DE2621621A1

DE2621621A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen fokussierung eines optischen systems, insbesondere eines photographischen objektivs

Info

Publication number: DE2621621A1
Application number: DE19762621621
Authority: DE
Inventors: Tsukumo Nobusawa
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1975-05-20
Filing date: 1976-05-14
Publication date: 1976-12-02
Also published as: US4060325A; JPS51142318A; GB1553860A

Description

PATENTANWÄLTE Δ. Ό Z. i Q /L I

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. · DIPL.-INC.

ASAHI KOGAKU KOGYO K.K. y-as-190

H 5. 78

Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Fokussierung eines optischen Systems, insbesondere eines photographi-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Fokussierung eines optischen Systems, insbesondere eines photographischen Objektivs, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, Photowiderstandselemente, beispielsweise CdS-Photowiderstände als optoelektronische Wandlerelemente zu verwenden und mit ihrer Hilfe eine Information zu gewinnen, die den Fokusεierungszustand eines optischen Systems kennzeichnet. Dieses Element ist im bildseitigen Strahlengang des optischen Systems angeordnet und liefert die den Fokussierungszustand kennzeichnende Information durch Änderung seines Innenwiderstandes. Dabei wird von einer charakteristischen Erscheinung Gebrauch gemacht, die darin bestellt, daß der Innenwiderstand dann am größten ist, wenn die Bildebene mit der wirksamen Oberfläche des Photowiderstandeelementes zusammenfällt.

Die in Fig. 2 dargestellte Kurve veranschaulicht diese Erscheinung: Auf der Abszissenachse ist die Position der Bildebene aufgetragen, während die Odinatenachse den Innenwiderstand des Photowiderstandselementes angibt. Dieser Inngenwi-

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— ^ —

D-707 SCHWÄBISCH GMUND GEMEINSAME KONTEN: . D-8 MÜNCHEN

Telefon: (07171) 56 90 Deutsche Bank München 70/37369 (BLZ 700 700 10) Telefon: (0 89) 77 89

H. SCHROETER Telegramme: Sdiroepat Schwäbisch Gmünd 02/00 535 (BLZ 613 700 86) K.LEHMANN Telegramme: Schroepat

Bodisgassc 49 Telex: 7248 868 pagd d Postscheckkonto München 1679 41-804 Lipowskystraße 10 Telex: 5 212 248 piwe d

derstand hat seinen größten Wert dann, wenn das optische Bild auf der wirksamen Oberfläche des Photowiderstandselementes fokussiert ist. Dieser Punkt ist mit Q bezeichnet. Aus Fig. 2 geht Jedoch hervor, daß die Änderung des Innenwiderstandes in der Kachbarschaft des der korrekten Fokussierung entsprechenden Punktes Q vergleichsweise klein ist. Die Ursachen hierfür sind einerseits optischer Natur und andererseits in den Eigenschaften des Photowiderstandselementes begründet. Infolge dieser vergleichsweise geringen Änderung des Innenwiderstandes im Nachbarbereich des korrekten Fokussierungspunktes Q ist es mit den üblichen analog arbeitenden Schaltungen äußerst schwierig, die genaue Lage des Punktes Q zu ermitteln und damit den Fokussierungszustand korrekt zu bestimmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe diese Schwierigkeiten überwunden werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Impulsreihen erzeugt werden, deren Frequenzen in Abhängigkeit von der jeweiligen Bildlage bestimmt werden, daß diese Impulsreihen miteinander verglichen werden, daß mit Hilfe des entsprechenden Vergleichsignals ein Diskriminator signal erzeugt wird, welches dafür kennzeichnend ist, ob die Bildlage dem korrekten Fokussierungspunkt oder einem der zu beiden Seiten des korrekten Fokussierungspunktes liegenden Defokussierungsbereiche entspricht, daß dieses Diskriminatorsignal einer Antriebsschaltung zur Verstellung des optischen Systems als Steuersignal zugeführt wird und diese aktiviert, daß die beiden Impulsreihen während der Aktivierung der Antriebsschaltung abgezählt und miteinander verglichen werden und daß bei Gleichstand der entsprechenden Zählwerte ein Koinzidenzsignal erzeugt wird, welches das Steuersignal für die Stillsetzung der Antriebsschaltung bildet.

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Zur Erzeugung der beiden Impulsreihen sind z.B. zwei Oszillatoren vorgesehen, deren Schwingungsfrequenz durch Photowiderstände steuerbar sind, welche im bilderzeugenden Strahlengang des optischen Systems angeordnet und gegeneinander sowie gegenüber* der Bildauffangebene (z.B.der Filmebene) derart versetzt sind, daß sie bei korrekter Fokussierung des optischen Systems denselben Innenwiderstand aufweisen. Damit sind die Frequenzen der beiden Oszillatoren dann und nur dann einander gleich, wenn das optische System korrekt fokussiert ist.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß je ein Zähler zur Speicherung der beiden Impulsreihen sowie eine Vergleichereinrichtung zum Vergleich der Zählerstände vorgesehen sind. Die Vorrichtung kann beispielsweise so gestaltet sein, daß die Zähler mit je einem Schieberegister verbunden sind, in welches die Zählwerte übertragen werden und daß das Diskriminatorsignal dadurch erzeugt wird, daß die Speicherinhalte der Schieberegister durch das Anlegen von Schiebeimpulsen miteinander verglichen werden.

Es ist auch möglich, die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung so auszubilden, daß die Impulsreihen je einem Frequenzteiler zugeführt werden, dessen Ausgangsimpulse in je einem Schieberegister abgespeichert werden und daß die Speicherinhalte der Schieberegister anschließend durch das Anlegen von Schiebeimpulsen miteinander verglichen werden.

Aus dem durch diesen Vergleich gewonnenen Vergleichssignal wird das Diskriminatorsignal abgeleitet, welches das Steuersignal für die Antriebsschaltung zur Verstellung des optischen Systems bildet. In Abhängigkeit von der Bildlage wird das optische System durch das Diskriminatorsignal nach rechts oder links in Richtung auf den korrekten Fokussierungszustand verschoben.

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Die beiden die augenblickliche Bildlage kennzeichnenden Impulsreihen werden gemäß der Erfindung in weiteren Zähl- und/oder Speichervorrichtungen abgezählt und miteinander verglichen. Falls oder sobald Gleichstand der beiden Zählwerte bzw. Speicherinhalte vorliegt, wird ein Koinzidenzsignal erzeugt, welches die Antriebsschaltung zur Verstellung des optischen Systems stillsetzt.

Weitere Einzelheiten der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind in Unteransprüchen beschrieben.

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Im folgenden sei die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert:

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zur automatischen Fokussierung,

Fig. 2 zeigt eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Innenwiderstandes eines Photowiderstandselementes von dem Fokussierungszustand eines auf seiner wirksamen Oberfläche erzeugten reellen Bildes,

Fig. 3 zeigt die Schaltung eines Ausführungsbeispiels für einen bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 verwendeten Oszillators,

Fig. 4 zeigt die Schaltung eines Ausführungsbeispiels für eine der bei der Schaltung nach Fig. 1 verwendeten Ubertragungsschaltungen,

Fig. 5 zeigt ein Schaltungsbeispiel für die bei der Schaltung nach Fig. 1 verwendete Treiber-Schaltung,

Fig. 6 zeigt ein Schaltungsbeispiel für die bei der Schaltung nach Fig. 1 verwendete Koinzidenzschaltung,

Fig. 7 zeigt ein Schaltungsbeispiel für den bei der Schaltung nach Fig. 1 verwendeten Wiederholungszeitgeber,

Fig. 8 und 9 schließlich zeigen Blockschaltbilder zweier weiterer Ausführungsbeispiele zur Erzeugung des Dis-Kriminatorzignals.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild besitzt zwei Oszillatoren 1a und 1b, deren Frequenzen durch den Innenwiderstand von Photowiderstandselementen gesteuert werden. Schaltungseinzelheiten eines derartigen Oszillators sind in Fig.3 gezeigt. Die Schwingungsfretjuenz eines Uni junctions-Transistors UJT hängt von der durch einen Kondensator C und den Innenwiderstand eines Photowiderstandselementes B gegebenen Zeitkonstanten ab. Die wirksame Oberfläche des Photcwiderstandselementes B ist im bilderzeugenden Strahlengang eines optischen Systems angeordnet. Diebeiden Oszillatoren 1a und 1b können gleich ausgebildet sein. Die in den Oszillatoren

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-βία und 1b enthaltenen Photowiderstandselemente sind in bezug auf die Achse des optischen Systems um einen geringen Betrag gegeneinander versetzt. Die Wirkung einer solchen Versetzung sei anhand von Fig. 2 erläutert: Wenn das bilderzeugende optische System sich in der der korrekten Fokussierungsposition entsprechenden Lage Q_Q befindet, haben die Innenwiderstände der in den beiden Oszillatoren 1a und 1b enthaltenenen Photowiderstandselemente die WerteR und R, . Die Entfernung zwischen den Punkten Q und R ist ebenso

et

groß wie diejenige zwischen den Punkten Q und R, . In diesem Zustand schwingen die beiden Oszillatoren 1a und 1b auf derselben Frequenz. Falls sich das bilderzeugende optische System nicht in seinem korrekten Fokussierungszustand befindet, weichen die Innenwiderstände der Photowiderstandselemente voneinander ab, wie dies durch die Punkte R¹ , RV bzw. R" und R", angedeutet ist. Wenn sich also das bilderzeugende optische System in einer von der korrekten Fokussierung abweichenden Lage links von dem Punkt Qq befindet, ist die Frequenz des Oszillators 1a höher als diejenige des Oszillators 1b. Wenn das optische System sich hingegen in einem Fokussierungszustand befindet, der rechts von dem korrekten Punkt Qq liegt, ist die Frequenz des Oszillators 1b höher als diejenige des Oszillators 1a.

Die von den Oszillatoren 1a und 1b erzeugten Impulse gelangen über Inhibitions-Glieder 2a und 2b zu Binärzählern 3a und 3b. Diese Binärzähler 3a und 3b zählen während einer vorbestimmten Zeitspanne die ihnen zugeführten Impulse.Die abgezählten Impulse werden mit Hilfe von Übertragungsschaltungen zu den Schieberegistern 5a bzw. 5b übertragen. Diese Übertragungsschaltungen 4a und 4b können beliebig ausgebildet «ein. Fig. 4 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel. Aus dieser Schaltung geht hervor, daß die in den Binärzählern 3a (bzw. 3b) vorhandenen Zählwerte durch gleichzeitiges Anlegen von Treiber-Impulsen an jeweils einen Eingang von UND-Gliedern a^, a₂, a,, ... in die einzelnen Stufen der Schieberegister 5a (bzw. 5b) übertragen werden.

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Nach der übertragung der Zählwerte in die Schieberegister werden diese von Schiebeimpulsen beaufschlagt, die von einem Oszillator 6 erzeugt und die ihnen über ein UND-Glied 6a zugeführt werden. Die Speicherinhalte der beiden Schieberegister 5a und 5b werden miteinander verglichen. Wenn beispielsweise der Inhalt der Schieberegister 5a und 5b den Binärzahlen "01010" bzw. "11100" entspricht liefern die Schieberegister 5a und 5b beim Anlegen der Schiebeimpulse zunächst die Ausgangssignale "0" bzw. "1", so daß von den beiden Inhibitions-Gliedern 7a und 7b das Inhibitions-Glied 7b geöffnet, wird. Das Ausgangssignal dieses Inhibitions-Gliedes 7b gelangt zu dem Eingang P eines einstufigen Flip-Flops 8. Der Ausgangszustand dieses Flip-Flops 8 ist derart, daß am Ausgang von F eine "1" ansteht, so daß der Ausgangszustand des Flip-Flops 8 durch das Ausgangssignal des Inhibitions-Gliedes 7b in diesem Zeitpunkt nicht verändert wird.

Bei den nachfolgenden Schiebeimpulsen liefern die Schieberegister 5a und 5b die Ausgangssignale "1" und "0" bzw. "0" und "1". Auch diese Ausgangssignale ändern den Schaltzustand des Flip-Flops 8 nicht. Bei dem nächsten Schiebeimpuls liefern die Schieberegister 5a und 5b die Ausgangssignale "1" bzw. "0", durch die das Inhibitions-Glied 7a zum ersten Mal geöffnet wird, während das Inhibitions-Glied 7b gesperrt wird. Hierdurch wird der Schaltzustand des Flip-Flops8 invertiert, so daß die Stufe F ein Ausgangssignal "1" liefert. Wenn also der Speicherinhalt des Schieberegisters 5a größer ist als derjenige des Schieberegisters 5b, besitzt schließlich das Ausgangssignal der Stufe F des Flip-Flops 8 den Wert "1". Dieses Ausgangssignal erzeugt ein Diskriminatorsignal V₀. Wenn hingegen der Speicherinhalt des Schieberegisters 5b größer ist als derjenige des Schieberegisters 5a liegt zuletzt an der Stufe F des Flip-Flops 8 das Ausgangssignal "1" an, wodurch ein Diskriminatorsignal V- erzeugt wird. Diese Unterscheidungssignale V_ bzw. V^ werden über UND-Glieder 9a bzw. 9b einer Antriebsschaltung 10 für das Objektiv zugeführt. Unter dem Einfluß der Diskrimina-

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torsignale V oder V, bewirkt die Antriebsschaltung 10, daß das Objektiv 11 in Richtung auf die der korrekten Fokussierung entsprechende Position bewegt wird. So bewirkt das Diskriminatorsignal V . daß die Bildebene von dem "linksseitigen" Defokussierungsbereicir von Fig. 2 zu der korrekten Fokussierungsposition Q_Q bewegt. Ein Diskriminatorsignal V, bewirkt hingegen, daß sich die Bildebene aus dem "rechtsseitigen" Defokussierungsbereich in die korrekte Fokuissierungsposition Q_Q bewegt. Die Zeitspanne, während derer die Diskriminatorsignale V bzw. V, an der Antriebsschal-

a. U

tung 10 anliegen, wird durch einen Zeitgeber 12 bestimmt. Die Antriebsschaltung 10 für das Objektiv 11 kann in beliebiger Weise ausgebildet sein. Fig. 5 zeigt ein Schaltungsbeispiel. Durch das Diskriminatorsignal V wird eine Relaisspule ML erregt, so daß die Kontaktseite a eines Schalters S geschlossen wird. Dieser Schalter verbindet einen Motor M_Q mit einer Spannungsquelle E₁, die so gepolt ist, daß das Objektiv in die dem Diskriminatorsignal V entsprechende Richtung bewegt wird. Das Diskriminator-

signal V^ erregt hingegen eine Relaisspule Mp, so daß der Schalter S seinen Kontakt b schließt. Dieser verbindet den Motor M₀ mit einer Spannungsquelle Ep» die umgekehrt gepolt ist, so daß das Objektiv in der entgegengesetzten Richtung verschoben wird.

Die Zeitdauer, während derer den Binärzählern 3a und 3b Impulse zugeführt werden, wird von einem Zeitgeber 13 gesteuert. Solange das Ausgangssignal des Zeitgebers 13 den Wert "O" hat, sind die Inhibitions-Glieder 2a und 2b geöffnet, so daß die Oszillatorimpulse zu den Binärzählern durchgeschaltet werden. Wenn der Zeitgeber 13 nach einer vorbestimmten Zeitspanne ein Ausgangssignal abgibt, werden die Inhibitions-Glieder 2a und 2b gesperrt, so daß die Impulsübertragung beendet wird. Das Ausgangssignal des Zeitgebers 13 wird über ein Differenzierglied 14 den Übertragungsschaltung en 4a und 4b als Treiber-Signal zugeführt.

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Nach der Aktivierung des Zeitgebers 12 werden die Impulse der Oszillatoren 1a und 1b über Inhibitions-Glieder 15a bzw. 15b weiteren Binärzählern 16a bzw. 16b zugeführt.Die Zählwerte dieser Binärzähler werden durch eine Koinzidenzschaltung 17 miteinander verglichen. Wenn die Zählwerte der beiden Zähler 16a und 16b einander gleich sind, wird über ein UND-Glied 18 ein Koinzidenzsignal erzeugt. Dieses Koinzidenzsignal gelangt zu der Steuerelektrode eines Thyristors 19 und steuert diesen in seinen leitenden Zustand, wodurch eine Relaisspule 20 erregt wird. Durch die entsprechenden Relaiskontakte wird die Antriebsschaltung 10 stillgesetzt. Der Thyristor 19 und das Relais 20 bilden also eine Steuerschaltung zur Stillsetzung der Antriebsschaltung 10.

Falls die Zählwerte der Zähler 16a und 16b nicht miteinander übereinstimmen, das Objektiv also nicht korrekt fokussiert ist, liefert die Koinzidenzschaltung 17 kein Ausgangssignal, so daß die Antriebsschaltung 10 fortfährt, das Objektiv 11 zu verstellen» Die Koinzidenzschaltung 17 hat beispielsweise die in Fig. 6 dargestellte bekannte Struktur: Die Ausgänge von ODER-Gliedern 17a, 17b, ... sind mit Eingängen eines UND-Gliedes 18 verbunden. Sie liefern dann ein Ausgangssignal, wenn die korrespondierenden Zählstufen der Zähler 16a und 16b übereinstimmende Ausgangssignale abgeben. Falls die Zählwerte der beiden Zähler 16a und 16b voneinander abweichen, wird das UND-Glied 18 nicht geöffnet und dementsprechend kein Koinzidenzsignal erzeugt.

Unmittelbar nach der Rückstellung der Zähler 16a und 16b sind die Schaltzustände der korrespondierenden Zählelemente einander gleich, so daß die Gefahr besteht, daß in diesem Zustand ein Koinzidenzsignal erzeugt wird. Um dies zu verhindern, besitzt das UND-Glied 18 einen Trigger-Eingang 18a, über den es solange gesperrt wird, bis der Zählvorgang in den Zählern 16a und 16b beendet ist.

Der Trigger-Eingang 18a wird von dem Ausgang eines Wieder-

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holungszeitgebers 21 beaufschlagt. Dieser wiederum wird von einem Trigger-Signal des Zeitgebers 12 aktiviert. Der Wiederholungszeitgeber 21 erzeugt daraufhin nach einer vorgegebenen Zeitspanne ein Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal sperrt die Inhibitions-Glieder 15a und 15b und beendet damit die Impulsübertragung zu den Zählern 16a und 16b. Gleichzeitig bildet das Ausgangssignal des Wiederholungszeitgebers 21 ein Trigger-Signal für das UND-Glied 18. Fig. 7 zeigt ein Schaltungsbeispiel für diesen Wiederholungszeitgeber 21. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus einem astabilen Multivibrator G zur Erzeugung der Wiederholungsperiode sowie aus einem monostabilen Multivibrator H, der den eigentlichen Zeitgeber bildet.

Das Ausgangssignal des Wiederholungszeitgebers 21 wird ferner über ein Differenz!erglied einem Rückstellzeitgeber als Steuersignal zugeführt. Wenn der Vergleich der Zählwerte der beiden Binärzähler 16a und 16b beendet ist, liefert dieser Rückstellzeitgeber 22 über ein UND-Glied 23 ein Rückstellsignal für die Zähler 16a und 16b.

Im folgenden sei die Wirkungsweise der vorangehend beschriebenen Schaltung erläutert:

Zunächst wird der Speisespannungsschalter geschlossen und das Objektiv 11 auf den Aufnahmegegenstand gerichtet. Anschließend werden die Impulse der Oszillatoren 1a und 1b den Binärzählern 3a bzw. 3b zugeführt. Wenn der Zeitgeber 13 ein Ausgangssignal abgibt, wird die Impulsübertragung zu den Zählern 3a und 3b beendet. Gleichzeitig werden ihre Zählwerte mittels der von einem Treiber-Impuls des Differenziergliedes 14 betätigten Übertragungsschaltungen 4a bzw. 4b in die Schieberegister 5a bzw. 5b übertragen. Sobald diese Übertragung beendet ist, werden den Schieberegistern 5a und 5b die Impulse des Oszillators 6 als Schiebeimpulse zugeführt.

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Es sei zunächst angenommen, daß die der gegebenen Objektivstellung entsprechende Bildebene sich in dem linksseitigen Defokussierungsbereich (Fig. 2) befinde. In diesem Fall ist die Frequenz des Oszillators 1a höher als die des Oszillators 1b, so daß der Speicherinhalt des Schieberegisters 5a größer wird als der des Schieberegisters 5b. Daher wird beim Anlegen von Schiebeimpulsen ein Diskriminatorsignal V₀ erzeugt.

Wenn der Zeitgeber 12 ein Ausgangssignal abgibt, wird das UND-Glied 9a aktiviert, so daß das Diskriminatorsignal V

durchgreift und die Antriebsschaltung 10 aktiviert. Die Dauer des von dem Zeitgeber 12 abgegebenen Signals ist so bemessen, daß sie die Zählzeit der beiden Binärzähler 3a und 3b sowie die zum Vergleich der Speicherwerte der Schieberegister 5a und 5b erforderliche Zeitspanne berücksichtigt.

Die Antriebsschaltung 10 bewirkt eine Verstellung des Objektivs 11 derart, daß die Bildebene sich von dem linksseitigen Defokussierungszustand in Richtung auf die durch den Punkt Q_Q gegebene korrekte Fokussierungsposition bewegt.

Durch das Ausgangssignal des Zeitgebers 12 werden die Inhibitions-Glieder 15a und 15b geöffnet, so daß die von den Oszillatoren 1a und 1b erzeugten Impulse zu dem Zähler 16a bzw. 16b gelangen. Da die Frequenzen der beiden Oszillatoren 1a und 1b in diesem Zeitpunkt jedoch voneinander abweichen, liefert die Koinzidenzschaltung 17 kein Ausgangssignal. Das Ausgangssignal des Zeitgebers 22 bewirkt anschließend, daß die Zähler 16a und 16b zurückgestellt werden. Unmittelbar nach der Rückstellung der Zähler 16a und 16b verschwindet das Ausgangssignal des Wiederholungszeitgebers 21 wieder, so daß die Zähler 16a und 16b von neuem mit der Zählung der von den Oszillatoren 1a bzw, 1b gelieferten Impulse beginnen. Falls die resultierenden

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Zählwerte immer noch voneinander abweichen, wird kein Koinzidenzsignal erzeugt, und das Objektiv 11 wird weiter verstellt. In dieser Weise wiederholt sich der Zählvorgang der beiden Zähler 16a und 16b, während sich das Objektiv in Bewegung befindet und sich noch nicht in seiner korrekten Fokussierposition befindet.

Durch die Verstellung des Objektivs 11 wird schließlich die Bildebene in den korrekten Fokussierungspunkt gebracht.Wenn beispielsweise die Innenwiderstände der beiden Photowiderstands elemente in den Oszillatoren 1a und 1b die Werte R
bzw. R, einnehmen, (Fig. 2) besitzen die beiden Oszillatoren 1a und 1b die gleiche Schwingungsfrequenz. Damit werden die Zählwerte der beiden Zähler 16a und 16b, welche die von den Oszillatoren 1a bzw. 1b gelieferten Impulse in ständiger Wiederholung abzählen, einander gleich, so daß am Ausgang
des UND-Gliedes 18 ein Koinzidenzsignal auftritt. Die Oszillatoren 1a und 1b liefern die gleichfrequenten Impulse zu
den Zählern 16a bzw. 16b. Die Zeitspanne, während derer diese Impulse den Zählern 16a bzw. 16b zugeführt werden, steht unter dem Steuereinfluß des Wiederholungszeitgebers 21: Solange das Ausgangssignal dieses Zeitgebers 21 "0^M ist, gelangen die genannten Impulse zu diesen Zählern. Sobald der
Wiederholungszähler 21 ein Ausgangssignal liefert, wird die Impulsübertragung zu den Zählern 16a und 16b beendet und
ein Trigger-Signal an den Trigger-Eingang 18a des UND-Gliedes 18 abgegeben. Das daraufhin von dem UND-Glied 18 gelieferte Koinzidenzsignal steuert den Thyristor 19 in seinen
leitenden Zustand, so daß die Antriebsschaltung 10 durch Erregung der Relaisspule 20 ausgeschaltet und die Ob^ktiwerstellung beendet wird.

Wenn der Rückstellzeitgeber 22 das Ausgangssignal des Wiederholungszeitgebers 21 empfängt, liefert er nach einer
vorbestimmten Zeitspanne über das UND-Glied 23 Rückstellsignale für die Zähler 16a und 16b. Auf diese Weise wird
die Verstellung des Objektivs 11 beendet, wenn sich die

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Bildebene in dem Punkt Qq befindet, welcher dem korrekten Fokussierungszustand entspricht.

Im folgenden sei nun angenommen, daß sich die Bildebene in dem rechtsseitigen Defokussierungszustand von Fig. 2 befinde, wenn das Objektiv 11 auf den Aufnahmegegenstand gerichtet ist und der Speisespannungsschalter geschlossen wird.In diesem Zustand ist die Frequenz des Oszillators 1b höher als die des Oszillators 1a, so daß nach Vergleich der Zählwerte der beiden Binärzähler 3a und 3b ein Diskriminatorsignal V, erzeugt wird. Infolgedessen verstellt die Antriebsschaltung 10 das Objektiv in einer Richtung, die der Verstellrichtung des vorangehend beschriebenen Falles entgegengesetzt ist. Die Schaltvorgänge zur Stillsetzung des Objektivs 11 und die dafür erforderliche Zeitspanne entsprechen dem vorangehend beschriebenen Fall.

Falls sich das Objektiv 11 bereits in der korrekten Fokussierungsposition befindet, wenn es auf den Aufnahmegegenstand gerichtet ist und der Speisespannungsschalter geschlossen wird, sind die Zählwerte der beiden Binärzähler 3a und 3b und die der Zähler 16a und 16b von Anfang an einander gleich. Deshalb liegt am Ausgang F des Flip-Flops 8 einSignal an. Dieses bildet das Diskriminatorsignal V, . Bevor jedoch die Antriebsschaltung 10 das Objektiv 11 verstellen kann, erscheint am Ausgang der Koinzidenzschaltung 18 ein Koinzidenzsignal, welches die Antriebsschaltung 10 stopt, so daß das Objektiv 11 nicht verstellt wird.

Die vorangehende Beschreibung zeigt, daß das Objektiv 11 stets selbsttätig in die korrekte Fokussierungsposition gebracht wird, auf welcher Seite des Fokussierungspunktes die Bildebene sich zu Beginn auch befinden mag.

Fig. 8 und 9 zeigen weitere Schaltbeispiele zur Erzeugung der Diskriminatorsignale V_& und V^. Dabei sind diejenigen Elemente, die den gleichen Aufbau und/oder die gleiche Wir-

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kung wie bei der Schaltung nach Fig. 1 haben, mit denselben Bezugszeichen versehen wie diese.

Bei der Schaltung nach Fig. θ werden die Impulse der Oszillatoren 1a und 1b den Schieberegistern 5a bzw. 5b über Frequenzteiler 24 a bzw. 24b zugeführt. Die Speicherinhalte der Schieberegister 5a und 5b werden nach einer vorbestimmten Zeitspanne durch von dem Oszillator 6 gelieferte Schiebeimpulse miteinander verglichen. Dieser Vergleich liefert das Diskriminatorsignal V oder V,.

Bei der Schaltung nach Fig. 9 werden die Impulse der Oszillatoren 1a und 1b Binärzählern 25a bzw. 25b während einer vorbestimmten Zeitspanne zugeführt. Danach werden sie von Impulsen eines Oszillators 26 beaufschlagt. Derjenige der beiden Zähler 25a und 25b, der zuerst "überläuft" besitzt den größeren Zählwert. Durch die Beaufschlagung mit den zusätzlichen Impulsen des Oszillators 26 wird ein Diskriminatorsignal V_a oder V^ erzeugt. Ein ODER-Glied 27 bildet eine Schaltung zur Rückstellung der beiden Zähler 25a und £5b.

Abschließend sei das Prinzip gemäß der Erfindung noch einmal kurz erläutert: Zunächst werden zwei Impulsreihen erzeugt, die die Position der Bildebene des optischen Systems kennzeichnen. Der Vergleich dieser_Impulsreihen liefert ein Diskriminatorsignal, welches die Richtung der gegebenenfalls erforderlichen ObJ ektiwer st ellung bestimmt. Es wird diejenige Objektivstellung festgestellt, bei der die Frequenz derbeiden Impulsreihen die gleiche ist. Sobald letzteres der Fall ist, wird ein Koinzidenzsignal erzeugt, welches die Objektivbewegung beendet. Die Mittel zur Fokussierung des Objektivs, die in an sich bekannter Weise von dem charakteristischen Verhalten von Photowiderstandselementen in Abhängigkeit vom Fokussierungszustand eines auf ihrer wirksamen Oberfläche entworfenen optischen Bildes Gebrauch machen, sind digitale Schaltungen. Infolgedessen ergibt sich eine erheblich

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verbesserte Meßgenauigkeit. Der von Spannungsschwankungen der Versorgungsquelle oder von Schwankungen der Umgebungstemperatur herrührende Einfluß auf die Arbeitsweise der Schaltung wird beträchtlich verringert.

Die Anordnung gemäß der Erfindung kann ferner so ausgestaltet sein, daß nicht nur eine automatische Fokussierung sondern darüberhinaus eine einem sich bewegenden Objekt folgende Fokussierung möglich ist. Für diesen Fall ist entweder ein Speisespannungsschalter vorgesehen, der sich automatisch und wiederholend Öffnet und schließt, oder die erwähnten Zeitgeber 12 und 13 sind als Wiederholungszeitgeber ausgebildet. Hierdurch wird erreicht, daß entsprechend der Position des sich bewegenden Objektes ständig und wiederholt neue Diskriminatorsignale und Koinzidenzsignale erzeugt werden, so daß die Fokussierung ständig dem sich bewegenden Objekt angepaßt ist. Damit eignet sich die Erfindung vorzugsweise auch für Laufbildkameras, insbesondere für Schmalfilmkameras.

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Claims

Verfahren zur automatischen Fokussierung eines optischen Systems, insbesondere eines photographischen Objektivs, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Impulsreihen erzeugt werden, deren Frequenzen in Abhängigkeit von der jeweiligen Bildlage bestimmt sind, daß diese Impulsreihen miteinander verglichen werden, daß mit Hilfe des entsprechenden Vergleichssignals ein Diskriminatorsignal erzeugt wird, welches dafür kennzeichnend ist, ob die Bildlage dem korrekten Fokussierungspunkt oder einem der zu beiden Seiten des korrekten Fokussierungspunktes liegenden Defokussierungsbereiche entspricht, daß dieses Diskriminatorsignal einer Antriebsschaltung zur Verstellung des optischen Systems als Steuersignal zugeführt wird und diese aktiviert, daß die beiden Impulsreihen während der Aktivierung der Antriebsschaltung abgezählt und miteinander verglichen werden und daß bei Gleichstand der entsprechenden Zählwerte ein Koinzidenzsignal erzeugt wird, welches das Steuersignal für die Stillsetzung der Antriebsschaltung bildet.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der beiden Impulsreihen zwei Oszillatoren (1a, 1b) vorgesehen sind, deren Schwingungsfrequenzen durch photoelektronische Bauelemente (P, Fig. 3) steuerbar sind, welche im bilderzeugenden Strahlengang des optischen Systems angeordnet und gegeneinander sowie gegenüber der Bildauffangebene (z.B. der Filmebene) derart versetzt sind, daß sie bei korrekter Fokussierung des optischen Systems den gleichen Innenwiderstand (Ra, Rb; Fig. 2) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Oszillatoren (1a, 1b) mit Zählern (3a, 3b)

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verbunden sind, und daß die von den Oszillatoren (1a, 1b) erzeugten und in den Zählern (3a, 3b) gespeicherten den Fokussierungszustand des optischen Systems kennzeichnenden Impulsreihen mittels Übertragerschaltungen (4a, 4b) in Schieberegister (5a, 5b) übertragbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberegister (5a, 5b) mit einer Impulsquelle (6) für Schiebeimpulse verbunden sind, mittels derer die Speicherinhalte der Schieberegister (5a, 5b) eine?¹ Diskriminator schaltung (7a, 7b, 8) zugeführt werden.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, d a durch gekennzeichnet, daß die Oszillatoren (1a, 1b) über Frequenzteiler (24a, 24b; Fig. 8) unmittelbar mit 3e einem Schieberegister (5a, 5b) verbunden sind, derart daß die den Fokussierungszustand des optischen Systems kennzeichnenden Impulsreihen unmittelbar in den Schieberegistern (5a, 5b) abgespeichert werden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatoren (al, 1b) zur Erzeugung der den Fokussierungszustand des optischen Systems kennzeichnenden Impulsreihen je mit einem Zähler (16a, 16b) verbunden sind und daß diese Zähler (16a, 16b) gemeinsam mit einer Koinzidenzschaltung (17) zur Erzeugung des Steuersignals für die Stillsetzung der Antriebsschaltung (10) zur Verstellung des optischen Systems (11) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber (12) zur Bestimmung der Einschaltzeit der Antriebsschaltung (10) zur Verstellung des optischen Systems (11) vorgesehen ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (12) ferner die Einspeicherzeit für die mit den Oszillatoren (1a, 1b) verbundenen Zähler (16a, 16b) zur Erzeugung des Stillsetzsignals für die Antriebsschaltung (10) bestimmt.

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