DE2639625B2

DE2639625B2 - Automatische Scharf einstelleinrichtung

Info

Publication number: DE2639625B2
Application number: DE2639625A
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Saitama Miyata; Kazuo Asaka Saitama Nakamura; Seijiro Tokio Tokutomi
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1975-09-09
Filing date: 1976-09-02
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE2639625C3; US4083056A; DE2639625A1; GB1571708A

Description

mit einem zweiten Signal, das der Summe der Signaldifferenzen der Wandler dk oder d_e' in einer Bildhälfte oder der Summe dieser Signaldifferenzensumme entspricht, also

chende Einrichtung die Bewegung des Objektivs unterbrochen wird.

Ik - or

gebildet wird.

2. Automatische Scharfeinstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Multiplikation das erste oder das zweite Signal in einem Speicher (23) gespeichert ist.

3. Automatische Scharfstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Kamera verwendet wird, bei der gleichzeitig eine visuelle Schärfekontrolle des Bildes gegeben ist.

4. Automatische Scharfstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Kamera verwendet wird, bei der gleichzeitig eine akustische Schärfekontrolle des Bildes gegeben ist.

5. Automatische Scharfstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera verwendet wird, deren Spiegel (3) einen teilweise transparenten Bereich (3') und einen reflektierenden Ansatz (4) aufweist, durch den das durch den transparenten Bereich (3') hindurchgehende Licht reflektiert wird, wobei die Keile (11,1 Γ) mit dem von dem Ansatz (4) reflektierten Licht beaufschlagt werden.

6. Automatische Scharfeinstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Spiegelreflexkamera verwendet wird, in der die Keile (11, 11') einen Teil der Einstellplatte (6) bilden, und daß ein Pentaprisma (7) des optischen Suchersystems (7, 8, 9) eine teilweise transparente Fläche gegenüber der Fläche aufweist, welche die Abbildung zu dem Okular (8) ablenkt, wodurch das Objekt auf der Gruppe (14) von fotoelektrischen Wandlern abgebildet wird.

7. Automatische Scharfstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Kamera verwendet wird, bei der das Aufnahmeobjektiv zur Fokussierung durch eine motorbetriebene Vorrichtung bewegt wird, und daß durch eine auf das Schärfesignal bei richtiger Fokussierung anspre-

Die Erfindung betrifft eine automatische Scharfstelleinrichtung mit Keilen zur Bildaufspaltung auf zwei Gruppen von fotoelektrischen Wandlern c/*und dj.

Aus der DE-OS 24 31 860 ist eine solche automatische Scharfstelleinrichtung bekannt. Das durch das Aufnahmeobjektiv hindurchtretende Licht gelangt durch zwei entgegengesetzt zueinander angeordnete optische Keile, durch die eine Bildaufspaltung erfolgt, wobei je eine Gruppe von fotoelektrischen Wandlern von je einem Teilbiid beaufschlagt wird. Die fotoelektrischen Wandler sind in zwei Gruppen so angeordnet, daß jeweils einem fotoelektrischen Wandler der einen Gruppe einer der anderen Gruppe gegenüberliegt. Einander gegenüberliegende fotoelektrische Wandler werden paarweise einander zugeordnet. Für jedes Paar von fotoelektrischen Wandlern ist ein Differenzverstärker vorgesehen, dem die von diesem Paar abgegebenen Signale zugeführt werden. Am Ausgang der Differenzverstärker wird ein Signal erhalten, dessen Größe ein Maß für den Unterschied der Lichtverteilung auf den beiden Wandlern eines Paares von Wandlern darstellt. Die Absolutbeträge der Ausgangssignale der verschiedenen Differenzverstärker werden einem gemeinsamen Punkt zugeführt. Die Größe des an diesem gemeinsamen Punkt abgenommenen Signals hängt von der Gleichheit der auf beiden Gruppen von fotoelektrischen Wandlern abgebildeten Teilbildern ab. Infolgedessen stellt dieses Signal ein Schärfesignal in bezug auf die Fokussierung des Aufnahmeobjektives dar.

Nachteilig bei dieser bekannten Scharfeinstellung ist, daß das erhaltene Signal keine steilen Signalflanken aufweist, so daß keine zuverlässige Fokussierung des aufzunehmenden Gegenstandes erhalten wird.

Aus der JA-OS 14 096 ist es bekannt, als Schärfekriterium das Kontrastkriterium zu verwenden, d. h., daß bei η fotoelektrischen Wandlern die Summe aller |;}— i'q₊ ^ | ohne Potenzierung gebildet wird. Die Verwendung eines solchen Schärfekriteriums als Kontrastkriterium ist auch aus der DE-AS 21 05 288 bekannt.

Dieses Kontrastkriterium ist für nebeneinanderliegende fotoelektrische Wandler geeignet. Der Wert der Summe ist ein Maß für den vorliegenden Kontrast und ist bei einer scharfen Abbildung am größten. Wird für jede Reihe von den beiden einander gegenüberliegenden fotoelektrischen Wandlergruppen jeweils die Summe gebildet, so liegt dann eine Fokussierung des abzubildenden Objektes vor, wenn die Summe dieser beiden Summen ihren größten Wert ergibt. Das einem solchen Schärfekriterium entsprechende Schärfesignal hat keine steilen Signalflanken und ein ziemlich breites Maximum. Infolgedessen kann mit einem solchen breiten Signal keine exakte Fokussierung erfolgen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die eingangs genannte Scharfstelleinrichtung derart weiterzubilden, daß ein Schärfesignal erhalten wird, welches die Angabe einer wirklich exakten Fokussierung erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schärfesignal durch Multiplikation eines ersten Signals, das der Summe der Signaldifferenzen einander entsprechender Wandler dk, dk· beider Bildhälften

entspricht also

- i*l

mit einem zweiten Signal, das der Summe der Signaldifferenzen der Wandler d* oder d_e' in einer Bildhälfte oder der Summe dieser Signaldifferenzensumme entspricht, also

'k -

IO

15

rl·*

Vl ,,

+ rl'e -

gebildet wird.

Durch die Erfindung wird eine automatische Scharfstelleinrichtung geschaffen, welche eine exakte Fokussierung erlaubt. Das durch die erfindungsgemäße Einrichtung erhaltene Signal zeichnet sich durch steile Flanken und ein sehr schmales Maximum aus. Dies bedeutet, daß sich der Wert des Signals bei einer bereits geringen unscharfen Einstellung sehr stark ändert, so daß wirklich nur bei genauer Fokussierung das Signal einen maximalen Wert aufweist.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird das erste oder das zweite Signal in einem Speicher gespeichert. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß keine komplizierten Schaltungsanordnungen notwendig sind, um die Summanden der einzelnen Summen, d. h. die Absolutwerte der Stromdifferenzen, zu erhalten. So kann zuerst eine der beiden Summen bestimmt werden, die, nachdem die andere Summe gebildet worden ist, mit dieser multipliziert wird.

Vorteilhafter · Weise kann die erfindungsgemäße automatische Scharfstelleinrichtung bei einer Kamera verwendet werden, bei der gleichzeitig eine visuelle Schärfekontrolle des Bildes gegeben ist. Diese Schärfekontrolle kann durch ein Anzeigeelement erfolgen, welches eine Information liefert, wenn eine genaue Fokussierung vorliegt.

Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird die erfindungsgemäße automatische Scharfeinstelleinrichtung bei einer Kamera verwendet, bei der gleichzeitig eine akustische Schärfekontrolle des Bildes gegeben ist. Über beispielsweise einen Lautsprecher wird bei richtig vorliegender Fokussierung ein Schallsignal erzeugt.

Weitere vorteilhafte Verwendungsweisen der erfindungsgemäßen automatischen Scharfstelleinrichtung sind in den Ansprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. IA und IB eine schematische Darstellung der Anordnungen von zwei Beispielen der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 eine Aufsicht auf die Anordnung einer Gruppe von photoelektrischen Wandlern,

F i g. 3A ein Diagramm zur Erläuterung der Abbildung eines Objektes auf der Gruppe von photoelektrischen Wandlern, wenn die Abbildung des Objektes nicht scharf eingestellt ist,

Fig.3B ein Diagramm zur Erläuterung der Abbildung eines Objektes auf der Gruppe von photoelektrischen Wandlern, wenn die Abbildung des Objektes scharf eingestellt ist,

Fig.4 ein Schaltdiagramm der winzigen photoelektrischen Wandler,

Fig.5 ein Schaltdiagramm zur Erläuterung einer Verarbeitungseinheit für die Scharfeinstelleinrichtung,

F i g. 6 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen der Größe der Abweichung von der Scharfeinstellung und dem Ausgangssignal der Scharfeinstelleinrichtung,

F i g. 7 ein weiteres Schaltdiagramm der winzigen photoelektrischen Wandler,

Fig.8 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Verarbeitungseinheit für die Scharfeinstelleinrichtung,

F i g. 9A und 9B graphische Darstellungen der Beziehungen zwischen der Größe der Abweichung von der Scharfeinstellung und dem Ausgangssignal der Scharfeinstelleänrichtung und

F i g. 10 ein weiteres Blockdiagramm zur Erläuterung einer Verarbeitungseinheit für die Scharfeinstelleinrichtung.

F i g. 1A zeigt ein Diagramm der optischen Anordnung einer einäugigen Spiegelreflexkamera, die eine Scharfeinstelleinrichtung, also eine Einrichtung zur Feststellung der Fokussierung eines aufzunehmenden Objektes, nach der vorliegenden Erfindung aufweist; dabei sind folgende Teile dargestellt: ein aufzunehmendes Objekt 1; eine Linsengruppe 2, die das optische System für die Aufnahme bildet; diese Linsengruppe soll im folgenden als Objektiv bezeichnet werden; ein totalreflektierender Spiegel 3, in dessen Mittelbereich ein Halbspiegel 3' vorgesehen ist; ein totalreflektierender Spiegel 4; eine Kondensorlinse 5; eine Einstellplatte 6 ein Pentaprisma 7 und ein Okular 8. Das Auge des Photographen ist bei 9 angedeutet. Die einäugige Spiegelreflexkamera enthält weiter: einen Film 10; optische Keile 11 und 11', die in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind; eine Linse 13 zur Fokussierung der Abbildung des Objektes auf eine Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlern, die winzige photoelektrische Wandler du di, dz... d_n und du <&', dz ... d_n' aufweist, und eine Verarbeitungseinheit 15 zur Feststellung der Scharfeinstellung, die dazu dient, die Ausgangssignale der Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlern zu verarbeiten. Bei der Linie 12 zwischen den Prismen 11 und 1Γ handelt es sich um die horizontale Mittellinie; sie stellt die Linie dar, welche die Abbildung in ein erstes und zweites Teilbild spaltet, beispielsweise in ein oberes und unteres oder rechtes und linkes Teilbild. Die durch die Linie 12 angedeutete Lage ist optisch konjugiert zu der Lage des Films 10.

Fig. 1B ist mit Ausnahme der räumlichen Anordnung bestimmter Elemente und anderer, noch zu erläuternder Unterschiede identisch mit Fig. IA. Die Keile 11 und 1Γ sind in einem Mittelbereich der Einstellplatte 6 angeordnet, so daß als Spiegel 3 ein einfacher, totalreflektierender Spiegel verwendet werden kann. Bei dieser Anordnung, die in bezug auf die Elemente 3, 6,11,11', 7 und 8 den herkömmlichen Aufbau hat, kann der Photograph eine zweigeteilte Abbildung, also zwei Teilbilder, sehen, die durch die Keile erzeugt werden. Die Rückseite des Pentaprismas 7 ist teilweise durchlässig, so daß die hier durchgelassenen Lichtstrahlen auf eine Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlern fokussiert werden. Die Gruppe 14 und die Verarbeitungseinheit 15 entsprechen den in Fig. IA gezeigten Teilen.

Fig.2 stellt ein Diagramm dar, dem die Lagen der

photoelektrischen Wandler der Gruppe 14 entnommen werden können. Die winzigen photoelektrischen Wandler d\ und d\, d₂ und d{ ...d„ und d„' sind einander gegenüber ausgerichtet oder zu Paaren zusammengefaßt, indem sie auf gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie 12 angeordnet werden. Die Wandler haben jeweils die gleichen elektrischen Kennlinien bzw. Eigenschaften und gleiche Lichtempfangsflächen.

Die fotoelektrischen Wandler sind so angeordnet, dssß die durch die Keile 11 und 11' erzeugten Teilbilder in der Weise auf sie treffen, daß die obere Abbildung auf eine Gruppe von Wandlern fällt, während die untere Abbildung auf die andere Gruppe fällt. Die Linie, welche die oberen und unteren Abbildungen trennt, verläuft zwischen diesen beiden Gruppen. Die Gruppen sind sehr nahe an der Linie angeordnet, so daß die von der ersten Gruppe festgestellte räumliche Intensität im wesentlichen identisch zu der räumlichen Intensität der zweiten Gruppe ist, wenn die Abbildung des Objektes korrekt fokussiert ist und die beiden Teilbilder sich überdecken, also zu einer Abbildung vereinigen. Unter dem Begriff »räumliche Intensität« soll hier eine Kurve verstanden werden, bei der die optische Intensität gegen die lineare Entfernung aufgetragen worden ist. Bei diskreten Wandlern verläuft die effektive »Kurve« in einzelnen Stufen längs der Linie von d\ zu d„ und von oV zu dn- Wenn diese Kurven gleich oder innerhalb einer vorgegebenen Grenze gleich sind, so wird angenommen, daß die Abbildung scharf eingestellt ist, also die richtige Entferung vorliegt. F i g. 3 stellt die Beziehung zwischen den durch die Keile 11 und 11' erzeugten Teilbildern und der Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlern dar. Im einzelnen zeigt F i g. 3A di·; Abbildung des Objektes auf der Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlern für den Fall, daß die Abbildung des Objektes nicht scharf eingestellt, also nicht fokussiert ist, während Fig. 3B die Abbildung den Objektes auf der Wandlergruppe 14 für den Fall zeigi, daß die Abbildung des Objektes scharf eingestellt ist. In den Figuren bezeichnen die Bezugszeichen 16 und Ki' die obere Hälfte der Abbildung des Objektes bzw. die untere Hälfte der Abbildung des Objektes. Es wird darauf hingewiesen, daß die obere bzw. untere Hälfte 1 bzw. 1' des Objektes der oberen Bildhälfte 16 bzw. der unteren Bildhälfte 16' entsprechen.

Ein Schaltdiagramm der Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlern zeigt F i g. 4 wobei die Bezugszeichen /i, /2... i_n und /V, Ϊ2 ... in Ausgangsströme bezeichnen, die proportional zu der Menge des einfallenden, die winzigen photoelektrischen Wandlerelemente d\, di...dn und d\\ ά-ϊ... d„' beaufschlagenden Lichtes sind. Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 werden Photodioden als photoelektrische Wandler verwendet.

F i g. 5 zeigt ein Blockdiagramm der Verarbeitungs. einheit 15 für die Scharfeinstelleinrichtung; diese Verarbeitungseinheit 15 weist folgende Teile auf: einen Paralleleingang-Serienausgang-Umsetzer 17, tier dii: Ausgangssignale der Gruppe 14 von photoelekirischeri Wandlern parallel empfängt und seine Ausgangssignalu nacheinander erzeugt; eine Absolutwertschaltung IfI; ein Addierglied 19 und ein Licht abgebendes Element, wie beispielsweise eine lichtemittierende Diode ί!1.

F i g. 6 zeigt Änderungen an dem negativen Eingang des in F i g. 5 dargestellten Komparators 20. Bei dieser Verbindung ist der Wert εο an dem positiven Anschluil des in F i g. 5 dargestellten Komparators 20 ebenfalls in F i g. 6 durch die Linie an dem Wert ε₀ angedeutet.

Im folgenden soll die Funktionsweise der automatischen Scharfeinstelleinrichtung nach der vorliegender Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben werden.

Die Abbildung des Objektes 1 und Γ wird nach dem Durchgang durch den Halbspiegel 3' im mittlerer Bereich des totalreflektierenden Spiegels 3 in Fig. 1A an dem totalreflektierenden Spiegel 4 reflektiert oder gemäß F i g. 1B an dem totalreflektierenden Spiegel 3 abgelenkt und in der Nähe der beiden Keile 11 und 11'

ίο fokussiert, die in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind und eine gemeinsame horizontale Mittellinie 12 an einer Stelle haben, die der Lage des Films 10 konjugiert ist. Die Abbildung des Objektes wird in zwei Teilbildet aufgeteilt, nämlich das obere Halbbild 16 und das untere Halbbild 16' des Objektes, die auf die Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlern fokussiert werden, die jeweils ein Paar von winzigen photoelektrischer Wandlergruppen aufweisen. Die Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlern und die horizontale Mittellinie 12 fallen, wie in F i g. 2 gezeigt ist, mit der Mitte der winzigen photoelektrischen Wandler zusammen. Wenn deshalb das Objektiv 2, welches das optische System für die Aufnahme bildet, sich in einer solchen Lage befindet daß die Abbildung des Objektes 1 und 1' nicht auf dei horizontalen Mittellinie 12 fokussiert ist, so überdecker sich das obere Halbbild 16 und das untere Habbild 16 nicht, sondern sind statt dessen längs der horizontaler Mittellinie 12 (die mit der Mittellinie der Gruppe 14 vor photoelektrischen Wandlern zusammenfällt) aufgrüne der Wirkung der beiden Keile 11 und 11' und der zui Fokussierung dienenden Linse 13 getrennt, wie ir F i g. 3A dargestellt ist. Ist andererseits die Abbildung des Objektes auf der horizontalen in F i g. 1 dargestellten Mittellinie 12 fokussiert, so sind das obere Halbbilc und das untere Halbbild, wie in Fig.3B dargestellt ist miteinander ausgerichtet, wobei sich die horizontal« Mittellinie 12 zwischen ihnen befindet.

Im folgenden soll beschrieben werden, auf welche Weise die optisch so in zwei Teile aufgeteilte Abbildung des Objektes elektrisch gemessen wird, um dif Scharf einstellung durchzuführen.

Wenn die Lichtempfangsflächen der winzigen pho toelektrischen Wandlerelemente d\ bis d„ und d\ und d\ bis d„' der Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlen in einer zu der horizontalen Mittellinie 12 senkrechter Richtung ausreichend schmal sind und wenn das oben Halbbild 16 und das untere Halbbild 16 miteinander s< ausgerichtet sind, daß sich zwischen ihnen dif horizontale Mittellinie 12 befindet, so kann davor

so ausgegangen werden, daß die Menge des einfallender Lichtes, die eines der winzigen phototelektrischer Wandlergruppen beaufschlagt, gleich der Menge ist, die eine andere phototelektrische Wandlergruppe beauf schlagt.

Wenn weiterhin die winzigen photoelektrischei Wandler zu Paaren zusammengefaßt und die Element! eines jeden Paares untereinander mit entgegengesetz ter Polarität und parallel oder in der Weise verbünde! sind, daß, wie in Fig.4 dargestellt ist, die Anode de Elementes d\ mit der Kathode des Elementes du dii Anode des Elementes cfe mit der Kathode des Elemente di ... und die Anode des Elementes d„ mit der Kathodi des Elementes d„' verbunden ist, so- ergeben siel Ausgangssignaldifferenzen i\ — i\\ 1'2 — h', h — h'··· un< ;„-/„' zwischen den winzigen photoelektrischen Wand lern an den Anschlüssen 1 und C, 2 und C, 3 und C.., und η und C. In dem in Fig,3A dargestellten Fall, be dem das obere Halbbild 16 des Objektes und das unten

Halbbild 16' des Objektes nicht miteinander ausgerichtet sind, unterscheidet sich das Ausgangssignal des winzigen photoelektrischen Wandlers άκ von dem des winzigen photoelektrischen Wandlers du', und auch das Ausgangssignal des Elementes d,„ unterscheidet sich von dem des Elementes d_m' (wobei angenommen wird, daß \SK und m£n, und daß die Beleuchtungsintensitäten der photoelektrischen Wandler auf einer Seite der horizontalen Mittellinie 12 gleich denen der entsprechenden photoelektrischen Wandler auf der anderen Seite der horizontalen Mittellinie 12 sind). Wenn in diesem Fall angenommen wird, daß die Summe der Absolutwerte der an den Anoden 1, 2, 3 ... π in F i g. 4 erhaltenen Ausgangssignale dargestellt wird durch ε, so gilt

hl»,

I'K - 'κΙ

> 0.

Andererseits soll der in Fig.3B dargestellte Fall betrachtet werden, bei dem das obere Halbbild 16 des Objektes und das untere Halbbild 16' des Objektes auf der horizontalen, in Fig. 1 gezeigten Mittellinie 12 ausgerichtet sind (d. h., die Abbildung des Objektes ist scharf eingestellt); dann ist die Differenz zwischen Ausgangssignalen der winzigen photoelektrischen Wandler ds und ds, auf denen das obere Halbbild 16 und das untere Halbbild 16' fokussiert sind, Null. Deshalb wird der Wert für die oben beschriebenen Größe ε zu

-'"il = 0.

30

Wenn also die Abbildung des Objektes scharf eingestellt ist, wird das Ausgangssignal ε minimal oder Null.

In F i g. 1 ist die Verarbeitungseinheit 15 dargestellt, welche die oben beschriebene Größe

ermittelt, um zu dem Zeitpunkt eine Anzeige zu liefern, in dem die Abbildung des Objektes scharf eingestellt ist.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf F i g. 5 die in F i g. 1 dargestellte Verarbeitungseinheit 15 im einzelnen beschrieben werden. Die Ausgangssignale der Wandlergruppe 14, die auf die in F i g. 4 gezeigte Weise geschaltet ist, werden parallel auf den Paralleleingang-Serienausgang-Umsetzer 17 gegeben, dessen Ausgangssignale in der Reihenfolge /1-/1',/2-/2'... i„-i„' aui die Absolutwertschaltung 18 geführt werden. Als Ergebnis hiervon erzeugt die Absolutwertschaltung 18 ihre Ausgangssignale in der Reihenfolge |/i— /V |, I /2-/V|... I in-in I· Die so erzeugten Ausgangssignale der Absolutwertschaltung 18 werden nacheinander in das Addierglied 19 eingehen, das ein Ausgangssignal

erzeugt. In dem Komparator 20 wird das Ausgangssignal ε mit einem Bezugswert εο verglichen. Wenn ε S εο ist, wird ein Anzeigelement 21, wie beispielsweise eine lichtemittierende Diode oder ein Lautsprecher (nicht b5 dargestellt) betätigt, um den Photographen darüber zu informieren, daß die Abbildung des Objektes scharf eingestellt ist.

F i g. 6 gibt die Beziehungen zwischen dem Ausgangssignal ε und der Größe der Abweichung von der Scharfeinstellung an, d. h. die Abweichung des Objektivs 2 von der Lage für die Scharfeinstellung, die auf der Abszisse im Punkt Null angedeutet ist. Wenn die Größe der Abweichung von der Scharfeinstellung Null (0) ist, d. h. also, die Abbildung des Objektes ist scharf eingestellt, so wird das Ausgangssignal ε zu Null (0), während in den anderen Fällen das obere Halbbild 16 und das untere Halbbild i6' des Objektes auf der horizontalen Mittellinie 12 einen Abstand voneinander haben und das Ausgangssignal ε' (>0) wird. Selbstverständlich hängen die Änderungen in der Nähe des Punktes, der die Scharfeinstellung anzeigt, von der Größe der Lichtempfangsfläche eines winzigen photoelektrischen Wandlers in einer zu der horizontalen Mittellinie 12 parallelen Richtung ab, so daß das Auflösungsvermögen zunimmt, wenn die Lichtempfangsfläche abnimmt. Weiterhin sollte der Abstand zwischen den benachbarten winzigen photoelektrischen Wandlern so klein wie möglich sein.

Der Bezugswert εο ist ein Faktor, aus dem die Toleranz für die Größe der Abweichung von der Scharfeinstellung bestimmt werden kann. Im Idealfall sollte er Null (0) sein, weil die Einstellungsgenauigkeit zunimmt, wenn er abnimmt; andererseits nimmt jedoch bei einer Verkleinerung des Bezugswertes der Bereich ab, in dem die Scharfeinstellung bestimmt werden kann, so daß es schwierig wird, die der Scharfeinstellung entsprechende Lage zu bestimmen. In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, daß ein Servo-Motor oder ein ähnlihes Bauelement, das die Scharfeinstellung durch Bewegung eines Teils des Objektivs 2 durchführt, mit Hilfe des Ausgangssignals ε gesteuert werden kann, so daß sich eine automatische Scharfeinstelleinrichtung ergibt.

Im folgenden soll nochmals auf Fig. 1 verwiesen werden, da mit dem dort gezeigten System die Scharfeinstellung mit einem Verfahren durchgeführt werden kann, das auf der visuellen Beobachtung durch den Photographen beruht.

Bei dem System nach F i g. 1A wird die Abbildung des Objektes 1 und Γ die durch das Aufnahmeobjektiv 2 abgebildet wird, an dem totalreflektierenden Spiegel 3 und dem im mittleren Teil des totalreflektierenden Spiegels 3 vorgesehenen Halbspiegels 3' reflektiert und auf der Fokussierplatte 5 an einer Stelle fokussiert, die optisch der Lage des Films 10 konjugiert ist. Die Abbildung des so fokussierten Objektes wird durch die Kondensorlinse 6, das Pentarisma 7 und das Okular 8 zu dem Auge 9 des Photographen übertragen, so daß der Photograph selbst feststellen kann, ob die Abbildung auseichend scharf ist oder nicht. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Überprüfung wird das Aufnahmeobjektiv 2 in Richtung der Pfeile bewegt, um die Abbildung genau und scharf einzustellen.

In Fig. IB sieht der Photograph andererseits die beiden Teilbilder in dem optischen System des Suchers und kann die Kamera fokussieren, indem er visuell die Überdeckung der beiden Teilbilder der geteilten Abbildung beobachtet.

F i g. 7 zeigt ein Schaltdiagramm einer weiteren Ausführungsform der oben beschriebenen Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlern, wobei die benachbarten winzigen, photoelektrischen Wandler gegenseitig in entgegengesetzter Richtung und parallel zwischen Anschlüssen 1, 3, 5... n-2, 4', 6'... η- Γ und einen gemeinsamen Anschluß C geschaltet sind, so daß die

Ausgangssignaldifferenzen /ι —/2, /j — /4... i_n—2 — in-], 12—13, 'V — 'V ·■· in-\' zwischen den betreffenden winzigen photoelektrischen Wandlerelementen an den jeweiligen Anschlüssen und dem gemeinsamen Anschluß Cauftreten.

In bezug auf das obere Halbbild 16 und das untere Halbbild 16' des Objektes in den F i g. 3A und 3B ist die Abbildung in Fig.3B, bei der sie scharf eingestellt ist, klar oder scharf, wenn man sie mit der Abbildung nach F i g. 3A vergleicht. Deshalb ist die Ausgangssignaldifferenz /,_ 1 oder i_si_s+ 1 oder /₅_ 1' — /,' oder i_s' — /,+1 zwischen den benachbarten, winzigen, photoelektrischen Wandlern d_s-1 und d_s oder d_s und d_s+ 1 oder d_s-]' und gV oder d/ und Gk₊I ' in dem Fall nach Fig.3B größer als die Ausgangssignaldifferenz ;,„_i —;',„ oder /,„—/_m+i oder ik-]' — ik' oder /V — At+1 zwischen den benachbarten winzigen, photoelektrischen Wandlern d_m-1 und d„, oder dm und c/,,,+ 1 oder du-]' und of;' oder oV und cfc+i' im Fall von Fig.3A. Deshalb gilt im bezug auf eine übliche Abbildung folgendes: wenn die Summe der Absolutwerte der Ausgangssignale durch Vdargestellt wird und die photoelektrischen Wandler so angeordnet sind, wie in F i g. 7 dargestellt ist, so wird der unten angegebene Wert Vmaximal, wenn die Abbildung scharf eingestellt ist

'"σ¹"²

κ='"σ

'2,-1 - '2,1

(.. - D/2
Σ

'2, + Il

dabei bedeutet (P = 1, 2, 3 ...)
Wie sich aus

V - ⁽"y'"² I/

^v - ,1, I'2,-1 -

u - "¹V"² Ii' Γ I''
^v - „1, 1 ¹U - '2,+i I

ergibt, können die Wandler auf nur einer Seite der Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlern eingesetzt werden. In Verbindung mit der Ermittlung der p-ten Potenz des Absolutwertes darf auf folgendes hingewiesen werden: je größer der Wert von ρ ist, um so schärfer wird die Kurve in der Nähe des Punktes, an dem die Abbildung scharf eingestellt ist.

Die Verarbeitungseinrichtung 15 (siehe Fig. 1), die mit der Schaltungsanodnung nach F i g. 7 verwendet werden kann, ist in F i g. 8 dargestellt. Die Differenzströme /|—/2, h — h... i„-2—in-\, /2' —/3'. 'V — /5' ■·■ in-]' —in werden von der Gruppe 14 von photoelektrischen Wandlern dem Paralleleingang-Serienausgang-Umsetzer 17 und dann einer Absolutwertschaltung 38 zugeführt. Die zuletzt erwähnten Schaltungen sind identisch mit den in Fig.5 gezeigten Schaltungen 17 bzw. 18 Das Ausgangssignal der Absolutwertschaltung wird an eine Potenzfaktorschaltung 24 angelegt, die von jedem Eingangssignal die Potenz ρ bildet, indem sie es p-lmal mit sich selbst multipliziert. Die Ausgangssignale dieser Schaltung werden durch ein Summierglied 39 summiert, das identisch mit der Schaltung 19 von F i g. 5 ist. Das Ausgangssignal dieser Schaltung, das dargestellt werden kann durch

,,= ι ■ -/-. m«i . _(/i,, 11₂, - I₂, + , |·
wird in dem Komparator 20 mit einer vorherbestimmten oberen Grenze ε</ verglichen. Wenn der Wert V gleich oder größer als εο' ist, wird eine Leuchtdiode 21 oder ein Lautsprecher (nicht dargestellt) erregt.
Wie oben erwähnt wurde, müssen bei dieser Ausführungsform die beiden Reihen d\ — d„ und oV — d„' nicht eingesetzt werden. Weiterhin erfordert diese Ausführungsform keine zweigeteilte Abbildung, also nicht die Erzeugung von zwei Teilbildern, so daß sie sogar ohne die Keile 11 und W betrieben werden kann.

Außerdem kann die Potenz ρ gleich 1 gemacht werden; in diesem Fall kann auf die Potenzfaktorschaltung verzichtet werden.

Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm, das der in Fig. 1 gezeigten Verarbeitungseinheit 15 für die Scharfeinstellung entspricht. Bei dieser Ausführungsform werden Schaltergruppen 27 und 28 und ein Schalter 29 so gesteuert, daß ihre Anker an ihren Kontakten a oder b gleichzeitig gesetzt werden. Wenn sich die Anker an den Kontakten a befinden, wird die Gruppe 14 genauso geschaltet, wie in Fig.4 dargestellt ist; es wird dann eine Verarbeitungseinheit eingesetzt, wie in F i g. 5 gezeigt ist. Im einzelnen werden dabei die Ausgangssignaldifferenzen der winzigen, photoelektrischen Wandler, die zu Paaren auf den gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie 12 zusammengefaßt sind, an den Paralleleingang-Serienausgang-Umsetzer 17 angelegt, so daß über die Absolutwertschaltung 18 und das Addierglied 19 das Ausgangssignal

erhalten wird. Das Ausgangssignal des Addiergliedes 19 wird an eine Inversion- und Aufschiebeschaltung 22 angelegt, so daß diese Schaltung ein Ausgangssignal

Vo-_lli_l\i_t-ii\> ο

erzeugt. Dieses Ausgangssignal wird in einem schnellen Zwischenspeicher 23 gespeichert. Wie in Fig.9A dargestellt ist, wird in der Schaltung 22 das durch die Linie fa) angedeutete Ausgangssignal des Addiergliedes 19 invertiert und nach oben zu einem entsprechenden Wert Μι (>0) verschoben, der durch die Linie (b) angedeutet ist, so daß der minimale Wert in den maximalen Wert umgewandelt wird.

Bei der Speicherung des Ausgangssignals in dem schnellen Zwischenspeicher 23 werden die Anker der Schalter zu ihren Kontakten b umgestellt. In diesem Fall sind die Elemente der Gruppe 14 auf ähnliche Weise wie in F i g. 7 geschaltet. In F i g. 8 wird jedoch nur eine der beiden identischen Gruppen von Elementen unter den erwähnten Bedingungen eingesetzt. So werden beispielsweise die Ströme d] — d2, dz —dt,, ds — dt. usw. erhalten, während die Ströme d]'-d₂', cd'-dt', ds'-efe' usw. nicht erhalten werden. Wie jedoch bereits oben in Verbindung mit Fi g. 7 erläutert wurde, kann eine oder beide Gruppen von Elementen ohne Änderung der Funktion verwendet werden.

Im einzelnen ergibt sich folgende Wirkungsweise: wenn die Anker der Schaltergruppen 27 und 28 zu den Kontakten b umgestellt werden, werden die Ausgangssignaldifferenzen der benachbarten, winzigen, photo-

fa5 elektrischen Wandlerelemente an den Paralleleingang-Serienausgang-Umsetzer 17 angelegt so daß sich bei betätigtem, auf den Kontakt b umgelegtem Schalter 29 mit Hilfe der Absolutwertschaltung 38, der Potenzier-

schaltung 24 und des Addiergliedes 39 ein Ausgangs-

'2,-1 -

ergibt. Dabei ist P eine Konstante, die durch die Potenzierschaltung 24 festgelegt wird, oder 1, 2, 3... Dieses Ausgangssignal und das in dem schnellen Zwischenspeicher 23 gespeicherte Ausgangssignal werden durch eine Multiplizierschaltung 25 kombiniert, deren Ausgangssignal an eine Feststellschaltung 26 für den Maximalwert angelegt wird, um den Maximalwert zu bestimmen.

Wenn der Maximalwert erhalten wird oder die Abbildung scharf eingestellt ist, wird ein lichtemittierendes Element 21, wie beispielsweise eine lichtemittierende Diode, betätigt, um den Photographen zu informieren, daß die Abbildung scharf ist. Außerdem kann das Ausgangssignal zur automatischen Scharfeinstellung genutzt werden.

Selbstverständlich kann auf die Potenzierschaltung 24 verzichtet werden, wenn p=1 gewählt wird; wenn ρ eine gerade Zahl ist, kann auch auf die Absolutwertschaltung 38 verzichtet werden. Darüber hinaus können die Absolutwertschaltung und das Addierglied gemein

sam für die Funktionsabläufe an den Kontakten a und b genutzt werden.

In Fig.9B bezeichnet das Bezugszeichen (b) das Ausgangssignal des schneller! Zwischenspeichers 23. (c) das Ausgangssignal des Addiergliedes auf der Seite des Kontaktes b, wenn die Anker der Schalter zu den Kontakten b umgestellt worden sind, und (d) das Ausgangssignal der Multiplizierschaltung 25. Wie sich aus dieser Figur ergibt, liefert die Kombination der

ίο beiden Scharfeinstellverfahren exzellente Ergebnisse, weil das Ausgangssignal in der Nähe des Punktes, an dem die Abbildung scharf eingestellt ist, schärfer wird, so daß sich die Genauigkeit für die Feststellung der Scharfeinstellung verbessern läßt.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Kombination aus den beiden Verfahren zur Feststellung der Scharfeinstellung beschrieben worden; die beiden Feststellungsverfahren können jedoch auch einzeln in der Weise durchgeführt werden, daß zuerst eine relativ grobe Feststellung der Scharfeinstellung und anschließend eine feine Feststellung der Scharfeinstellung durchgeführt wird. Bei dem Fokussierverfahren, das die in F i g. 7 gezeigte Schaltanordnung verwendet, sind keine Keile 11 erforderlich.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Automatische Scharfstelleinrichtung mit Keilen zur Bildaufspaltung auf zwei Gruppen von fotoelektrischen Wandlern dkunddj, dadurch gekennzeichnet, daß das Schärfesignal durch Multiplikation eines ersten Signals, das der Summe der Signaldifferenzen einander entsprechender Wandler dt,, dk' beider Bildhälften entspricht, also