DE2549809C2 - Schaltungsanordnung zur Signalbehandlung in einem automatischen Fokussiersystem für optische Geräte - Google Patents

Description

Anhand eines in den Figuren der Zeichnung darge-40 stellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur folgenden näher erläutert Es zeigt

Signalbehandlung in einem automatischen Fokussiersy- F i g. 1 ein automatisches Fokussiersystem gemäß

stern für optische Geräte, insbesondere Kameras, bei dem älteren Vorschlag,

weicher die licht-elektrischen Signale zweier Hilfssyste- F i g. 2 eine Signalverarbeitungseinrichtung mit der me miteinander verglichen und die Vergleichssignale 45 erfindungsgemäßen Schaltungsmaßnahme und einer summierenden Signalverarbeitungseinrichtung F i g. 3 ein Diagramm, welches den Verlauf des Auszugeführt werden, die ihrerseits bis zum Vorliegen eines gangssignales der Signalverarbeitungseinrichtung an-Minimumsignales verschiebend auf ein optisches gibt, wobei der eine Kurvenzug den Signalverlauf ge-Hauptsystem und eines der Hilfssysteme einwirkt. maß dem älteren System und der andere Kurvenzug den

Gemäß der DE-OS 24 32 067 ist ein automatisches 50 Signalverlauf gemäß dem erfindungsgemäßen System

Fokussiersystem der eingangs genannten Art vorge- angibt.

schlagen worden, bei dem das Bild eines aufzunehmen- Gemäß F i g. 1 weist das automatische Fokussiersy-

den Objektes mittels zweier optischer Hilfssysteme auf stern eine erste und eine zweite lichtempfindliche Emp-

zwei zugeordneten lichtempfindlichen Empfangsvor- fangseinrichtung 1 und 3 auf. jede der lichtempfindli-

richtungen abgebildet wird. Andererseits bildet ein opti- 55 chen Empfangseinrichtungen besteht aus einer linearen

sches Hauptsystem das Bild des aufzunehmenden Ob- Anordnung einer Vielzahl einzelner lichtempfindlicher

jektes auf einem Film ab. Das eine optische Hilfssystem Elemente. In dem vorliegenden Beispiel weist die erste

und das optische Hauptsystem sind jeweils verschiebbar und die zweite lichtempfindliche Empfangseinrichtung 1

ausgebildet. Die lichtempfindlichen Empfangseinrich- und 3 jeweils 4 lichtempfindliche Elemnte 5,7,9 und 11

tungen bestehen aus einer Vielzahl lichtempfindlicher 60 bzw, 13,15,17 und 19 auf. Die lichtempfindlichen EIe-

Elemente, z. B. Fotowiderständen oder Fotodioden, wo- mente in der Anordnung gemäß F i g. 1 sind Fotowider-

bei die Elemente beider Empfangseinrichtungen zwecks stände. Die Elemente der ersten Empfangseinrichtung 1

Bildung eines Vergleichssignales gegeneinander ge- weisen einen gemeinsamen Anschluß 21 auf, der mit

schaltet sind. Die Vergleichssignale stellen somit Diffe- einem ersten Bezugspotential + V verbunden ist. Die

renzsignale dar, die sich aus der unterschiedlichen Be- μ Elemente der zweiten Empfangseinrichtung 3 weisen

leuchtung zweier einander zugeordneter lichtempfindli- ebenfalls einen gemeinsamen Anschluß 23 auf, welcher

eher Elemente ergeben. Die Vergleichssignale werden mit einem zweiten Referenzpotential — Werbunden ist.

sodann einer Signalverarbeitungseinrichtung zugeführt, Jedes Foto-Widerstandselement ist gegenüber den an-

deren Elementen durch ein Isolationsmaterial 25 elektrisch isoliert Es liegt auf der Hand, daß die Zahl 4 für die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente lediglich als Beispiel aufzufassen ist und auch jede andere Anzahl von lichtempfindlichen Elementen Verwendung finden kann. Je größer die Anzahl der verwendeten Elemente ist, umso größer ist die Auflösung und Zuverlässigkeit des Systems. Eine erste Linse 27 und eine zweite Linse 29 bilden die beiden optischen Hilfssysteme und stellen die Mittel zur Aufnahme eines ersten und zweiten Bildes eines relativ entfernten Objektes dar. Die beiden Empfangseinrichtungen 1 und 3 sind in bezug aufeinander in der gleichen Ebene angeordnet Obwohl in der schematischen Darstellung gemäß F i g. 1 die Frontansichten der lichtempfindlichen Empfangseinrichtung 1 und 3 dargestellt sind, ist es selbstverständlich, daß diese Frontansichten, welche die lichtempfindlichen Elemente der ersten und zweiten Empfangseinrichtung 1 und 3 aufweisen, in der tatsächlichen Konstruktion in Richtung auf die erste und zweite Linse 27 und 29 angeordnet sind, um die durch diese hindurchtretenden Lichtstrahlen zu empfangen. Ein erstes Bild wird demgemäß auf die Frontfläche der ersten Empfangseinrichtung 1 von den durch die erste Linse 27 hindurchtretenden Lichtstrahlen geworfen. Ein zweites Bild wird auf die Frontseite der Empfangseinrichtung 3 durch die durch die zweite Linse 29 hindurchtretenden Lichtstrahlen geworfen. Es ist nicht wesentlich, daß das erste und zweite Bild präzise fokussiert in der Ebene der Empfangseinrichtung erscheint Es ist lediglich erforderlich, daß die Lichtverteilung der beiden Bilder im Hinblick auf die zugeordneten lichtempfindlichen Empfangseinrichtungen aneinander angepaßt werden kann. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß die Ebene der Empfangseinrichtungen nicht mit der Brennebene zusammenfallen muß, sondern erheblich von dieser abweichen kann. Es genügt, wenn das Lichtmuster, welches in der Ebene der Empfangseinrichtung abgebildet wird, eine unterscheidbare Strahlenverteilung darstellt

Wie F i g. 1 zu entnehmen ist, sind beide Linsen 27 und 29 so angeordnet, daß sie gleiche Bildausschnitte des entfernt angeordneten Objektes abbilden. Es sei hier vermerkt daß beide optischen Hilfssysteme so angeordnet sind, daß sie einen relativ kleinen Blickwinkel bilden. Dieser Blickwinkel bewegt sich beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 10 Winkelgraden. Das durch die erste Linse 27 projizierte Bild wird im Hinblick auf die Empfangseinrichtung 1 zentriert Die erste Linse 27 und die Empfangseinrichtung 1 sind lagemäßig fixiert und einem Referenzpunkt in einem nicht dargestellten zugehörigen Bildsucher zugeordnet Das projizierte Bild erzeugt in jedem der lichtempfindlichen Elemente der ersten Empfangseinrichtung 1 ein Signal. Jedes Signal besitzt eine Amplitude deren Größe eine Funktion des Lichtpegels desjenigen Bildteiles ist, welches auf die zugeordneten Elemente projiziert wird. Wenn die zweite Linse 29 in eine Richtung parallel zu der linearen Anordnung der lichtempfindlichen Elemente der zweiten Empfangseinrichtung 3 bewegt wird, so verschiebt sich das Lichtverteilungsmuster, welches auf die zweite Empfangseinrichtung 3 fällt. Das auf die Empfangseinrichtung 3 fallende Lichtverteilungsmuster ist im wesentlichen das gleiche wie das Lichtverteilungsmuster, welches auf die Empfangseinrichtung 1 fällt Jedem lichtempfindlichen Eler.ient 5, 7, 9 und 11 der ersten Empfangseinrichtung 1 entspricht ein lichtempfindliches Element 13,15,17 und 19 in der zweiten Empfangseinrichtung 3. Wie zuvor bereits erwähnt, besitzt jedes lichtempfindliche Element in der ersten und zweiten Empfangseinrichtung i und 3 einen gemeinsamen Anschluß der jeweils mit einem ersten und zweiten Bezugspotential verbunden ist Die anderen Anschlüsse der einander zugeordneten lichtempfindlichen Elemente 5, 7, 9 und 11 bzw. 13,15,17 und 19 sind in gemeinsamen ■Verbindungspunkten 31,33,35 und 37 zusammengefaßt, wodurch Differenzsignale A, B, C und D gebildet werden, die als Vergleichssignale einer Signalverarbeitungseinrichtung 39 zugeführt werden. Die Signalverarbeitungseinrichtung 39 erzeugt ein Ausgangssigna! F, welches einer Steuervorrichtung 41 zugeführt wird. Die Steuervorrichtung 41 ist vorgesehen, um die zuvor erwähnte Bewegung der zweiten Linse 29 und ebenfalls die Fokussierbewegung der Objektivlinse 43 zu steuern. Die Objektivlinse 43 hat die Aufgabe, das Bild eines aufzunehmenden Objektes auf einem lichtempfindlichen Film 45 zu fokussieren. Um das auf dem lichtempfindlichen Finn 45 entworfene Bild vrr den ersten und zweiten Bildern auf der ersten und zweiten Empfangseinrichtung 1 und 3 zu unterscheiden, soll dieses auf dem lichtempfindlichen Film 45 entworfene Bild nachfolgend als Hauptbild bezeichnet werden, während die ersten und zweiten Bilder auf der ersten und zweiten Emp-

fangeinrichtung 1 und 3 nachstehend als erste und zweite Hilfsbilder bezeichnet werden. Die Steuervorrichtung 41 weist einen wahlweise betätigbaren Schalter 47 auf. Der Schalter 47 dient dazu, die Fokussierung in Gang zu setzen. Der Schalter 47 ist antriebsmäßig mit einem weiteren Schalter 49 verbunden, welcher als Kontakt zwischen eine Batterie 51 und eine Lichtquelle 53 geschaltet ist Eine Linse 55 wirft das von der Lichtquelle 53 ausgehende Licht auf das abzubildende Objekt Auf diese Weise kann das Fokussiersystem auch in einer Umgebung mit ungenügender Außenbeleuchtung wirksam werden, indem das erwähnte lichterzeugende Netzwerk mit dem Fokussiersystem gekoppelt wird.

Solange das Hauptbild nicht richtig fokussiert ist, wird aufgrund des anstehenden Signales Fdie Lage des zweiten Hilfsbildes in bezug auf die zweite Empfangseinrichtung 3 verschoben. Die relative Verschiebung des zweiten Hilfsbildes in bezug auf die zweite Empfangseinrichtung 3 ändert sich als eine Funktion der Entfernung zwischen der Kamera und dem zu fotcgrafierenden Objekt. Das vorliegende System macht davon Gebrauch, diese Verschiebung festzustellen und das Lichtverteilungsmuster des zweiten Hilfsbildes auf der zweiten Empfangseinrichtung 3 mit dem Lichtverteilungsmuster auf der ersten Empfangseinrichtung 1 in

Übereinstimmung zu bringen. Gekoppelt mit der Bewegung des Lichtverteilungsmusters des zweiten Hilfssystems ist eine Bewegung der Objektivlinse 43 des Hauptsystems, wodurch eine Fokussierung des Hauptsystems erzielt wird für den Fall, daß die Lbhtverteilungsmuster der beiden Hilfssysteme auf dsn zugeordneten Empfangseinrichtungen 1 und 3 eine korrespondierende Signalerzeugung bewirken. Die Fokussierung des Hauptsystems is·' dann bewirkt, wenn die beiden Lichtverteilungsmuster auf den beiden Empfangseinrichtungen 1 und 3 einander entsprechen und das Signal F am Ausgang der Signalverarbeitungseinrichtung 39 einen Minimalwert einnimmt.

Um den tatsächlichen der Fokussierstellung entsprechenden Minimalwert uod nich». irgendeinen Neben-Minimalwert festzustellen, ist die Schaltungsanordnung gemäß Fig.2 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Schaltungsmaßnahme besteht hierbei darin, das Ausgangssingal F über eine Diode 159 an eine feste Vor-

spannung von — Vf zu legen, wobei die Spannung Vc so gewählt ist, daß sie zwischen dem niedrigsten Nebenminimum und dem der Fokussierung entsprechenden Hauptminimum des Ausgangssignales Fliegt. Diese erfindungsgemäße Schaltungsmaßnahme kann am Ausgang einer jeden Signalverarbeitungseinrichtung 39, wie sie in der älteren DE-OS 24 32 067 anhand der F i g. 5,6,7 und 8 beschrieben sind, Anwendung finden.

Gemäß Fig.2 ist eine Signalverarbeitungseinrichtung 39 dargestellt, die im wesentlichen aus einem Gleichrichter- und einem Summier-Netzwerk besteht. Die resultierenden Vergleichssignale A, B, Cund D werden zugeordneten Verstärkern 89, 91, 93 und 95 zugeführt, die mit ihren zweiten Eingängen jeweils alle an Masse angeschlossen sind. Die Ausgänge der Verstärker 89, 91, 93 und 95 sind jeweils über die Anoden-Kathoden-Strecken zugeordneter Dioden 97, 99, 101 und 103 auf einen ersten gemeinsamen Verbindungspunkt 105 geschaltet. Ebenso sind die Ausgänge der Verstärker 89. 91. 93 und 95 über die Kathoden-A.n.oden-Strekken von Dioden 107,109,111 und 133 an einen zweiten gemeinsamen Verbindungspunkt 115 angeschlossen. Der zweite gemeinsame Verbindungspunkt 115 ist mit der ersten Eingangsklemme eines invertierenden Verstärkers 117 verbunden. Eine zweite Eingangsklemme des Verstärkers 117 ist an Masse gelegt. Ein Widerstand 119 ist zwischen die erste Eingangsklemme des Verstärkers 117 und seine Ausgangsklemme geschaltet Die Ausgangsklemme des Verstärkers 117 ist über einen Widerstand 121 mit einer ersten Eingangsklemme eines Ausgangsverstärkers 123 verbunden.Die erste Eingangsklemme des Verstärkers 123 ist weiterhin mit dem ersten gemeinsamen Schaltungspunkt 105 verbunden. Der Verstärker 123 weist eine zweite Eingangsklemme auf, die an Masse gelegt ist. Ein Widerstand 125 verbindet die erste Eingangsklemme des Verstärkers 123 mit seiner Ausgangsklemme. An der Ausgangsklemme des Verstärkers 123 erscheint das Ausgangssignal Fder Signalverarbeitungseinrichtung 39. Dieses Signal ist über die Begrenzungsdiode 159 an die negative Vorspannung von — Vcgelegt.

Wenn irgendeines der resultierenden Vergleichssignale A, B, C oder D zu irgendeinem Zeitpunkt eine positive Größe aufweist, so wird dieses Signal durch den zugeordneten Verstärker 89, 91, 93 oder 95 verstärkt und beaufschlagt die Dioden 97, 99, 101 und 103 in Durchlaßrichtung. Die für die positiven Signale durchlässigen Dioden geben das Signal zu dem ersten gemeinsamen Verbindungspunkt 105 weiter, in welchem die Signale aufsummiert werden. Ist das Ausgangssignal von irgendeinem der Verstärker 89,91,93 oder 95 negativ, so werden die zugeordneten Dioden 107, 109, 111 oder 113 in Durchlaßrichtung beaufschlagt und reichen das entsprechende Signa! zu dem zweiten gemeinsamen Verbindungspunkt 115 weiter, der mit der Eingangsklemme des invertierenden Verstärkers 117 verbunden ist. Das in dem Verbindungspunkt 115 aufsummierte Signal wird durch den Verstärker 117 in seinem Vorzeichen umgekehrt und zu dem in dem ersten gemeinsamen Verbindungspunkt 105 auftretenden Signal hinzuaddiert Auf diese Weise werden irgendwelche negativen resultierenden Signale im Vorzeichen umgekehrt und zu den positiven resultierenden Signalen hinzuaddiert, um am Ausgang des Verstärkers 123 das Ausgangssignal Fder Signalverarbeitungseinrichtung 39 zu bilden.

Gemäß Fig.3 ist über dem Verschiebebereich der Hauptünse 43 der Wert des Ausgangssignales F der Signalverarbeitungseinrichtung 39 aufgetragen. Hierbei stellt der schwach eingezeichnete gestrichelte Kurvenverlauf 157 das Ausgangssignal F der Signalverarbeitungseinrichtung 39 ohne die erfindungsgemäße Maßnahme dar und der stark ausgezogene Linienzug 163 verkörpert das Ausgangssignal F bei Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsmaßnahme. Wie man dem Diagramm entnehmen kann, ist die Vorspannung — Vc für die Diode 159 so gewählt, daß sie einen Wert zwischen dem niedrigsten Nebenminimum am Ausgang der Signalverarbeitungseinrichtung 39 und dem der Fokussierstellung entsprechenden Hauptminimum aufweist. Auf diese Weise werden alle Nebenminima ausgeblendet und auf den Wert der Vorspannung — Vf heruntergezogen. Nur das Hauptminimum tritt in Erscheinung und zeigt der Steuereinrichtung 41 gemäß Fig. 1 an, daß die Verschiebung des Haupt- und Hilfs-Linsensystems zu beenden ist

Anstelle einer Diode kann beispielsweise auch ein als Diode betrieben·.;."· Transistor oder ein sättigbsrcr Rückkopplungsverstärker Verwendung finden.

Es liegt auf der Hand, daß die erfindungsgemäße Schaltungsmaßnahme in ihrer Anwendung nicht auf das Ausgangssignal F der Signalverarbeitungseinrichtung eines automatischen Fokussiersystems für optische Geräte beschränkt ist, sondern immer dann Anwendung finden kann, wenn aus einem verschiedene Nebenminima aufweisenden Signalverlauf ein Hauptminimum ausgeblende? Verden soll.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 die durch Gleichrichtung, Absolutwertbildung oder Patentansprüche: Quadratbildung der anstehenden Signale und anschließende Summierung der so behandelten Signale ein Aus-

1. Schaltungsanordnung zur Signalbehandlung in gangssignal erzeugt, welches Ober eine Steuereinricheinem automatischen Fokussiersystem für optische 5 tung verschiebend auf das verschiebbare Hilfssystem Geräte, insbesondere Kameras, bei welcher die licht- und das verschiebbare Hauptsystem einwirkt In dem elektrischen Signale zweier Hilfssysteme miteinan- Augenblick, in dem die beiden optischen Hilfssysteme der verglichen und die Vergleichssignale einer sum- annähernd gleiche Bilder auf den lichtempfindlichen mierenden Signalverarbeitungseinrichtung züge- Empfangseinrichtungen abbilden, ergibt sich am Ausführt werden, die ihrerseits bis zum Vorliegen eines io gang der Signalverarbeitungseinrichtung ein Minimum-Minimumsignales verschiebend auf ein optisches signal, welches über die Steuereinrichtung die Verschie-Hauptsystem und eines der Hilfssysteme einwirkt, bung des optischen Hilfs- und Hauptsystems beendet gekennzeichnet durch ein Signalbegren- Das Minimumsignal am Ausgang der Signalverarbeizungselement (159) am Ausgang der Signalverarbei- ningseinrichtung zeigt an, daß sich das optische Haupttungseinrichtung (39). 15 system in seiner fokussierenden Stellung befindet

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Im Zusammenhang mit diesem älteren Fokussiersydurch gekennzeichnet, daß als Signalbegrenzungs- stem hat es sich herausgestellt, daß das am Ausgang der element eine vorgespannte Diode (159) angeordnet Signalverarbeitungseinrichtung auftretende, den Fokusist sierungsgrad anzeigende Signal sich nicht kontinuierlich

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- 20 seinem Minimalwert nähert, wenn das optische Hilfsdurch gekennzeichnet, daß als Signalbegrenzungs- und Hauptsystem in Richtung auf seine Fokussierstelelement ein sättigbarer Rüclckopplungsverstärker lung verschoben wird. Es treten vielmehr Nebenminima angeordnet ist auf, die durch eine überlagerte Bewegung der Kamera

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- bzw. durch die Änderung der Helligkeitsverteilung und durch gekennzeichnet, daß die Vorspannung (— V_c) 25 der Lage des Bildes auf der Empfangseinrichtung wähder Diode (159) so gewählt ist daß sie zwischen der rend des Fokussiervorganges hervorgerufen werden, dem niedrigsten Nebenminimum entsprechenden Auf Grund dieser Nebenminima könnte es vorkommen, und der dem Hauptminimum entsprechenden Span- daß die Verschiebebewegung des optischen Haupt- und nung (F) am Ausgang der Signalverarbeitungsein- Hilfssystems bereits beendet wird, obwohl die fokussierichtung (39) liegt 30 rende Stellung noch nicht erreicht ist

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder ei- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Schalnem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die tungsmaßnahmen anzugeben, die gewährleisten, daß die die licht-elektrischen Signale erzeugenden Elemente Verschiebung des optischen Hilfs- und Hauptsystems (5—19), die Signalverarbeitungse'-'richtung (39) und erst bei vorliegender Fokussierung beendet wird. Die das Begrenzungselement (159) auf einem monoli- 35 Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anthisch integrierten Haltleiterchip angeordnet sind. spruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteran-

Sprüchen entnehmbar.