DE2549905A1

DE2549905A1 - Vorrichtung zur scharfeinstellung eines objektivs

Info

Publication number: DE2549905A1
Application number: DE19752549905
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kikuchi; Hideomi Takeda
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1974-11-07
Filing date: 1975-11-06
Publication date: 1976-05-13
Also published as: DE2549905C3; US4045804A; JPS5154432A; DE2549905B2

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DlPl INQ.

H. KINKELDEY

_ _ ■ _{n n n} _ DR.-ING.

2549905 W. STOCKMAlR

DR.-ING. ■ AeE(CAUTECH)

K. SCHUMANN

DR, RER. NAT. · DIPL.-PHYS.

P. H. JAKOB

DIPL.-ING.

G. BEZOLD

DR. RER. NAT. · DIPL-CHEM.

MÜNCHEN

E. K. WEIL

DR. RER. OEC. INQ.

LINDAU

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

PH 9775

6. November 1975

ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA

Uo. 36-9, Maeno-cho 2-chome, Itabashi-ku Tokyo/ Japan

Vorrichtung zur Scharfeinstellung eines Objektivs

Die Erfindung betrifft eine Fokussierungsabtasteinrichtung bzw. eine Einrichtung zur Scharfeinstellung einer optischen Ei ηrichtung wie einer Kamera, eines Projektors und einer ähnlichen optischen Einrichtung.

Die praktische Verwirklichung einer Fokussierungsabta st einrichtung bzw. einer Scharfeinstellungseinrichtung oder einer automatischen Fokussierungssteuereinrichtung wird ernsthaft benötigt, weil sie nicht nur den Unterschied in der Scharfeinstellung beseitigen würde, der bei verschiedenen Personen auftritt, sondern auch eine vereinfachte Handhabung optischer Einrichtungen ermöglichen könnte. Obwohl solche Einrichtungen in verschiedenster Form entwickelt wurden, haben die meisten

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TELEFON (Ο89) OO 28 62 TELEX OB - 29 38Ο TELEQRAMME MONAPAT

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das Experiment!erstadium nicht erreicht, weil sie praktische Probleme nicht berücksichtigt haben, die oft auftreten. Insbesondere für Kameras ist es wesentlich, daß sie möglichst klein sind und daß sie möglichst leicht sind, wobei sie außerdem nur eine geringe elektrische Energie verbrauchen sollten. Eine zusätzliche unerläßliche Bedingung für eine Einrichtung zur Einstellung der Schärfe, die in einer Kamera verwendbar ist, besteht darin, daß irgendein Einfluß auf die Scharfeinstellung ausgeschaltet sein sollte, der von einer Bewegungsunschärfe herrührt, die aufgrund einer entsprechenden Handhabung der Kamera auftritt, und es sollte außerdem ein Flackern oder eine Veränderung der Helligkeit eines Objektes ohne Einfluß bleiben. Leider enthält eine optische Information, welche von einer Einrichtung zur Einstellung der Schärfe ermittelt wird, nicht nur die erforderliche Information zur Einstellung der Schärfe, sondern auch Eauschsignale, welche von einer Bewegungsunschärfe aufgrund der Handhabung und von einer Helligkeitsveränderung hervorgerufen werden.

Nach der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-87 934- wird die Abtastung beispielsweise durch Verwendung einer Gleichstrombrückenschaltung bewirkt, obwohl ein optisches System verwendet wird, welches ähnlich aufgebaut ist wie das bei der Erfindung verwendete System. Dies führt zu dem Ergebnis, daß die Fokussierungsabtastung instabil wird, weil sie den Einflüssen einer Bewegungsunschärfe, einer Dispersion und einer Ungleichförmigkeit der Charakteristik des foto elektrischen Elementes und andelem Rauschen ausgesetzt ist. Mit dem Ausdruck "Beweungsunschärf e" ist hier eine Bewegungsunschärfe angesprochen, welche dadurch hervorgerufen wird, daß mit der optischen Einrichtung verhältnismäßig langsame Bewegungen ausgeführt werden. Die oben erwähnte Anordnung ist jedoch insofern unzweckmäßig, als die elektrische Verarbeitung des abgetasteten Signals schwierig ist, weil es sich nämlich um ein Gleichstromsignal handelt. Diese Nachteile

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"bilden eine Hauptursache dafür, daß die Fokussierungsabtasteinrichtung bzw. Einrichtung zur Einstellung der Schärfe in der Praxis nicht eingeführt werden konnte, so daß die entsprechende Einrichtung über das Experimentierstadium nicht hinausgekommen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fokussierungsabtasteinrichtung bzw. eine Einrichtung zur Einstellung der Schärfe zu schaffen, welche keine Bewegungselemente wie einen Elektromotor erfordert, welche nicht nur kompakt und leicht gebaut ist, welche darüber hinaus auch einen geringen Energiebedarf hat, weiterhin von jeglichen Einflüssen frei ist, die von einer Bewegungsunschärfe bei der Handhabung oder von einer Helligkeitsveränderung eines Objektes herrühren könnten, wobei die Einrichtung zugleich in eine optische Einrichtung geringer Größe eingebaut werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden zwei fotoelektrische Elemente jeweils vor bzw. hinter zwei Brennebenen angeordnet, welche durch zwei entsprechende optische Wegteiler gebildet werden, so daß diese Elemente in Arme einer Wechselstrombrückenschaltung eingebaut werden können, deren Ausgangssignal einer Phasendiskriminatoreinrichtung zuführbar ist derart, daß es ermöglicht wird, die Stellung des Brennpunktes eines optischen Fokussierungssystems zu ermitteln. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die fotoelektrischen Elemente in Bereichen angeordnet. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Information darüber, ob die Brennebene der Abbildungslinse vor oder hinter den Brennebenen liegt, einem Benutzer einer optischen Einrichtung in der Weise angezeigt wird, daß die Scharfeinstellung der Einrichtung erleichtert wird.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Pig. 1 eine Ausfuhrungsform eines optischen Systems, welches bei der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 ein Blockdiagramm, welches eine elektronische Schaltung darstellt, die dazu dient, die erfindungsgemaße Scharfeinstellungs-Abtastung durchzuführen,

Pig. 3 eine grafische Darstellung der jeweiligen Ausgangssignale a und b der foto elektrischen Elemente 7 bzw- 8 wobei die Bezugszeichen d und ν jeweils die Verlagerung der Linse 1 bzw. die Ausgangssignale der Elemente in Form einer Wechselspannungsamplitude bezeichnen,

Pig. 4 eine grafische Darstellung, welche das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 12 in Porm der Wechselspannungsamplitude V veranschaulicht, wobei die Bezugszeichen ρ und q jeweils Schwellenwerte für die Anzeige darstellen,

Pig. 5 eine grafische Darstellung des Ausgangs signals des Null-Kreuzungspunktdetektors,

Pig. 6 eine grafische Darstellung, welche das elektrisch verarbeitete Ausgangssignal im Hinblick auf die Information über die Positionen vor und hinter der Brennebene veranschaulicht, wobei die Bezugszeichen P und Q jeweils den nahen bzw. den entfernten Bereich bezeichnen, und zwar in bezug auf die Brennebene P_Q, und

Pig. 7 ein Blockdiagramm, welches eine weitere elektronische Schaltung veranschaulicht, die zur Scharfeinstellung-Abtastung verwendet wird, wobei die Bezugszeichen 18 und 19 fotoelektrische Elementenbereiche bezeichnen*

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In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines optischen Systems für den Fall veranschaulicht, in welchem eine Scharf einstellungs-Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung in eine Reflexkamera mit einer einzigen Linse eingebaut ist. Licht von einem Aufnahmeobjekt geht durch eine Fokussierungslinse 1 hindurch und wird durch einen Schnellkippspiegel 3 in das Auge 5 eines Beobachters reflektiert. Das Aufnahmeobjekt ist durch ein (nicht dargestelltes ) optisches Suchersystem zu beobachten. Ein Teil der Lichtströmung wird dann durch optische Bündelteiler 4 und 6 auf fotoelektrische Elemente 7 und· 8 geleitet, welche in der Weise arbeiten, daß ein gewünschter Fokussierungspunkt oder Scharfeinstellungspunkt abgetastet wird. Die Bezugszeichen F^ und Fp bezeichnen jeweils Brennebenen der Linse 1, welche entlang den■entsprechenden Wegen gebildet werden, welche durch die optischen Bündelteiler 6 und 4 erzeugt werden. Die fotoelektrischen Elemente 7 und 8 sind jeweils vor bzw. hinter den Brennebenen F^. und Fp angeordnet. Bei 2 ist ein fotoempfindlicher Film dargestellt, welcher in einer Brennebene F der Fokussierungslinse oder Abbildungslinse 1 angeordnet ist. Alle Brennebenen F , F^, und F₂ haben den gleichen optischen Abstand von der Linse 1.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer elektronischen Schaltung zur Verarbeitung eines fotoelektrischen Signals, welches durch das oben beschriebene optische System geliefert wird. Die fotoelektrischen Elemente 7 und 8 sind derart angeordnet, daß sie eine Wechselstrombrückenschaltung bilden, und zwar zusammen mit Lastwiderständen 9 und 10 und einer Wechselspannungsquelle 11. Das Ausgangssignal der Brückenschaltung wird durch einen Differential verstärker 12 und ein Bandpaßfilter 13 verarbeitet, und es wird dann in einem Phasendiskriminator 14 im Hinblick auf seine Phase untersucht. Das Ausgangssignal des Phasendiskriminators 14 hat einen Efull-Kreuzungspunkt, welcher durch einen entsprechenden Null-Kreuzungspunkt-Detektor 15 abgetastet und durch eine Anzeigeeinrichtung 16 angezeigt wird.

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2 5 4 9 9 Π 5

Zur Beschreibung der Arbeitsweise der Erfindung sei angenommen, daß ein Objekt durch, die Abbildungslinse 1 auf die fotoelektrischen Elemente 7 und 8 reell abgebildet wird.

Weiterhin sei angenommen, daß die Linse durch eine herkömmliche Einrichtung aus einer Fokussierungsstellung des unendlichen in eine Fokussierungsstellung eines kurzen Bereiches verschoben wird. Die auf die Elemente 7 und 8 auf treffende Lichtmenge wird in Abhängigkeit von den Kurven a und b der Fig. 3 verändert. Es ist zu bemerken, daß die Elemente 7 und 8 eine Spitzenlichtintensität fmpfangen, wenn sich die Linse unmittelbar vor und hinter der Stellung befindet, welche eine im wesentlichen exakte Fokussierung auf die Ebene F_Q liefert. Die Kurven schneiden sich an dem Punkt, an welchem die Linse in der Veise eingestellt ist, daß das Aufnahmeobjekt im wesentlichen in der Ebene F_Q fokussiert bzw. scharf eingestellt ist. Die Kurven sind auch für die Amplituden der entsprechenden Wechselspannungen an den Ausgangsklemmen A und B in bezug auf die Spannung an der Verbindung zwischen den Widerständen 9 und 10 repräsentativ, d. h,, wenn die Lichtintensität auf dem Element 7 ansteigt, nimmt auch der Spannungsabfall am Widerstand 9 zu. Die Tatsache, daß die Kurven a und b an symmetrischen Stellen in bezug auf die Brennebene F angeordnet sind, ergibt sich daraus, daß die fotoelektrischen Elemente 7 und 8 des optischen Systems gemäß Fig. 1 jeweils vor bzw. hinter der Brennebene F^ bzw. F2 angeordnet sind. Zufällig ist die Regungsfrequenz der Wechselstrom-Brückenschaltung auf einem Pegel, der gleich oder größer ist als einige kHz, und zwar zu dem Zweck, die Rauschfrequenz zu eliminieren, welche durch die Verarbeitungsunschärfe verursacht wird, die geringer ist als einige 100 kHz.

Das Ausgangssignal der Wechselstrom-Brückenschaltung wird in einem Differentialverstärker 12 einer Differentialverstärkung

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unterworfen, wobei das Ausgangssignal dieses Differentialverstärkers bzw. Differenz verstärker s in der Fig. 4 in Form der Wechselspannungsamplitude V dargestellt ist. Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß dann, wenn die Brennebene der Linse 1 vor oder hinter der Brennebene F_Q liegt, eine Differenz zwischen den Fokussierungsanpaßsignalen erzeugt wird, welche von den entsprechenden foto elektrischen Elementen 7 und 8 aufgenommen werden, so daß eine Verstimmung der Wechselstrombrückenschaltung entsteht. Wenn andererseits die zwei Fokussierungsanpaßsxgnale denselben Wert annehmen, so bedeutet dies eine Abstimmung in der Brennebene F . Somit folgt das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 12 der Kurve, deren Polarität gemäß Fig. 4 vor und hinter der Brennebene F_Q umgekehrt ist. Eine solche Charakteristik des Differentialausgangssignals kann als Signal verwendet werden, um deutlich die Fokussierungsstellung bzw. Scharfeinstellung anzuzeigen, wie es nachfolgend im einzelnen näher erläutert wird.

Es sei betont, daß die Verwendung der Wechselstrom-Brückenschaltung und des Differentialverstärkers bzw. Differenzverstärkers wesentliche Vorteile mit sich bringt. Allgemein gesagt, die Scharfeinstellung während der Aufnahme wird in unvermeidbarer Weise durch eine Bewegungsunschärfe beeinträchtigt, und es ist technisch schwierig, deren Einfluß bei der Benutzung eines einzigen fotoleitenden Elementes zu überwinden. In dieser Beziehung sei darauf hingewiesen, daß gemäß der Erfindung ein Vorteil darin besteht, daß zwei fotoelektrische Elemente verwendet werden, die jeweils vor bzw. hinter der Brennebene angeordnet sind und deren Ausgangssignale differentiell verstärkt werden, um solche Rauschkomponenten zu eliminieren, die andernfalls aufgrund der Bewegungsunschärfe oder der bei der Handhabung entstehenden Unscharfe vorhanden wären. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, sollte auch der weitere Vorteil gewürdigt werden, daß die Ausgangssignale der entsprechenden Elemente

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differentiell derart verstärkt werden, daß gewährleistet ist, daß eine Wirkung auftritt, wie sie durch Differenzieren des Fokussierungsanpaßsignals für den EaIl eines einzelnen Elementes erreichbar wäre, so daß es ermöglicht wird, die gewünschte Fokus si erungsab tastung bzw. Scharfeinstellungsabtastung mit hoher Empfindlichkeit durchzuführen. Als weiterer Vorteil sollte gewürdigt werden, daß die Ausgangssignale und/oder andere Signale als Wechselstrom- bzw. Wechselspannungs-Signale verarbeitet werden, was sich leichter in der Weise durchführen läßt, daß die gewünschte Fokussierungsabtastung in höchst stabiler Weise durchzuführen ist, und zwar im Vergleich zu einer Pokussierungsabtastung, welche in herkömmlicher Weise mit Gleichspannungs- oder Gleichstromsignale arbeitet. Ein weiterer, wesentlicherer Vorteil besteht darin, daß der Einfluß der Bewegungsunschärf e oder Handhabung suns chärf e dadurch auf ein Minimum gebracht werden kann, daß die fiegungsfrequenz der Wechselstrom-Brückenschaltung höher ausgebildet werden kann als die Frequenz, mit welcher die Bewegungsunschärfe oder Eandhabungsunschärfe auftritt.

Nachfolgend wird die elektrische Verarbeitung des Ausgangssignals vom Differentialverstärkers 12 beschrieben. Das Ausgangssignal wird dem Bandfilter 13 zugeführt, welches eine Mittenfrequenz hat, die gleich der Regungsfrequenz der Brückenschaltung ist. Das auf diese Weise verarbeitete Ausgangssignal wird dann dem Phasendiskriminator 14 zugeführt, wo es einer Phasenuntersuchung bzw. Phasenunterscheidung durch ein Wechselstromsignal unterzogen wird, welches der Brückenschaltung zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Phasendiskriminators 14 verhält sich bekanntlich derart, daß es eine ähnliche Kurve beschreibt, wie sie in der Fig. 4 dargestellt ist. Dies bedeutet, die Amplitude hängt von der Amplitude des Wechselstrom-Eingangssignals ab, und die Polarität hängt davon ab, ob das Eingangssignal vom

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Filter 13 in. Phase ist oder gegenüber dem Wechsel strom-Quellensignal um 180 ° in der Phase verschoben ist. Wenn die Kurve der Fig. 4 dazu verwendet wird, die Ausgangscharakteristik: des Diskriminator 14 zu beschreiben, so stellt die Ordinate eine Gleichspannungsamplitude dar, anstatt einer Wechselspannungsamplitude, wie im Falle des Ausgangssignals vom Verstärker 12. Die Polarität ist an Punkten vor und hinter der Brennebene F_Q umgekehrt. Das auf diese Weise erhaltene Ausgangssignal wird durch den bekannten Null-Kreuzpunktdetektor 15 verarbeitet und einer Anzeigeeinrichtung 16 zugeführt, welche aus einer lichtemittierenden Diode oder aus einer Miniaturlampe bestehen kann. Der Kull-Kreuzpunkt-Detektor 15 weist beispielsweise einen Fensterkomparator auf, und er wird in der Weise betrieben, daß er ein Signal mit einem hohen Pegel in Reaktion auf ein Ausgangssignal des Phasendiskriminators 14 auf einem Pegel im Bereich von Hull in der Fig. 4 liefert, d. h., wo die Brennebene der Linse 1 in der Brennebene F liegt. Das Ausgangssignal des Detektors 15» welches in der Fig. 5 dargestellt ist, wird einer Anzeigeeinrichtung 16 zugeführt.

Dies führt zu dem Ergebnis, daß die Fokussierungsanpaßstellung klar angezeigt wird.

Obwohl die obige Beschreibung sich auf ein digitales Anzeigeverfahren der Fokussierungsstellung bzw. Scharfeinstellung bezieht, dürfte ersichtlich sein, daß eine analoge Anzeige gewählt werden kann, wenn das Ausgangssignal des Phasendiskriminators 14 einem herkömmlichen Meßinstrument 17 zugeführt wird. Gemäß der Erfindung kann als zusätzliches Merkmal auch eine Information über die Stellungen vor und hinter der Brennebene geliefert werden. Demgemäß kann das Ausgangssignal des Phasendiskriminators 14, welches dieselbe Kurve wie in der Fig. 4 beschreibt, leicht einer derartigen elektrischen Weiterverarbeitung unterworfen werden, daß solche Signale wie P und Q erzeugt

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werden, welche auf einem positiven "bzw. negativen konstanten Pegel bleiben, und zwar jeweils vor bzw. hinter der Brennebene F , wie es in der Fig. 6 dargestellt ist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das Ausgangssignal des Phasendiskriminators 14 in bezug auf seine Polarität separiert wird und dann die positiven und die negativen Ausgangssignale von einem Komparator weiterverarbeitet werden, der Schwellenwerte hat, die in der Fig. 4 durch unterbrochene Linien ρ und q angegeben sind. Das in der Fig. 6 in unterbrochenen Linien dargestellte Signal ist dasselbe Fokussierungsanpaßsignal bzw. Scharfeinstellungssignal wie in der Fig. 5· Nach diesem zusätzlichen Merkmal können die Signale P, F und Q durch lichtemittierende Dioden mit einer blauen, roten bzw. grünen Farbe dargestellt werden. Der Benutzer kann deshalb bestimmen, ob der Brennpunkt vor oder hinter der Brennebene F_Q liegt, so daß er die Fokussierungsanpaßoperation bzw. Scharfeinstellung leicht und schnell ausführen kann. Insbesondere dann, wenn die blaue lichtemittierende Diode während der Scharfeinstellung leuchtet, wird angezeigt, daß die Brennebene der Linse 1 von der Brennebene F zur Linsenseite hin verschoben ist. Um die Scharfeinstellung zu erreichen, bringt der Benutzer die Linse 1 dann näher an die Brennebene F heran, bis die rote lichtemittierende Diode eingeschaltet wird. Wenn die grüne lichtemittierende Diode eingeschaltet wird , bewegt der Benutzer die Linse 1 von der Brennebene F hinweg. Die Information über die Stellungen vor bzw. hinter der Brennebene ist wesentlich zur Verbesserung der Handhabung der Scharfeinstellungseinrichtung gemäß der Erfindung.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Iichtempfangsteil der erfindungsgemaßen Einrichtung dadurch verbessert, daß jedes der foto elektrischen Elemente nach Fig. 1 und 2 durch eine

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Mehrzahl von fotoelektrischen Elementen wie einen Fotodiodenbereich ersetzt wird, um einen Kontrast zu ermitteln. Dieser Aufbau ist in der Fig. 7 veranschaulicht. Mit den Bezugszeichen 18 und 19 sind Bereiche von foto elektrischen Elementen bezeichnet, von denen ^jedes aus einer Vielzahl von Fotodioden besteht und die an den Stellen angeordnet sind, welche denjenigen der fotoelektrischen Elemente 7 "und 8 nach Fig. 1 entsprechen. Jedes Element in den fotoelektrischen Elementen 18 und 19 ist so angeordnet, daß zwei Elemente elektrisch in der Weise miteinander verbunden sind, daß ihre Foto ströme in der entgegengesetzten Eichtung fließen, so daß der Kontrast abgetastet wird. Es sei betont, daß beliebige von zwei benachbarten Elementen, welche im Hinblick auf eine elektrische Verbindung benachbart zueinander angeordnet sind, in der tatsächlichen Lichtaufnahmeebene nicht notwendigerweise benachbart zueinander angeordnet sein müssen. Mit anderen Worten, zwei Elemente, welche in dem fotoelektrischen Elementenbereich voneinander getrennt sind, können in der in der Fig. 7 dargestellten Weise in entgegengesetzter Richtung geschaltet sein. Fotoelektrische Elemente, welche in entgegengesetzter Eichtung geschaltet sind, weisen in der Aufnahmeebene einen relativen Abstand auf. Dies ist deshalb der Fall, weil weit getrennte Bereiche einen größeren Kontrast liefern als sehr nahe Bereiche. Offensichtlich können die fotoelektrischen Elementenbereiche aus Fototransistoren gebildet sein.

Wenn bei einer derartigen Konstruktion die Linse 1 bewegt wird, wird zwischen den Klemmen A und B der Brückenschaltung dasselbe Signal aufgebaut, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, und zwar in ähnlicher Weise wie im vorausgehenden Beispiel. Deshalb kann das Scharfeinstellungssignal in der Brennebene F_Q erreicht werden, indem eine ähnliche Verarbeitung wie bei den vorausgegangenen Ausführungsformen an den auf den Differentialverstärker folgenden Stufen ausgeführt wird.

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Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, wird durch die Erfindung eine in hohem Maß stabile und empfindliche Fokussierungsabtastung bzw. Scharfeinstellung ermöglicht, ohne daß der Einfluß einer Bewegungsunschärfe oder einer bei der Handhabung auftretenden Unscharfe eine Rolle spielt, ohne daß weiterhin ein Flackern oder ein Wechsel in der Helligkeit eines Aufnahmeobjektes und andere Eauschsignale eine Beeinträchtigung hervorrufen, indem die fotoelektrischen Elemente oder ihre Bereiche, welche vor und hinter zwei Brennebenen angeordnet sind, in eine Wechselstrombrücke geschaltet werden und indem das Ausgangssignal der Wechselstrom-Brückenschaltung einem Phasendiskriminator zugeführt wird. Gemäß der Erfindung wird weiterhin eine leichtere Handhabung ermöglicht, welche durch die Anzeige einer Information über die Stellungen vor und hinter der Brennebene bei dem Verfahren mit den lichtemittierenden Dioden ermöglicht wird. Im Hinblick auf den Aufbau erweist sich die erfindungsgemäße Anordnung als höchst vorteilhaft, weil die Fokussierungsabtasteinrichtung bzw. Scharfeinstellungseinrichtung kompakt, leicht und preiswert ist, da sie keine elektrische oder keine Bewegungseinrichtung wie beispielsweise einen Elektromotor erfordert, der elektrische Energie benötigen würde. Durch die Erfindung wird es erstmalig ermöglicht, eine Scharfeinstellungseinrichtung zu bauen, welche sich in ein optisches Gerät mit kleinen Abmessungen wie eine Kamera einbauen läßt.

Weiterhin läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung von der oben beschriebenen Scharfeinstellungseinrichtung in eine automatische Scharfeinstellungs-Steuereinrichtung abwandeln, indem ein Servoverstärker und ein Servomotor hinzugefügt werden.

Gemäß der Erfindung wird somit ein außerordentlich praktisches Fokussierungseinstellsystem geschaffen, welches in beachtlichem Maß auch zur Automatisierung und zur Entwicklung einer optischen Einrichtung einschließlich einer Kamera beiträgt.

- Patentansprüche 609 820/10 43

Claims

Pat entansprüehe

^Vorrichtung mit einer Abbildungslinse, welche in bezug auf eine Brennebene ϊ bewegbar ist, um Licht von einem Objekt in die Brennebene zu fokussieren, wobei ein System zur Entwicklung eines elektrischen Signals vorhanden ist, welches eine Scharfeinstellung anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Lichtabtasteinrichtung (7) vorgesehen ist, welche derart angeordnet ist, daß sie Licht abtastet, nachdem es durch die Linse (1) hindurchgegangen ist, und zwar in einer Ebene, welche optisch in der Nähe der Linse (1) in bezug auf die Brennebene (^₀) angeordnet ist, daß weiterhin eine zweite Lichtabtasteinrichtung (8) vorhanden ist, welche derart angeordnet ist, daß sie Licht abtastet, welches durch die Linse (1) hindurchgegangen ist, und zwar in einer Ebene, welche optisch weiter von der Linse (1) in bezug auf die Brennebene (F) angeordnet ist, daß weiterhin eine Wechselspannungsschaltung bzw. eine Wechselstromschaltung vorgesehen ist, welche die erste und die zweite Lichtabtasteinrichtung (7, 8) aufweist, um ein Wechselspannungs- bzw. Wechselstromsignal zu erzeugen, welches eine Amplitude hat, die von der verschiedenen Menge des Lichtes abhängt, welches von der ersten und der zweiten Lichtabtasteinrichtung (7, 8) ermittelt wurde, und welches eine Phase aufweist, welche davon abhängt, welche der beiden Lichtabtasteinrichtungen (7> 8) die größere Lichtmenge ermittelt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromschaltung weiterhin ein Brückennetzwerk (7 bis 11) aufweist, welches zwei Eingangsklemmen und zwei Ausgangsklemmen (A^ B) aufweist, daß die erste und die zweite Abtasteinrichtung (7, 8) jeweils den ersten und den zweiten Zweig der Brückenschaltung (7 bis 11) bilden, daß weiterhin

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eine Einrichtung (11) vorhanden ist, welche dazu dient, eine Wechselspannung vorgegebener Frequenz an die Eingangsklemmen anzulegen, wodurch die Spannung, welche sich an den Ausgangsklemmen (A, B) ergibt, eine Amplitude hat, die von der Verstimmung der Brückenschaltung abhängt.
3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromschaltung weiterhin einen Differentialverstärker (12) aufweist, der eine erste und eine zweite Eingangskiemme hat, welche Jeweils mit den Ausgangsklemmen (A bzw. B) der Brückenschaltung verbunden sind, welcher weiterhin eine Ausgangski emme aufweist, daß weiterhin ein Bandpaßfilter (13) vorhanden ist, welches an die Ausgangsklemme des Differentialverstärkers (12) angeschlossen ist, daß das Bandpaßfilter (13) eine Mittenfrequenz hat, welche im wesentlichen dieselbe ist wie die vorgegebene Frequenz, und derart ausgebildet ist, daß Rauschfrequenzen unterdrückt werden, welche durch eine verhältnismäßig langsame Bewegung der Vorrichtung hervorgerufen werden, wenn die Linse scharf eingestellt wird.
4-, Vorrichtung nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche auf das erzeugte Wechselstromsignal anspricht und auf die Eingangswechselspannung, zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches eine Spannungscharakteristik hat, die im wesentlichen gleich Null ist, wenn die Vorrichtung scharf eingestellt ist, und welche rasch mit entgegengesetzten Polaritäten ansteigt, wenn die Linse (1) zu weit entfernt bzw. zu nah angeordnet ist, und zwar in bezug auf die Brennebene E , im Hinblick auf eine genaue Scharfeinstellung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (16) vorgesehen ist, welche auf das Ausgangssignal der letzt genannten Erzeugungseinrichtung ·

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anspricht, um eine Anzeige zu liefern, wenn die letztgenannte Ausgangs spannung im wesentlichen Null Volt beträgt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Lichtabtasteinrichtung (7» 8) fotoelektrische Elemente sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtteilereinrichtung (6) vorgesehen ist, um Licht, welches durch die Linse (1) hindurchgegangen ist, in wenigstens zwei optischen Wegen zu imaginären Brennebenen Iy, und fo zu leiten, wobei jede dieser Ebenen um exakt dieselbe Brennweite von der Linse (1) entfernt ist wie die Brennebene F , daß die erste Abtasteinrichtung (7) in einem von den wenigstens zwei optischen Wegen vor der Ebene fy, angeordnet ist, daß die zweite Abtasteinrichtung (8) in der anderen von den wenigstens zwei optischen Wegen hinter der Ebene fp angeordnet ist, und daß der Abstand zwischen der ersten Abtasteinrichtung (7) und f^ gleich dem Abstand zwischen der zweiten Abtasteinrichtung (8) und I^ ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtteilereinrichtung (6) vorgesehen ist, um Licht, welches durch die Linse (1) hindurchgegangen ist, in wenigstens zwei optischen Wegen zu imaginären Brennebenen f^ und fg zu leiten, wobei jede dieser Ebenen um exakt dieselbe Brennweite von der Linse (1) entfernt ist wie die Brennebene F_Q, daß die erste Abtasteinrichtung (7) in einem von den wenigstens zwei optischen Wegen vor der Ebene f^ angeordnet ist, daß die zweite Abtasteinrichtung (8) in der anderen von den wenigstens zwei optischen Wegen hinter der Ebene fp angeordnet ist, und daß der Abstand zwischen der ersten Abtasteinrichtung (7) und f^ gleich dem Abstand zwischen der zweiten Abtasteinrichtung (8) und f₂ ist.

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