist, die in der Einheit so angeordnet ist, daß die Kompensationseinrichtung von der Außenseite des Gehäuses her bedienbar ist.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit mit einer Ausgangssignal-Verarbeitungsschaltung (7 bis 15; 79 bis 91) zur Verarbeitung der Ausgangssignale der Meßeinrichtung für die Erzeugung eines dem durch das optische Abbildungslinsensystems des optischen Geräts festgelegten Schärfezustand angepaßten Signals ausgestattet ist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit mit einer Anzeigeeinrichtung (16, 41, 42; 62) ausgestattet ist, die zur Anzeige des Schärfezustands der optischen Einrichtung an die Verarbeitungsschaltung angeschlossen ist.

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10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit mit einer optischen überwachungseinrichtung (37, 38, 39) ausgestattet ist, mittels der die Anzeige der Anzeigeeinrichtung von der Außenseite des Einheits-Gehäuses her überwachbar ist.

11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Verstelleinrichtung (28'a, 65 bis 69) für das optische Abbildungslinsensystem (27) , durch die das optische Abbildungslinsensystem in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der Ausgangssignals-Verarbeitungsschaltung zur automatischen Festlegung eines Zustands schärfster Fokussierung bei dem optischen Gerät einstellbar ist.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (28'a, 65 bis 69) in einem Gehäuse (70) zur Bildung eines Teils einer zweiten Einheit (63) untergebracht ist, welche an den Körper (17) des optischen Instruments ansetzbar und von demselben entfernbar ist.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einheit (63) mit einem in ihrem Gehäuse (70) untergebrachten optischen Abbildungslinsensystem (27) ausgestattet ist.

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14. System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einheit (63) mit einer Umsetzeinrichtung (65) ausgestattet ist, die zum Umsetzen der Größe der durch die Schärfeeinstellung verursachten mechanischen Verstellung des optischen Abbildungslinsensystems in einen elektrischen Wert mit dem Linsensystem.funktionell verbunden ist.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einheit (63) mit Ausgangsanschlüssen (72) ausgestattet ist, die mit der Umsetzeinrichtung (65) verbunden und zur Übertragung des Ausgangssignals derselben nach außen hin in der Wandung des Gehäuses (70) der zweiten Einheit (63) angeordnet sind.

16. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einheit (63) mit einem Eingangsanschluß (71) ausgestattet ist, der mit dem Ausgang (52) der Verarbeitungsschaltung der ersten Einheit (31") verbindbar ist.

17. System nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung einen Servomotor (67) aufweist.

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18. System nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einheit (31; 31'; 31") mit einem Ausgangsanschluß (52) ausgestattet ist, der an die Verarbeitungsschaltung angeschlossen ist und für die übertragung des Ausgangssignals derselben nach außen hin in der Wandung des Gehäuses (33) der ersten Einheit angebracht ist.

19. System nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsschaltung eine Störungsbeseitigungsschaltung (81, 83, 84, 85, 87, 88) zum Entfernen der Störung Bzw. des Rauschens aus dem Ausgangssignal der Meßeinrichtung mittels Vergleich des Ausgangssignals mit einem Bezugssignal aufweist.

20. System nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Gerät eine einäuigige Spiegelreflexkamera der zum Auswechseln ihres Bildsuchers ausgebildeten Art ist und daß die erste Einheit (31, 31', 31") mit dem austauschbaren Bildsucher zur Bildung einer an die Kamera bei dem Bildsucher derselben ansetzbaren und von der Kamera abnehmbaren Zusatzeinheit kombiniert ist.

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