DE3110296A1

DE3110296A1 - "scharfeinstellungsdetektor"

Info

Publication number: DE3110296A1
Application number: DE19813110296
Authority: DE
Inventors: Toru Isehara Kanagawa Fukuhara; Ken Yokohama Kanagawa Utagawa
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1980-03-18
Filing date: 1981-03-17
Publication date: 1982-01-07
Also published as: US4370551A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Scharfeinstellungsdetektor gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es gab bisher eine optische Einrichtung zum Feststellen der Scharfeinstellung einer einäugigen Spiegelreflexkamera, bei der das durch ein Aufnahmeobjektiv gelangende Licht mittels eines rasch in seine Ruhestellung zurückkehrenden Spiegels aus dem Aufnahmelichtweg gelenkt wurde, wobei, nachdem das aus dem Lichtweg abgelenkte Licht abgebildet wurde, aus diesem Licht durch eine erste und zweite erneut abbildende Linse ein erstes und zweites Bild erhalten wurden. Bei einer derartigen Anordnung sind in der Nähe der Brennebenen der ersten und zweiten erneut abbildenden Linse photoelektrische Wandler angeordnet, und durch die beim Bewegen des Aufnahmeobjektivs entlang der optischen Achse auftretende Bewegung des ersten und zweiten Bildes auf den photoelektrischen Wandlern wird ermittelt, ob sich das Aufnahmeobjektiv in einer einer Scharfeinstellung entsprechenden Stellung befindet oder nicht.

In den Fig. 1 und 2 der beiliegenden Zeichnung ist der oben erläuterte Scharfeinstellungsdetektor einer einäugigen Spiegel-

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reflexkamera veranschaulicht. Das Bezugszeichen L bezeichnet ein Aufnahmeöbjektiv, M einen rasch in seine Ruhelage zurückkehrenden Spiegel, S einen Scharfeinstellungsschirm, der in der Nähe der optischen Achse durchsichtig ist, L1 erneut abbildende Linsen und P photoelektrische Wandler. Das das Objektiv L passierende Licht wird über den schnell bewegbaren Spiegel M auf den.Fokussierschirm S gelenkt. Der Spiegel M befindet sich in Beobachtungsstellung, in den Fig. 1 und 2 jedoch ist der Lichtweg zum besseren Verständnis ausgezeichnet, das Objektiv L, der schnell bewegbare Spiegel M, die erneut abbildenden Linsen L1 und die photoelektriahen Wandler P sind als in einer einzigen Ebene liegend dargestellt. Bei dieser Anordnung wird das durch das Objektiv L gelangende Licht auf der Brennebene des Objektivs (d. h., auf dem Fokussierschirm S) abgebildet, gelangt durch einen in der Mitte des Fokussierschirms S ausgebildeten durchsichtigen Abschnitt und wird über das Paar erneut abbildender Linsen L1 auf die photoelektrischen Wandler P gelenkt, welche den erneut abbildenden Linsen L1 entsprechend zugeordnet sind. Da jeder photoelektrische Wandler P in der Nähe der Brennebene jeder erneut abbildenden Linse L1 angeordnet ist, wird das auf jeden photoelektrischen Wandler gelenkte Licht erneut auf den betreffenden photoelektrischen Wandler abgebildet. Wird das Aufnahmeobjektiv L in Richtung der optischen Achse (d. h. in Richtung z) bewegt, bewegt sich das auf jedem photoelektrischen Wandler P erzeugte

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Bild in Richtung χ auf der Oberfläche des Wandlers P. Eine Detektoranordnung D empfängt die Ausgangssignale der beiden Wandler P und ermittelt die Scharfeinstellungsbedingung des " Aufnahmeobjektivs. Als photoelektrische Wandler können Photodiodenfelder oder dergleichen verwendet werden.

Es sollen nun die Bedingungen erläutert werden, unter denen der Scharfeinstellungsdetektor vorgesehen sein muß. Der Scharfeinstellungsdetektor muß vorgesehen werden, wenn (1) eine hohe Genauigkeit bei der Feststellung gefordert wird, ob Scharfeinstellung vorliegt oder nicht, und wenn (2) auch bei einem Objekt mit geringer Helligkeit der Zustand der Scharfeinstellung ermittelt werden soll.

Bei der oben erläuterten bekannten Anordnung ist die Genauigkeit der Feststellung, ob Scharfeinstellung vorliegt, umso höher, desto größer der öffnungswinkel zwischen der optischen Achse der erneut abbildenden Linsen L1 und der optischen Achse des Aufnahmeobjektivs L ist, d. h., desto größer der Winkel θ gemäß Fig. 1 ist. Dies ist deshalb der Fall, weil, wenn das Aufnahmeobjektiv L um einen vorgegebenen Betrag in Richtung der optischen Achse bewegt wird, das Ausmaß der Bewegung des ersten und zweiten Bildes auf den photoelektrischen Wandlern P größer ist, wenn der Winkel θ größer ist. Außerdem sind, wenn die F-Zahl der erneut abbildenden Linsen L1 kleiner ist, d. h., wenn gemäß Fig. 1 c* größer ist, die Linsen heller und die Aus-

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gangssignale der photoelektrischen Wandler P größer, und daher ist die Erfassung des Zustands der Scharfeinstellung auch bei einem Objekt geringer Helligkeit möglich.

Bei der oben erläuterten bekannten Anordnung jedoch ist es schwierig, den beiden Bedingungen (1) und (2) gleichzeitig zu genügen. D. h., gemäß Fig. 1 und 2 muß selbst der am äußersten Randabschnitt der erneut abbildenden Linse Li einfallende Lichtstrahl 11 ein Lichtstrahl sein, der die Austrittspupille des Objektivs L verlassen hat, und demnach müssen PC , ß und θ folgende Beziehung erfüllen:

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Wenn daher o( groß gewählt wird, um gemäß Bedingung (2) die Lichtdurchlässigkeit der erneut abbildenden Linsen L1 groß zu •machen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, so wird θ klein, und die Bedingung (1) bleibt unberücksichtigt, weil ß bestimmt wurde durch die Größe der Austrittspupille des Objektivs und die Entfernung zwischen dem Objektiv L und dem Fokussierschirm S. Wird θ gemäß Bedingung (1) groß gewählt, v/as in Fig. 2 dargestellt ist, wird « klein, und die Bedingung (2) bleibt unberücksichtigt, weil ß wiederum auf einen vorgegebenen Wert festgelegt wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben aufgezeigten 3/4

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Nachteile zu vermeiden und einen Scharfeinstellungsdetektor anzugeben, der eine hohe Genauigkeit bei dem Ermitteln des Zustande der Scharfeinstellung gewährleistet, und der in der Lage ist, selbst bei Objekten mit geringer Helligkeit den Zustand der Scharfeinstellung festzustellen.

DieseAufgabe wird erfindungsgemäß durch die im' kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Scharfeinstellungsdetektoren gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ,

Fig. 4 eine Ansicht der erneut abbildenden Linsen gemäß Fig.3, betrachtet in Richtung der optischen Achse,

Fig. 5 eine Ansicht der erneut abbildenden Linsen als Projektion aif die Austrittspupillenebene des Objektivs,

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Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 eine Ansicht der erneut abbildenden Linsen gemäß Fig. 6,

Fig. 8 eine Ansicht der erneut abbildenden Linsen als Projektion auf die Austrittspupillenebene des Objektivs gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 und 10 Ansichten ähnlich wie Fig. 7 und 8, jedoch entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 11 ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In den Fig. 3 bis 10 sind ahnliche Teile wie in Fig. 1 und 2 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Im ersten Ausführungsbeispiel weist jede erneut abbildende Linse L2 die Gestalt eines Kreises auf, der an diametral gegenüberliegenden Seiten abgeschnitten ist, wie in Fig. 4 dargestellt ist; die F-Zahl der Linsen in Richtung x gemäß Fig. 3 ist groß, die F-Zahl in Richtung y, d. h., senkrecht zur Richtung x, ist klein. Folglich handelt es sich bei dieser

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Vorrichtung selbst dann, wenn θ auf einen großen Wert eingestellt ist, bei dem auf den.Kantenabschnitt der erneut abbildenden Linse L2 auftreffenden Lichtstrahl 11,um einen solchen Lichtstrahl, der aus der Austrittspupille des Aufnahmeobjektivs L ausgetreten ist. Damit ist die oben erwähnte Bedingung (1) erfüllt.

Andererseits wird die Erfüllung der genannten Bedingung (2) dadurch erreicht, daß die F-Zahl jeder der erneut abbildenden Linsen L2 in Richtung y von vornherein klein gewählt wird, und zwar in einem solchen Maß, daß die Verminderung des Ausgangssignals der photoelektrischen Wandlerelemente, bedingt durch die auf diametral gegenüberliegenden Seiten jeder der erneut abbildenden Linsen L2 vorgesehenen Ausschnitte, praktisch nicht nennenswert ist im Hinblick auf den in Fig. 1 dargestellten Fall. Die allgemeine Bedingung, welche den öffnungswinkel θ und die F-Zahlen der erneut abbildenden Linsen L2 in den Richtungen χ und y festlegt, besteht, wie in Fig. 5 gezeigt ist, darin, daß, wenn die Pupillen der erneut abbildenden Linsen L2 auf die Austrittspupillenebene L¹ des Aufnahmeobjektivs L punktsymmetrisch bezüglich des Brennpunkts S1 des Objektivs L projiziert werden, die projezierten Bilder L¹2 in der Austrittspupillenebene L¹ enthalten sind.

Bei einer zweiten, in den Fig. 6 bis 8 dargestellton Ausfüh-6/7

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rungsform besitzt jede eines Paars erneut abbildender Linsen L3 eine Form, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist. Es handelt sich hierbei um einen Kreis, der an einem Endabschnitt (dem äußeren Endabschnitt) entlang eines Kreisbogens abgeschnitten ist, dessen zugehöriger Kreis seinen Mittelpunkt auf der optischen Achse des Aufnahmeobjektivs L hat. Polglich ist der Winkel CX in Richtung χ gemäß Fig. 6 kleiner als der Winkel «X. in Richtung y senkrecht zur Richtung x, und daher ist die F-Zahl in Richtung χ größer als die F-Zahl in Richtung y. Folglich handelt es sich selbst dann, wenn θ auf einen großen Wert eingestellt wird, bei dem auf den Kantenabschnitt der erneut abbildenden Linse L3 auftreffenden Lichtstrahl 11 um einen Lichtstrahl, der aus der Austrittspupille des Aufnahmeobjektivs L ausgetreten ist, wie man in Fig. 6 sieht. Somit ist die erwähnte Bedingung (2) erfüllt.

Zum Erzielen der genannten Bedingung (2) wird die F"Zähl jeder der erneut abbildenden Linse L3 in Richtung y vorab so klein gemacht, daß die Verminderung des Ausgangssignals der photo-.elektrischen Wandlerelemente, hervorgerufen durch die Tatsache, daß jeder Endabschnitt jeder der erneut abbildenden Linsen L 3 mit einem Ausschnitt versehen ist, im Vergleich zu dem in Fig. 1 dargestellten Fall praktisch vernachlässigbar ist. D. h., die Erhöhung der F-Zahl jeder der erneut abbildenden Linsen L3 in

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Richtung χ kann durch ein Vermindern der F-Zahl in Richtung y kompensiert werden, um dadurch die Verringerung der Ausgangssignale zu minimieren.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 9 dargestellt ist und das eine Verbesserung hinsichtlich des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt, weist jede der erneut abbildenden Linsen L4 eine Form auf, bei der jeweils auf diametral gegenüberliegenden Seiten Teile abgeschnitten sind, und bei dieser Ausführungsform kann die F-Zahl jeder der Linsen L4 in Richtung y im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß Fig. vermindert sein. Folglich ist dieses Ausführungsbeispiel bezüglich der erwähnten Bedingung (2) vorteilhafter.

Die dritte Ausführungsform ist ihrem Aufbau nach der zweiten Ausführungsform vollständig ähnlich, mit der Ausnahme, daß nun die Form der Linsen L4 von der Form der Linsen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel abweicht.

Die allgemeine Bedingung, die den öffnungswinkel θ und die F-Zahlen der erneut abbildenden Linsen L3 und L4 in den Richtungen χ und y festlegt, besteht darin, daß, wenn gemäß Fig. und 10 die Pupillen der erneut abbildenden Linsen L3 und L4 auf die Austrittspupillenebene L¹ des Aufnahmeobjektivs L punktsymmetrisch bezüglich des Brennpunkts S1 des Objektivs L

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projiziert werden, die projezierten Bilder L¹3 und L¹4 in der Austrittspupille L¹ enthalten sind.

Die bisher beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele, bei denen die Hauptebene jeder erneut abbildenden Linse und die Lichtempfangsfläche jedes photoelektrischen Wandlers vollständig parallel sind. Folglich stimmt die Richtung x, in der sich das Bild auf jedem photoelektrischen Wandler P bewegt, mit der Richtung χ überein, in der die F-Zahl jeder erneut abbildenden Linse erhöht wird. Jedoch braucht die Richtung x, in der sich das Bild auf jedem photoelektrischen Wandler P bewegt, nicht stets mit der Richtung zusammenzufallen, in der die F-Zahl jeder erneut abbildenden Linse erhöht wird. Fig. 11 zeigt eine vierte Ausführungsform, die diesem Umstand Rechnung trägt. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, daß die erneut abbildenden Linsen L2 nach dem ersten Ausführungsbeispiel· nunmehr geneigt angeordnet sind.

Gemäß Fig. 11 ist jede erneut abbildende Linse L5 mit ihrer Hauptebene senkrecht zu dem Lichtstrahl 10 angeordnet, und je-^: der photoelektrische Wandler P ist mit seiner Lichtempfangsfläche senkrecht zur optischen Achse des Aufnahmeobjektivs L angeordnet. Folglich liegen die Ilauptebene jeder erneut abbildenden Linse L5 und die Lichtempfangsfläche jedes photoelektri-

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sehen Wandlers nicht vollständig parallel. D. h., die Richtung x, in der sich das Bild auf jedem photoelektrischen Wandler P bewegt, fällt nicht vollständig mit der Richtung x¹ zusammen, in welcher die F-Zahl jeder erneut abbildenden Linse erhöht wird. Selbst eine derartige Ausgestaltung brinat in praxi keine Schwierigkeiten mit sich. Bei dieser Ausführungsform liegt die Mitte der Lichtempfanqsflache jedes photoelektrischen Wandlers P am Brennpunkt der jeweiligen erneut abbildenden Linse L5. Wie oben beschrieben wurde, brauchen bei der vorliegenden Erfindung die Richtung x, in der sich das Bild auf jedem photoelektrischen Wandler P bewegt, und die Richtung, in der die F-Zahl jeder erneut abbildenden Linse erhöht wird, nicht vollständig zusammenzufallen, sie müssen lediglich im wesentlichen übereinstimmen.

Die Fig. 3, 6 und 11 zeigen die jeweiligen Anordnungen mit eingezeichneten Lichtwegen. Wenn ein derartiges optisches System jedoch tatsächlich in eine Kamera oder dergleichen eingebaut wird, würden zweckmäigerweise Spiegel oder dergleichen zwischen der Brennebene des Objektivs und den photoelektrischen Wandlern angeordnet werden, um den Lichtweg umzulenken und den zur Verfügung stehenden Raum wirksam auszunutzen. Jedoch umfaßt die vorliegende Erfindung auch einen solchen Fall, wenn der Aufbau so gewählt ist, daß der erfindungsgemäße Lichtweg erhalten wird.

Bei der vorliegenden Erfindung entstehen auch dann keine Schwierigkeiten, wenn eine (nicht gezeigte) Feldlinse in der Mitte dos FQkur;s:i.orr.chirms s angeordnet wird, foils dar. projizierte Bild, welches erhalten wird, wenn die Pupille jeder dor t-rnout abbildenden Linsen unter dem Einfluß der Brechung der Feldlinse zuzüglich zu dem Brennpunkt S1 des Objektivs auf die Austrittspupillenebene projiziert wird, nämlich das Bild, welches durch die an der Stelle S1 liegende Feldlinse projiziert wird, in der Austrittspupille des Objektivs enthalten ist.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird das durch das Objektiv L gelangende Licht auf die erneut abbildenden Linsen L2, L3, L4 und LS gerichtet, es ist jedoch außerdem möglich, daß das durch eine andere Objektivlinse als dan Objektiv L gelangende Licht auf die erneut abbildenden Linsen L2, L3, L4 und L5 gelenkt wird, und die.einer Scharfeinstellung entsprechende Stellung dieser anderen Objektivlinse wird durch dlo Bewegung dc;r anderen Objektivlinse in Richtung dor optischen Achse ermittelt, und das Erfassungssignal wird dazu herangezogen, das Aufnahmeobjektiv L in eine Stellung zu bringen, die der Scharfeinstellung entspricht.

Die photoelektrischen Wandler P brauchen nicht genau an den

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Brennpunktstellen der erneut abbildenden Linsen L2, L3/ L4 und L5 angeordnet zu sein, sie können auch in der Nähe der Brennpunktstellen liegen.

Wie oben erläutert wurde, erfüllt die erfindungsgemäße Vorrichtung die eingangs erläuterten Bedingungen (1) und (2), d. h. die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt eine hohe Genauigkeit bei der Erfassung des Zustands der Scharfeinstelluna und ist dennoch in der Lage, auch bei Objekten geringer Helligkeit die Scharfeinstellungsbedingung zu erfassen.

Claims

Patentansprüche

1. Scharfeinstellungsdetektor, mit einem Objektiv, einem Paar erneut abbildender Linsen zum Empfangen des von dem Objektiv abgebildeten Lichts und zum Erzeugen eines ersten und zweiten Bildes, einem Paar von photoelektrischen Scharfeinstellungsdetektorwandlern, die in der Nähe der Brennebenen der erneut abbildenden Linsen angeordnet sind und derart ausgebildet sind, daß sie photoelektrische Ausgangssignale erzeugen, die den Stellungsänderungen des ersten und zweiten Bildes entsprechen, welche auf den photoelektrischen Wandlern dadurch hervorgerufen werden, daß sich das Objektiv in Richtung der optischen Achse bewegt, und einer Detektoranordnung zum Empfangen der Ausgangssignale der photoelektrischen Wandler und zum Ermitteln, ob das Objektiv scharfeingestellt ist oder nicht, dadurch gekennzeichnet , daß das Paar erneut abbildender Linsen (L-, L_, L., L₁.) derart vorgesehen ist, daß die

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F-Zahl jeder dieser Linsen in einer zur Bewegungsrichtung des durch sie erzeugten Bildes senkrechten Richtung kleiner ist als die F'-Zahl derselben Linse in Bewegungsrichtung desselben Bildes, das auf den photoelektrischen Wandlern (P) die Stellung ändert.

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2. Scharfeinstellungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Paar erneut abbildender Linsen hinsichtlich der Form derart festgelegt ist, daß, wenn das Paar erneut abbildender Linsen auf die Austrittspupillenebene des Objektivs (L) bezüglich des Brennpunkts des Objektivs projiziert wird, die projizierten Bilder in der Austrittspupille enthalten sind.

3. Scharfeinstellungsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede der erneut abbildenden Linsen (L,, L.) eine solche Form aufweist, daß der Außenumfang des projizierten Bildes ein Kreisbogen ist, dessen Mittelpunkt in der optischen Achse des Objektivs (L) liegt.

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