DE2917203C2 - Vorrichtung zur Ermittlung der Fokussierung einer Linse auf eine Soll-Schärfeebene - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Fokussierung einer Linse auf eine Soll-Schärfeebene, mit einer eine Relaislinse aufweisenden Einrichtung, die ein in einer zur Soll-Schärfeebene konjugierten Ebene liegendes Primärbild in zwei identische Sekundärbilder teilt, einem Paar Lichterr.pfängerelementreihen, die in den Ebenen der Sekundärbilder liegen, und einem Signalverarbeitungskreis, durch welchen die Ausgangssignale der Lichtempfängerelementreihen verglichen werden und ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches angibt, ob die Linse auf den Gegenstand fokussiert ist, wobei die beiden Sekundärbilder in entgegengesetzter Richtung auf den Lichtempfängerelementreihen verschoben werden, falls das Bild fehlfokussiert ist.

Es wurden bereits Verfahren zur Fokussierungserinittlung vorgeschlagen, bei welchen die Fokussierung festgestellt wird, indem der Umstand ausgenützt wird, daß Kontrast, Raumfrequenz oder Lichtmenge eines Gegenstandes sich entsprechend dem Grad der Fokussierung ändern. Gemäß einem ersten bekannten Verfahren wird ein photoelektrisches Element, wie beispielsweise eine CdS-ZeIIe, mit einer besonderen Kontrast-Ermittlungskennlinie verwendet Gemäß ei= nem zweiten Verfahren wird ein photoelektrisches Ausgangssignal erhalten, indem ein optisches Element mechanisch in Schwingungen versetzt oder gedreht wird- Gemäß einem dritten Verfahren werden, ähnlich wie bei einem Entfernungsmesser-Suchir zwei Aus* gangssignale von Lichtdetektoren verwendet, die an verschiedenen Positionen angeordnet sind, um den

Fokussierungszustand festzustellen.

Jedoch hat das erstgenannte Verfahren den Nachteil, daß die Ermittlung der richtigen Fokussierung mit hoher Genauigkeit Schwierigkeiten bereitet Dies liegt daran, daß es schwierig ist, photoelektrische Elemente herzustellen, die das gleiche Licht-Ansprechverhalten aufweisen. Ferner ist die Änderung des Ausgangssignals der photoelektrischen Elemente vor und nach der richtigen Fokussierung bei schlechten Lichtverhältnissen gering. Das zweite Verfahren ist nachteilig, da es schwierig ist, die Kamera mit geringer Größe herzustellen, da sie mechanisch bewegliche Komponenten aufweist
Ein derartiges System verbraucht ferner verhältnis- > mäßig viel elektrische Leistung. Das dritte Verfahren ist ebenfalls nachteilig, da es schwierig ist, in Kameras mii Entfernungsmesser austauschbare Hülsen vorzusehen.

Aus der DE-OS 22 60 474 ist ein Verfahren und eine

Einrichtung zur Scharfeinstellung eines abbildenden Objektivs insbesondere zur Entfernungsmessung bekannt, bei dem mittels im Bereich der Schärfenebene des Objektbildes angeordneter biidaufspaitender optischer Bauelemente eine Vervielfachung des Bildes der Eintpttspupille erreicht wird. Das Wesentliche dieses

bekannten Verfahrens besteht darin, daß das Licht verschiedener Teile der Pupillenbildebene getrennten photoelektrischen Empfängergruppes. zugeführt wird, und daß aus dem Vergleich der Ausgangssignale dieser Empfängergruppen ein Signal hergeleitet wird, das nach Größe und Vorzeichen als Kriterium für die Scharfeinstellung dien;. Gemäß einer Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens wird das einfallende Licht mit Hilfe eines Spiegels in zwei Teile aufgeteilt, wovon einer durch den Mittelabschnitt einer Linse in der Nähe der optischen Achse derselben fällt, während der andere Teil durch einen hiervon entfernten Randabschnitt hindurchtritt, wobei die aufgeteilten Lichtstrahlen auf die entsprechenden Lichtempfänger gelangen. Dabei wird Signalgleichheit durch die Fokussierung gesteuert Eine Fokussierungsermittlung gemäß dieser bekannten Vorrichtung kann unter der Bedingung erfolgen, daß der Konuswinkel eines Objektivs konstant ist. Ändert sich bei dieser bekannten Vorrichtung der von den Lichtstrahlen gebildete Konuswinkel, d. h. wird ein Wechselobjektiv, beispielsweise ein Teleobjektiv mit einem verhältnismäßig kleinem Konuswinkel mit der Kamera verwendet, so trifft kein einfallendes Licht mehr auf den einen der Lichtempfänger, und zwar

so unabhängig von der Lage des zu photographierenden Gegenstandes. Würde man diese bekannte Vorrichtung jedoch derart ausführen. daH sie für ein Teleobjektiv mit jinem kleinen Konuswinkel geeignet ist, so könnte sie nicht mehr für andere Wechselobjektive wie beispielsweise ein Standardobjektiv oder ein Weitwinkelobjektiv verwendet werden. Diese bekannten Vorrichtungen eignen sich somit nicht für eine Verwendung in einäugigen Spiegelreflexkameras, weil der Lichtstrahleingang in der Nachbarschaft des Abbildungsortes in zwei Teile aufgeteilt wird.

Aus der DE-OS 24 Jl 860 ist ein Fokussierungssystem für optische Geräte, insbesondere Kameras, mit einem das Bild eines Objektes in einer vorbestimmten Ebene abbildenden optischen Hauptsystem bekannt. Dieses bekannte Fokussierungssystem enthält ein optisches Hilfssystem, welches eine optische Vorrichtung zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Bildes des Objektes auf getrennt angeordneten Empfangseinrich^

hingen, sowie eine im Strahlengang verschiebbare Linse zur Fokussierung der beiden Bilder auf den Empfangseinrichtungen aufweist, wobei das optische Hauptsystem mit der genannten Linse des Hilfssystems in Antriebsverbindung steht und wobei die Signale der Empfangseinrichtung bis zum Verschwinden ihrer Differenz verschiebend auf die Linse des Hilfssystems und das optische Hauptsystem einwirken. Bei diesem bekannten Fokussierungssystem gelangt wenigstens ein Polarisationsfilter zur Anwendung, durch das jedoch die in das System eintretende Lichtmenge verringert wird. Außerdem ist dieses bekannte Fokussierungssystem vergleichsweise sehr kompliziert aufgebaut Bei einer Ausführungsform wird der Lichtstrahlengang durch zwei Prismen in zwei Teile aufgeteilt, wodurch in den auf die Lichtempfängerelemente projizierten Bild eine grammatische Apperation auftritt Ferner sind die Prismen in der Nachbarschaft einer Linse angeordnet Falls dieses bekannte Fokussierungssystem bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera verwendet wird, machen sich die geschilderten Nachteile besonders bemerkbar.

Schließlich ist aus der DE-OS 26 Sä 625 eine Scharfeinstelleinrichtung für eine einäugige Spiegelreflexkamera mit einem Spiegel zur Reflexion des Lichtes von einem Objekt nach dem Durchgang durch ein Objektiv bekannt Diese bekannte Scharfeinstelleinrichtung umfaßt eine Fokussierungsplatte, die das reflektierte Licht auffängt ein Pentaprisma, mit einer optischer Suchereinrichtung, um die Abbildung des Objektes zu betrachten, wobei die visuelle Bestimmung der Scharfeinstellung möglich ist und mit einem Paar keilförmiger Prismen, die sich in einer zu der Lage des Filmeinzelbildes in der Kamera optisch equivalenten Stellung befinden und die Abbildung des Objektes in ein erstes Halbbild und ein zweites Halbbild aufteilen, die durch eine Mittellinie voneinander getrennt sind. Diese bekannte Scharfeinstelleinrichtung umfaßt ferner eine Gruppe von Lichtmeßelementen, die so in der Kamera angeordnet sind, daß sie Licht empfangen, das wenigstem einem Bereich der aufgeteilten Abbildung entspricht wobei die Lichtmeßelemente in zwei Gruppen in der Nähe von und auf gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie angeordnet sind. Die zwei Prismen liegen im Inneren einer Spiegelkamera, wobei ein Element zur Lageveränderung der Prismen erforderlich ist um Lichtreflexe in Richtung aui die Filmfläche zu vermeiden. Eine einäugige Spiegelreflexkamera, die mit dieser bekannten Scharfcinstelleinrichtung ausgestattet ist, wird zwangsläufig kompliziert. ,

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zur Ermittlung der Fokussierung einer Linse auf eine Soll-Schärfeebene der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher das optische System sehr klein ausgeführt werden kann, und welches in einer Kamera mit austauschbaren Linsen, einschließlich TeIe- und Weitwinkelobjektiven, verwendbar ist.

Ausgehend von der Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein optisch zwischen der Relaislinse und den Bild-Umformungsebenen der Liehtempfänger reihen liegender Spiegel zur Teilung des Primärbildes in zwei Sekundärbilder vorgesehen ist.

Im Gegensatz zu der bekannten Scharfeinstelleinrichtung ist bei der Vorrichtung nach der Erfindung kein Element zur Lageverschiebung eines Prismas erforder· Hch, womit eine einäugige Spiegelreflexkamera, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist, einen verhältnismäßig einfachen Aufbau aufweisen kann. Mit der Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich ferner eine hohe Genauigkeit realisieren und es ist auch ein ordnungsgemäßer Betrieb bei schlechten Lichtverhältnissen möglich.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 4. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig.! eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzips, aus welcher der optische Strahlengang eines Lichtstrahlenbündels von einem Teil eines auf der optischen Achse befindlichen Gegenstands ersichtlich ist

F i g. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzips, aus welcher der optische Strahlengang eines Lichtstrahlenbündels von einem Teil eines Gegenstands ersichtlich ist der von der optischen Achse entfernt ist

Fig.3 einen Schnitt des Lichtst «nlenbündels, wobei Fig. 3 (a) einen Schnitt des Licrusi/ahlenbündels in einer Ebene 4 darstellt

F i g. 3 (b) einen Schnitt des Lichtstrahlenbündels in einer Abbildungsebene und

F i'.:. 3 (c) einen Schnitt des Lichtstrahlenbündels in einer Ebene 5,

F i g. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer einäugigen Spiegelreflexkamera, bei welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung der Fokussierung verwendet wird.

F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 4,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Lichtempfängerelementreihen und des Bilds des Gegenstands, welches auf die Lichtempfängerelementreihen projiziert wird, wenn die Linse nicht auf den Gegenstand fokussiert ist

F i g. 7 ein Blockschaltbild eines Verartwitungikreises.

F i g. 8 ein Diagramm, welches ein Fokussierungsermittlungsausgangssignal abhängig von der Linsenbewegung darstellt wobei die Linsenbewegung als elektrischer Wert auf der Abszisse angegeben ist,

F i g. 9 eine Darstellung, aus welcher die Unterteilung eines Kreissektors zur Erläuterung der Zentrierungskoordinaten ersichtlich ist und

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel eines Kreises zur Ermittlung des Minimumwerts des Fokussierungsermittlungsausgangs gemäß F i g. 3.

Unter Bezugnahme auf F i g. 1 wird anschließend eine Darstellung zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Prinzips zur Ermittlung der Fokussierung beschrieben. Ein von einem Gegenstand 2 kommendes Lichtbündel gel' nyt zu einer Linse 1 und das Bild des Gegenstands 2 wird auf eine Abbildungsebene 3 projiziert Die Entfernung zwischen dem Gegenstand 2 und der Hauptebene der Linse beträgt A und die Entfernung zwischen der Hauptebene der Linse und der Abbildungsebene ir.t B. Die optische Achse ist mit 6 bezeichnet. Die. Lichtstrahlen vom Punkt O\ des Gegenstands auf der optischen Achse treten durch die gesamte Fläche der Linse hindurch und konvergieren am Punkt Ch auf der optischen Achse. 'Zur einfacheren Beschreibung sei angenommen, daß die Lichtstrahlen gleichmäßig auf die gesamte Oberfläche der Linse auftreffen, d. h. das die Lichtmenge über die Linsenfläche gleichförmig verteilt ist

Es werden nun zwei Ebenen 4 und 5 betrachtet, die

sich in einer Entfernung C und D gegenüber der Abbildungsebene 3 in F i g. 1 befinden. Die Ebene 4 liegt auf der linken Seite der Abbildungsebene 3 und die Ebene 5 befindet sich auf der rechten Seite derselben. Wie durch den schraffierten Bereich angegeben ist, liegt das durch die obere Hälfte der Linse hindurchtretende Lichtbündel über der optischen Achse 6 zur linken Seite der Abbildungsebene 3 und unter der optischen Achse zur rechten Seite dieser Abbildühgsebene 3.

Die Abschnitte des Lichtstrahlenbündels in den Ebenen 3,4 und 5 sind wie folgt angeordnet:

Der Abschnitt des Lichtstrahlenbündels in der Ebene 4 ist ein Halbkreis, dessen Radius gemäß Fi g. 3 (a) den Wert C/B χ F aufweist. Der Abschnitt des Lichtstrahlenbündels in der Ebene 5 ist ein Halbkreis, dessen Radius gemäß F i g. 3 (b) den Wert D/B χ F aufweist, wobei der Halbkreis unterhalb der optischen Achse 6 liegt. Es ist offensichtlich, daß gemäß Fig.3 (b) das Lichtstrahlenbündel in der Ebene 3 punktförmig verläuft. Das erfindungsgemäße Prinzip der Ermittlung der Fokussierung läßt sich aus der Bewegung des Lichtstrahlenbündels im nicht fokussieren Zustand erklären. Das Ausmaß der Bewegung des Mittelpunkts des Abschnitts des Lichtstrahlenbündels wird als äquivalent zum Ausmaß der Bewegung des fehlfokussierten Bilds betrachtet. Ist beispielsweise das Lichtstrahlenbündel gleichmäßig, so ist der Mittelpunkt des Halbkreises gemäß Fig. 3 (a), wenn die Lichtmenge desselben berücksichtigt wird, gleich dem Mittelpunkt der Fläche. Daher ist der Mittelpunkt der Fläche des Halbkreises nährungsweise 0,4 F χ C/B oberhalb der optischen Achse.

Es wird nunmehr ein auf einer Ebene gezeichneter Halbkreis betrachtet, dessen Koordinatenachsen im Einklang mit Fig.9 angeordnet sind, um den Mittel-•punkt der Fläche des Halbkreises zu erhalten. Sind die Koordinaten des Mittelpunkts der Fläche x\,y\, so wird y_t = 0, da die Ar-Achse die Symmetrieachse ist. Aus dem gleichen Grund kann die x\-Koordinate durch eine senkrechte Linie 28 erhalten werden, wobei χ = x\, welche den Viertelkreis im ersten Quadranten des jT-y-Korrdinatensystems in zwei gleich große Bereiche / und K teilt. Es ist offensichtlich, daß die Fläche eines jeden dieser Bereiche ¹At der Fläche des Halbkreises ist. Dies kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

πF⁷II

Somit ergibt sicn: x\ = 0,40397... χ Κ

Der Mittelpunkt der Fläche des Lichtstrahlenbündels ist um etwa 0,4 F χ C/B von der optischen Achse entfernt. Das Bild wird, wie aus der Figur ersichtlich, vertikal bewegt. Das Ausmaß dieser Bewegung wird durch den Abstand G in F i g. 3 (a) dargestellt. Somit gilt: G = 0,4 F χ C/B.

Es wird nunmehr ein Fall betrachtet, bei welchem das optische System nach F i g. 1 in einer Kamera verwendet wird. Bei einem derartigen Einsatz wird angenommen, daß die Ebene 3 die Filmoberfläche darstellt, wenn die Linse auf den Gegenstand fokussiert ist, während die Ebene 4 die Filmoberfläche darstellt, wenn die Linse auf einen Punkt hinter dem Gegenstand fokussiert ist (was anschließend als rückwärtige Fehlfokussierung bezeichnet wird), während die Ebene 5 die Filmoberfläche darstellt, wenn die Linse auf einen

vor dem Gegenstand liegenden Punkt fokussiert ist (was anschließend als vordere Fehlfokussierung bezeichnet wird).

Das Bild des Gegenstands auf der optischen Achse wird um G = 0,4 Fx C/B über die optische Achse verschoben im Falle einer rückwertigen Fehlfokussierung und das Bild wird bei einer vorderen Fehlfokussierung um 0,4 F χ D/B unter die optische Achse verschoben. Dabei ist die Entfernung Cdas Ausmaß der

ίο rückwärtigen Fehlfokussierung und die Entfernung D das Ausmaß der vorderen Fehlfokussierung.

Es wird nunmehr der Fall besprochen, gemäß welchem die obere Hälfte der fotografischen Linse beaufschlagt wird, um einem Lichtstrahlenbündel zu erlauben, durch die untere Hälfte der Linse zwecks Erzeugung eines Bilds hindurchzutreten. Das Bild wird durch das Lichtstrahlenbündel gebildet, welches vom Gegenstand durch die untere Hälfte der Linse unter der optischen Achse in die Ebene 4 tritt. Die Bildbewegung

20i ist dabei

-G 0,4Fx C/B.

Bezüglich des oberhalb der optischen Achse in der Ebene 5 erhaltenen Bildes ist die Größe der Bewegung 0,4 D/B. Die Bewegungsrichtung des Bildes ist entgegengesetzt zu jener Bewegungsrichtung des Bildes, welches durch das durch die obere Linsenhälfte tretende Lichtstrahlenbündel entsteht. Die Mittelpunkte der Bilü'er, die durch die beiden Lichtstrahlenbündel entstehen, die jeweils durch die obere und untere Hälfte der Linse treten, liegen im Abstand von 0,8 F χ D/B auseinander, falls eine vordere Fehlfokussierung vorliegt, und im Abstand von 0,8 Fx C/B. falls eine rückwärtige Fehlfokussierung vorhanden ist

Gemäß Fig.2 bildet ein Lichtstrahlenbündel von einem Punkt eines nicht auf der optischen Achse liegenden Gegenstands ein Bild in einer Entfernung E unterhalb der optischen Achse in einer Bildebene 3. Wird die Entfernung E verändert, so können alle Lichtstrahlenbündel von allen Punkten des Gegenstands untersucht werden; jedoch werden die gemäß F i g. 2 senkrechten optischen Komponenten (oder in Pfeilrichtung H nach Fig.3) bei der Beschreibung der Bewegung nicht berücksichtigt, da die Bewegung des Bildes vertikal verläuft (oder in Richtung des Pfeils / nach F i g. 3).

Ein zweiter Fall ähnelt der vorausgehend beschriebenen Anordnung, falls die obere Hälfte der Linse beaufschlagt wird, damit das in Fig.2 gestrichelt gezeichnete Lichtbündel durch die untere Hälfte der Linse zur Erzeugung eines Bildes tritt. In diesem F*lle ist der Mittelpunkt der Lichtmenge des Bündels von der optischen Achse in der Ebene 4 um

0,4 χ F χ C/B - tan κ (B- C)

entfernt, und

0,4 χ F χ D/B + tan cc (B + D)

von der optischen Achse 6 in der Ebene 5. α ist der Winkel zwischen der optischen Hauptachse 7 und der optischen Achse 6. Wird ferner das Bild durch ein Lichtstrahlenbündel erzeugt das durch die untere Hälfte der linse tritt so ist der Mittelpunkt der Lichtmenge des Lichtstrahlenbündels von der optischen Achse in der Ebene 4 um

0,4 χ Fx C/B -f tanx(D— C)

entfernt und

0,4 χ F χ D/B - tan λ (B + D)

Von der optischen Achse in der Ebene 5. Im letztgenannten Fall ist die Richtung der Bildbewegung entgegengesetzt zu der Bewegung des Bildes, das durch das Lichtstrahlenbündel gebildet wird, das durch die obere Hälfte der Linse hindurchtritt. Die Entfernung zwiijCften den Bildern, die durch Lichtstrahlenbiindel entstehen^ welche durch die obere und untere Hälfte der Linse treten, ist 0,8 F χ C/B in der Ebene 4 und 0,8 Fx D/ßihderEbene5.

Die Bildbewegung beim erfindungsgemäßen Prinzip zur Ermittlung der Fokussierung ist wie vorausgehend erläutert wurde. In den Fig. 1 und 2 zeigen die gestrichelten Linien die Lichtmengen - Mittelpunkte des oberen und unteren Lichtstrahlenbündels. Zwei Lichtstrahlenbündel, die durch die obere und untere Hälfte der Linse hindurchtreten, konvergieren nur in liegen, die der Abbildungsebene äquivalent sind, d. h. der Filmoberfläche bei richtiger Fokussierung. Anschließend werden die Lichternpfängerelemente 9_a-i und 96-f. 9»-2 und 9b-2, 9,-3 und 96-3, und 9,-4 und

9ft_4 als »Lichtempfängerelementpaare« bezeichnet.,

Die Bewegung der Bilder auf den Lichtempfängerelementen ist in F i g. 6 angegeben. Ein Punktbild auf der optischen Achse wird in solcher Weise projiziert, daß, wie durch die schraffierten Bereiche in Fig.6(a)

ίο angegeben ist, die Hälften des Bildes in entgegengesetzter Richtung für den Fall einer rückwertigen Fehlfokussierung gespreizt werden, wobei der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Lichtstrahlenbündel in Richtung der Anordnung der Lichtempfängerelemente 0,8 Fx OB beträgt Bei einer vorderen Fehlfokussierung wird ein Punktbild in solcher Weise projiziert, daß, wie durch die schraffierten Bereiche in F i g. 6 (b) angegeben wird, die Hälften des Bildes in entgegengesetzten Richtungen gespreizt werden, wobei der Abstand

UUU^l Ι DlU A \A

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nicht in der gleichen Position im Falle einer Fehlfokussierung; d. h. die Abschnitte des Lichtstrahlenbündels in einer Ebene weisen verschiedene Positionen auf. Bei der Vorrichtung werden die beiden Lichtstrahlenbündel durch Lichtempfängerelemente erfaßt, so daß die Fokussierung ermittelt wird, indem festgestellt wird, ob die Ausgangssignale der Lichtempfängerelemente gleich groß sind oder nicht.

Fig.4 zeigt eine einäuige Spiegelreflexkamera in schematischer Darstellung, in welcher das erfindungsgemäße technische Konzept verwirklicht ist. Die entspreche jd dem beschriebenen Prinzip der Bildbewegung aufgebaute Vorrichtung enthält eine Relaislinse 1, einen dachförmigen Spiegel 8, Lichtempfängerelementreihen 9a und 9b und eine Blendenöffnung 10. Das von einem Gegenstand 2 kommende Licht tritt durch eine fotografische Linse 11 hindurch. Teil Teil des Lichtes wird durch einen Spiegel 13 nach oben reflektiert, der in seinem mittleren Teil einen halbverspiegelten Abschnitt aufweist Dieses Licht tritt durch einen Fokussierungsschirm 15, eine Kondensorlinse 16, ein Pentaprisma 17 und eine Vergrößerungslinse 18 und wird von einem Auge 19 betrachtet. Der andere Teil des Lichtes tritt durch den halbverspiegelten Abschnitt des Spiegels 13 und wird durch einen total reflektierenden Spiegel 12 nach unten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt Die Blendenöffnung dient als Begrenzung zur Festlegung des Gesichtsfelds der Vorrichtung.

Fig.5 ist eine vergrößerte Ansicht der Blendenöffnung 10, der Linse 1, des Spiegels 8 und der Lichtempfängerelementreihen gemäß Fig.4. Jede der Lichtempfängerelementreihen 9a und 9b besteht aus vier Lichtempfängerelementen. Insbesondere besteht die Lichtempfängerelementenreihe 9a aus vier Lichtempfängerelementen 9j_i, 9i_a 9j_3 und 9,_* während die Lichtempfängerelementreihe 9b aus vier entsprechenden Lichtempfängerelementen 9b-\ bis 9&_.» besteht Die Anordnung der Lichtempfängerelemenle in der Lichtempfängerelementreihe 9a ist entgegengesetzt zu jener der Lichtempfängerelemente in der Lichtempfängerelementreihe 9b. Der Grund hierfür liegt darin, daß, falls die Lichtempfängerelementreihen 9a und 9b in den Sekundärbildebenen liegen, die Richtung des auf der Reihe 9a gebildeten Bildes entgegengesetzt zu jener des auf der Reihe 9b gebildeten Bildes ist Dielichtempfängereiemente 9_a_i und 9b-u 9,_.?und 96-2, 9,_3 und 9ö_3, und 9₂—t und 9&-< erhalten die gleichen Bilder, wenn die Lichtempfängerelementreihen in Ebenen nung der Lichtempfängerelemente 0,8 Fx DIB beträgt. Diese Bildbewegung tritt für alle den Lichtempfängerelementen zugeführten Lichtstrahlenbündeln auf. Das der Lichtempfängerelementreihe 9a zugeführte Lichtstrahlenbündel ist dem der Lichtempfängerelementreihe 9b zugeführte Lichtstrahlenbündel nur dann gleich, wenn die Scharfeinstellung erhalten wurde. Das heißt die optischen Ausgänge des Lichtempfängerelementpaars 9,-1 und 9*_i sind gleich groß. Darüber hinaus

3ö sind die optischen Ausgänge des Lichtempfängerelementpaars 9,-2 und 96-2, 9,-j und 9b-s, und 9,-4 und 9b t jeweils gleich. Daher ist die Summe der Absolutwerte der Unterschiede zwischen den Ausgangssignalen der Lichtempfängerelementpaare

Σ 19. --9» ,1

gleich null, wobei die Größen der fotoelektrischen Ausgangssignale der Lichtempfängerelemenle in den Lichtempfängerelemenfreihen 9a und 9b jeweils durch 9,-i, 9,-2, 9,-3, 9,-4, 96-1, 9₆-2, 9_&-5 und 9₆-4 dargestellt werden.

F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verarbeitungskreises. Die Differenzbeträge zwischen den Ausgangssignalen der Lichtempfängerelementpaare 9,_i und 96-1, 9,-2 und 96-2, 9,-₃ und 9_ä-j, 9,-4 und 9/J-4 werden jeweils in vier Differentialkreisen 20 erhalten. Die Absolutwerte der Ausgangssignale der Differentialkreise 20 werden jeweils in den Absolutwertkreisen 21 erhalten. Die Ausgangssignale der Absolutwertkreise 21 werden einem Additionskreis 22 zugeführt, durch weichen diese Ausgangssignale addiert werden, wobei die Signale

4

erhalten werden, weiche die Ausgangsgröße der Fokussieningsermittlung darstellen. Ein Wandler 23 wandelt das Ausmaß der Bewegung der Linse in eine elektrische Größe um. Diese elektrische Ausgangsgröße wird in Verbindung mit der vorausgehend erwähnten Ausgangsgröße der Fokussieningsermittlung verwertet Fig.8 ist eine graphische Darstellung, wobei die Ausgangsgrößen, die dem Ausmaß der Linsenbewegung entsprechen, in der horizontalen Achse angegeben sind und die Ausgangsgrößen der Fokussierungsermittlung

des Additionskreises 22 in der vertikalen Achse. Die Ausgangsgrößen der Fokussierungsermittlung der entsprechend dem vorausgehend aufgeführten Fokussiefüngsefrnitllüngspririzip arbeitenden Vorrichtung soll bei richtiger Fokussierung null sein. Jedoch nimmt diese Größe in der Praxis einen in Fig.8 dargestellten Mindestwert an, was durch Rauschen in der Schaltung bedingt ist. In ^cig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 26 die Ausgangslcürve der Fokussierungsermittlung und das Bezugszeichen 27 den Punkt, bei weichem die richtige Fokussierung erhalten wird.

In F i g. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 27 einen Detektorkreis zur Ermittlung des Mindestwerts der Ausgangsgröße der Fokussierungsermittlung. Der Detektorkreis 24 ist derart ausgelegt, daß, wenn die Ausgangsgröße der Fokussierungsermittlung ihren Mindestwert aufweist, daa Ausmaß der Linsenbewegung festgestellt werden kann und die Fokussierungsstellung durch lediglich einmalige Beaufschlagung der Linse ermittelt werden kann. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet eine Anzeigevorrichtung. In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel des Minimumwert-Detektorkreises 24 dargestellt, wobei das Ausgangssignal des Additionskreises 22 der nicht negierten Klemme ( + ) eines Operationsverstärkers OPi zugeführt wird. Weist das Ausgangssignal des Additionskreises 22 den Minimumwert auf, so wird der Ausgang des Operationsverstärkers OPi infolge der Arbeitsweise eines Kondensators Ci, einer Diode D\ und des Operationsverstärkers OPi von einem negativen Pegel in einen positiven negiert. Ein Schalter SW ist vorgesehen, um abhängig vom Beginn der Fokussierungsermittlung zu öffnen. Ein Halbleiterschalter TG gelangt in den leitenden Zustand, wenn das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OPi einen negativen Pegel annimmt und in einen nichtleitenden Zustand, wenn dieses einen positiven Pegel aufweist. Ein Kondensator Ci speichert das Ausgangssignal des Wandlers 23, wenn sich der Halbleiterschalter TG im nichtleitenden Zustand befindet. Ein Operationsverstärker OP₂ wirkt als Trennverstärker gegenüber dem gespeicherten Ausgangssignal des Wandlers 23. Ein Operationsverstärker OPj bildet einen wohlbekannten Koinzidenzkreis, wobei das Ausgangssignal c/es Wandlers 23 mit dem gespeicherten Inhalt des Kondensators 23 verglichen wird und ein Signal in der Anzeigevorrichtung erscheint, welches angibt, ob beide Signale übereinstimmen oder nicht. Die Anzeigevorrichtung 25 ist derart ausgelegt, daß bei richtiger Fokussierung diese nur durch eine Leuchtdiode oder Lampe angezeigt wird, welche im Sucher sichtbar ist. Derartige Anzeigen für eine Blehdenöffriling oder Verschlußgeschwindigkeit sind bekannt. Fall das Ausgangssignal der Anzeigevorrichtung zum Antrieb einer Servovorrichtung verwendet wird, um die Größe der Linsenbewegung zu steuern, kann die Kamera als selbsttätig fokussierende Kamera ausgebil-

det werden.

Die Anordnung und Betriebsweise gemäß der Erfindung haben folgende Vorteile:

Da die Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich die Linse, den Spiegel, die Lichtempfängerelemente und eine einfache elektronische Schaltung umfassen, kann die Vorrichtung mit geringer Größe und kleinem Gewicht gefertigt werden. Darüber hinaus kann die Vorrichtung mit geringem Leistungsverbrauch arbeiten, da die leistungsverbrauchenden Abschnitte klein bemessen sind. Die Ermittlung der Fokussierung erfolgt rasch und die Empfindlichkeit der Ermittlung ist hoch. Dies wird erreicht, weil die Bewegung des Bildes zur Ermittlung der Fokussierung verwendet wird. Ein weiterer Grund liegt darin, daß Silicium-Fotodioden chemische Halbleiter, Ladungsverschiebungselemente oder selbsttätig abtastende Bildfühler als Lichtaufnahmeelemente verwendet werden können. Ferner wird der optische Strahlengang durch den Spiegel geteilt und daher wird ein einfacher Aufbau erhalten und der Verlust an Lichtmenge ist niedrig, wodurch eine hohe Empfindlichkeit der Ermittlung gegeben ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in Verbindung mit optischen Vorrichtungen, wie Vergrößerungsgeräten, Diaprojektoren und Filmprojektoren in gleicher Weise wie mit Kameras verwendet werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Fokussierung einer Linse auf eine Soll-Schärfeebene, mit einer eine Relaislinse aufweisenden Einrichtung, die ein in einer zur Soll-Schärfeebene konjugierten Ebene liegendes Primärbild in zwei identische Sekundärbilder teilt, einem Paar Lichtempfängerelementreihen, die in den Ebenen der Sekundärbilder liegen, und einem Signalverarbeitungskreis, durch welchen die Ausgangssignale der Lichtempfängerelementreihen verglichen werden und ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches angibt, ob die Linse auf den Gegenstand fokussiert ist, wobei die beiden Sekundärbilder in entgegengesetzter Richtung auf den Lichtempfängerelementreihen verschoben werden, falls das Bild fehlfokussiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisch zwischen der Relaislinse (1) und den Bild-Umformungsebenen der Lichtempiängerreihen (9a ; 9b) liegender Spiegel (8) zur Teilung des Primärbildes in zwei Sekundärbiider vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Spiegel (12, 13), der das Primärbild aufnimmt und es zur Relaislinse (1) ablenkt und dabei die Betrachtung des Bildes in einem Kamerasucher (18) ermöglicht

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Blendenöffnung (10) zwischen dem weiteren Spiegel (12,13) und der Relaislinse (1).

4. VorricL.ung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (8) r'nchförmig gestaltet ist.