DE3242636A1

DE3242636A1 - Einrichtung zur feststellung der scharfeinstellung

Info

Publication number: DE3242636A1
Application number: DE19823242636
Authority: DE
Inventors: Yosuke Kawasaki Kanagawa Kusaka; Jun Chofu Tokyo Shimomura
Original assignee: Nippon Kogaku Tokyo KK; Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1981-11-19
Filing date: 1982-11-18
Publication date: 1983-05-26
Also published as: US4644148A; JPS5887512A; JPH0551883B2

Description

NACHQEREtCHT

Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung

Be sehreIbung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung/ wie sie für eine Kamera oder ein ähnliches optisches Instrument eingesetzt werden kann.

In der US-PS 4 185 191 wird eine Einrichtung zur Ermittlung der Scharfeinstellung beschrieben, bei der zwei Abbildungen eines Objektes durch zwei Lichtstrahlen ge-15

bildet werden, die zwei verschiedene optische Strahlengänge durchlaufen; diese Abbildungen des Objektes werden durch mehrere Gruppen von Lichtempfangselementen empfangen und in elektrische Bildsignale für das Objekt umgewandelt;

der Abstand zu dem Objekt und damit die Scharfeinstellung 20

des Bildaufnahmeobjektivs werden aus dem Ausmaß der relativen Ablenkung bzw. Abweichung zwischen den beiden Objekt., bildsignalen ermittelt.

Die herkömmliche Einrichtung zur Feststellung der Scharf-25

einstellung dieses Typs hat jedoch den Nachteil, daß die Ermittlung der Scharfeinstellung unmöglich und damit die falsche Scharfeinstellung ermittelt wird, wenn die Abbildung des Objektes viele hohe Ortsfrequenzkomponenten enthält.

Die vorliegende Erfindung soll deshalb eine Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung schaffen, mit der die Scharfeinstellung sogar dann mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann, wenn die Abbildung des Objektes viele hohe Ortsfrequenzkomponenten enthält.

Dies wird erf.indungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.

.5·

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Aufbau eines herkömmlichen optischen 10

Systems zur Feststellung der Scharfeinstellung,

Fig. 2 bis 5C

die Ortsabtastung der Abbildung des Objektes

der Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung nach Fig. 1 durch die Ortsfrequenzfläche,

Fig. 6 das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung, 20

Fig. 7 bis

die Raum- bzw. Ortsabtastung der Abbildung des Objektes bei der Einrichtung zur Feststellung

der Scharfeinstellung nach der vorliegenden

Erfindung durch die Örtsfrequenz-Fläche,

Fig. 14 bis

die Bedingung für die Feststellung der Scharfeinstellung bei einer Ausfuhrungsform der

vorliegenden Erfindung und

Fig. 20 und

eine weitere Ausführungsform der vorliegenden

Erfindung. 35

ι .6.

Figur 1 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Einrichtung dieses Typs für eine einäugige Spiegelreflexkamera, wie sie in der US-PS 4 185 191 beschrieben wird.

Diese Einrichtung ist so ausgelegt, daß die Lichtstrahlen von zv/ei Flächen 1A und 1B in einer Austrittspupillenebene 1 eines Bildaufnahmeobjektivs (des üblichen Objektivs der Kamera) 5, die symmetrisch in Bezug auf die optische Achse sind, durch eine Gruppe 3 von kleinen sphärischen Linsen, die in einer zu der Filmoberfläche äquivalenten Ebene 2 >t- angeordnet sind, auf zwei Gruppen 4 von selbst abtastenden, photoelektrischen Elementen fallen, wie beispielsweise ladungsgekoppelte Einrichtungen aufweisende Bildsensoren oder 15

MOS-Bildsensoren; die Scharfeinstellung wird aus der Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen dieser Gruppen von photoelektrischen Elementen ermittelt. Die Lichtstrahlen von der Fläche 1A der Austrittspupille fallen auf die Gruppe A (A_n...Ai...An) von photoelektrischen Elementen, während °

die Lichtstrahlen von der Fläche 1B der Austrittspupille auf die Gruppe B (B_Q...Bi...Bn) von photoelektrischen Elementen fallen; deshalb ist das Ausgangssignal jeder Gruppe von photoelektrischen Elementen ein Signal, welches

die Abbildung des Objektes darstellt, die durch das von V 25

der entsprechenden Fläche der Austrittspupille kommende Licht gebildet wird. Die benachbarten photoelektrischen Elemente jeder Gruppe A und B sind in einem Abstand Δχ angeordnet. Bei dem in Figur 1 dargestellten Zustand der Scharfeinstellung fallen die beiden Abbildungen der Objekte, die durch die beiden Flächen der Austrittspupille an einer zu der Filmoberfläche äquivalenten Stelle 2 erzeugt werden, miteinander auf einer Ebene zusammen, die senkrecht zur optischen Achse verläuft.Dementsprechend stimmen auch das

Ausgangssignal der Gruppe A von photoelektrischen Elementen 35

und das Ausgangssignal der Gruppe B von photoelektrischen Elementen überein, so daß zwischen ihnen keine Abweichung auftritt.

— A- —

.7,

Bei der "hinteren Scharfeinstellung" stimmen die beiden Abbildungen des Objektes, die durch die beiden Flächen der AustrittspupiLIe erzeugt werden, an einer Stelle überein, die von der Ebene 2 zu den Gruppen 4 von photoelektrischen Elementen in Richtung der optischen Achse hin verschoben sind, so daß eine Abweichung auf der Ebene 2 auftritt-

Dementsprechend wird eine Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal der Gruppe A von photoelektrischen Elementen und dem Ausgangssignal der Gruppe B von photoelektrischen Elementen erzeugt.

Bei der "vorderen Scharfeinstellung" stimmen die beiden Abbildungen des Objektes, die durch die beiden Flächen der Austrittspupille erzeugt werden, an einer Stelle überein, die von der Ebene 2 zum Objekt hin in Richtung der optischen Achse verschoben ist, so daß eine Abweichung

von der Ebene 2 in einer Richtung erzeugt wird_F die ent-20

gegengesetzt zu dem Fall der hinteren Scharfeinstellung ist.

Dementsprechend wird zwischen den Ausgangssignalen der Gruppen A und B von photoelektrischen Elementen eine Phasendifferenz gebildet, die entgegengesetzt zu dem Fall der hinteren Scharfeinstellung ist.

Nimmt man nun an, daß f(x) nach Figur 2 die Orts- bzw. Raumverteilung der Abbildungen des Objektes auf den Licht-

empfangsoberflächen der Gruppen 4 von photoelektrischen Elementen nach Fig. 1 und F («J) nach Fig. 3 die Orts- bzw. Raumfrequenz-Verteilung der Abbildung des Objektes entsprechend der Fourier-transformierten f(x) ist, so wird

die diskrete Raumverteilung g(x) der Abbildung des Objektes, 35

die räumlich durch die Gruppe von Lichtempfangselementen in einem Intervall Δχ abgetastet wird, ein Aggregat bzw.

eine Gruppierung von Säulen, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Ortsfrequenzverteilung G (U)) ist das Ergebnis der Abtastung der ursprünglichen Abbildung f (x) des Objektes in einem IntervalΛ* und ist deshalb gleich der Summe der zusammenaddierten Ortsfrequenzverteilungen F bei einer Verschi
tung der U) Achse.

bei einer Verschiebung um das Intervall A^ = — in RichDies ist die mit durchgezogenen Linien angedeutete Kurve nach Fig. SA, bei der es sich um ein Eingangssignal handelt, das sich beträchtlich von der Kurve für F ((d) nach Fig. unterscheiden kann; es läßt sich deshalb erkennen, daß dieses Signal falsche Informationen über das Objekt erzeugen kann. Der schraffierte Bereich in Fig. 5A zeigt den überlappenden Bereich der Kurven, die die verschiedenen Werte F (u)), jeweils benachbart zueinander im Abstand Δul darstellen, d.h., um das Intervall Δ ίθ in Richtung der CO Achse verschoben.

20

Die Ortsfrequenzverteilung F ((*)) der Abbildung f (x) des Objektes ist bilateral symmetrisch in Bezug auf den Ursprung; wenn also die Ortsfrequenzverteilung F(uD) der Abbildung des Objektes keine Ortsfrequenzkomponente ent-Hj₁.' 25 hält, die höher als die Ortsfrequenz A(a)/2 ist, also die Hälfte des Intervalls Δίο , so wird kein überlappender Bereich erzeugt, wie in Fig. 5B dargestellt ist, so daß in einem Bereich, in dem die Ortsfrequenz \u)\ ^ Ap ist, die Ortsfrequenzverteilung F ( cO) der ursprünglichen Abbildung des Objektes und die Ortsfrequenz G ((J) der abgetasteten Abbildung des Objektes übereinstimmen und deshalb die Feststellung der Scharfeinstellung nicht unnötig beeinflussen.

Wenn jedoch die Ortsfrequenzverteilung F (4J) der ursprünglichen Abbildung des Objektes einen großen Anteil an Orts-

frequenzkomponenten enthält, die höher als die Ortsfrequenz Δϋ)/2 ist, wird der überlappende Bereich groß, wie in Fig. 5C zu erkennen ist, so daß sich die Ortsfrequenzverteilung G ((J) der abgetasteten Abbildung des Objektes von der Ortsfrequenzverteilung F ( ul>) der ursprünglichen Objektabbildung unterscheidet und deshalb die Ermittlung der Scharfeinstellung ungünstig beeinflußt, wodurch wiederum die Genauigkeit der Ermittlung der Scharfeinstellung verringert wird.

Im folgenden soll das Prinzip beschrieben werden, mit dem hohen Ortsfrequenzkomponenteh eliminiert und damit die in Fig. 5B dargestellte Ortsfrequenzverteilung erhalten wird. Fig. 6 zeigt die Bedingung, bei der das Aufnahmeobjektiv 5 die Abbildung des Objektes auf der Ebene 2 erzeugt, die äquivalent zu der Filmoberfläche ist» nämlich den Zustand der Scharfeinstellung.

In diesem Zustand wird die Abbildung auf eine Ebene 10 betrachtet, die um die Strecke ·<£ von der zu der Filmoberfläche entfernten Ebene 2 in Richtung der optischen Achse entfernt ist; nimmt man an, daß daß sich das Objekt an dem Punkt P befindet, so wird die Abbildung des Objektes auf der Ebene 10 unscharf in Form einer Scheibe, deren Radius näherungsweise R ist. Die Ortsverteilung h (x) der Abbildung des Objektes auf dieser Ebene 10 hat näherungsweise die in Fig. 7 dargestellte Form.

Die Übertragungsfunktion der Ortsfrequenz (die im folgenden als OTF bezeichnet werden ^oll) entsprechend der Fouriertransformation von h (x) für den Fall, daß eine solche Unscharfe auf der Ebene 10 erzeugt wird, hat einen Hauptpeak 11 bei der Frequenz Null und nimmt in Form einer gedämpften Schwingung zu hohen Frequenzen hin ab, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Dieser Kurvenverlauf wird als Hi U)) bezeichnet.

-r-

Wenn der Radius der scheibenförmigen, unscharfen Abbildung relativ zu der punktförmigen Abbildung mit R bezeichnet wird, so wird die Frequenz U) ,, bei der R (tu) zu Null wird, näherungsweise durch die folgende Gleichung gegeben.

ω = 3.83/(2ir κ R) (1)

^c ι

Wenn die Ortsverteilung auf der Ebene 10 der Objektabbilist/ dung, die keine punktförmige Abbildung mit d(x) bezeichnet wird, so läßt sich die Beziehung zwischen d(x), f (x) und h(x) durch die folgende Gleichung in Form eines Faltungsintegrals darstellen:

OO

. d(x) = / f(x')*h(x - x')dx· . (2)

-CO

Nimmt man an, daß die Ortsfrequenzverteilung der Abbildung des Objektes ohne Unscharfe F( ti>) ist, wie in Fig. 3 darge stellt, ist, daß die OTF bei einer Unscharfe auf der Ebene -jo durch H (LO) ausgedrückt werden kann, wie in Fig. 8 dar gestellt ist, und daß die Ortsfrequenzverteilung der Abbildung des Objektes bei einer Unscharfe auf der Ebene 10 durch die Fourier-Transformation von d(x), nämlich durch D(OJ) dargestellt wird, so laßt sich dies als die folgende Gleichung (3) aus der Gleichung (2) ausdrücken, wobei Ώ{ι*)) die in Fig. 9 gezeigte Form hat.

( = ρ_{(ω) x Η(ω)}

Sogar dann, wenn die Ortsfrequenzverteilung F(tu) der Abbildung des Objektes einen hohen Anteil an hohen Ortsfrequenzkomponenten hat, wie in Fig. 3 zu erkennen ist, wird sie mit H(O)) multipliziert, wie in Fig. 8 dargestellt ist, so daß die hohen Frequenzkomponenten, die höher als die Frequenz (ύ sind, im wesentlichen durch die Multiplikation von Gleichung (3) abgeschnitten werden und die Orts-

-4-

frequenzverteilung D ( <ύ) der so synthetisierten Abbildung des Objektes eine Form annimmt, die im wesentlichen keine hochfrequenten Komponenten enthält, die höher als (O sind, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Wenn diese unscharfe Abbildung des Objektes räumlich im Abstand ^ χ durch die Gruppen von photoelektrischen Wandlern abgetastet und in ein diskretes Signal für die Abbildung des Objektes umgewandelt wird, wie in Fig. 10 durch die durchgezogene Linie angedeutet ist, so wird die abgetastete, diskrete Ortsfrequenzverteilung B (ui) dieser Abbildung des Objektes gleich den Ortsfrequenzverteilungen D (cc?) der unscharfen Abbildung des Objektes, die in Fig. 10 durch die gestrichelten Linien angedeutet und unter Verschiebung bei jedem Intervall νοηΔίϋ = τ— , wie dargestellt, zusammenaddiert sind.

In Fig. 10 ist die Frequenz 0) aufgrund der Unscharfe gleich⁰ der Hälfte des Intervalls Δ uJ, d.h. Αθ)/2 gemacht? deshalb tritt sogar dann keine Uberdeckung der Ortsfrequenzverteilungen FCiU), wie in Fig. 5A durch die Schraffierung angedeutet ist, auf, wenn die Ortsfrequenzverteilungen D(CJ) unter Verschiebung bei jedem Intervall Δ<ΰ zusammenaddiert werden.

Dementsprechend fallen in einer Fläche, bei der die Ortsfrequenz /üjf < ^H* ist, die Ortsfrequenzverteilung Ό (tu) der Abbildung des Objektes bei Unscharfe und die Ortsfrequenzverteilung B(α)) der Abbildung des Objektes, die mit dem IntervallΔ* abgetastet wird, zusammen und beeinflussen die Ermittlung der Scharfeinstellung nicht ungünstig. Im allgemeinen wird der Radius R durch geeignete Auswahl von .-£ ausgewählt, wie man aus der Gleichung (1) erkennen kann; deshalb kann die auf die Unscharfe zurückzuführende Frequenz lü (siehe Fig. 8 und 9) auf einen geeigneten Wert gebracht werden; wenn die Frequenz iQ

BAD ORIGiMAL

j in entsprechender Weise ausgewählt wird, ist es möglich,

! den Bereich zu verringern oder gar zu eliminieren, in dem

die Ortsfrequenzverteilungen einander entsprechend dem Bereich überlappen, der in Fig,. 5A durch die Schraffierung angedeutet ist.

Wenn die Frequenz u) so ausgewählt wird, daß sie im wesentliehen

10

ω = Δω/2 = 1/{2Δχ) (4)

beträgt, wie in Fig. 10 dargestellt ist, so läßt sich erkennen, daß sich der Einfluß des Überlappens eliminieren läßt und die Seite niedriger Frequenzen kaum beeinflußt wird.

Wenn nun Δα? ein Intervall ist, das durch das Abtastintervall Δ χ festgelegt wird, und die Frequenz ^J so ausgewählt wird, da.& Δίύ/2 < (JÜ_V < Abgilt, wie in Fig. 11 gezeigt ist, so läßt sich erkennen, daß die Ortsfrequenzverteilungen O(OO), die unter Verschiebung um das Intervall Δ&3 auf der Ct) Achse angeordnet sind_f einander noch überlappen, wie durch Schraffierung angedeutet ist.

25

Fig. 12 zeigt, daß die oben beschriebene Überlappung für den Fall verschwindet, daß die Frequenz iO gleich «jf ·= Δ<ϋ/2 ist.

Weiterhin kann man aus Fig. 13 ableiten, daß für den Fall der Gültigkeit folgender Beziehung für die Frequenz £<J 0 < cu_c < &ü)/2 die oben beschriebene Überlappung im wesentlichen eliminiert ist; im Vergleich mit dem Fall nach Fig. 12 wird jedoch die Ortsfrequenzverteilung D (&}) auf der Seite niedriger Frequenzen verringert, so daß ein unerwünschter Einfluß auf die Seite niedriger Frequenzen ausgeübt wird.

- ve -

ι ' ./3·

Im folgenden soll eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung nach der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, bei der das oben erläuterte Prinzip angewandt wird.

Die Figuren 14, 16 und 18 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,, bei der die Gruppe 3 von kleinen, sphärischen Linsen, die in Verbindung mit Figur 1 beschrieben wurde, in einer Ebene 10 angeordnet ist, die um die Strecke JZ in der Richtung der optischen Achse von der Ebene 2 entfernt ist, die zur Filmoberfläche äquivalent ist.

Wenn das Bildaufnahmeobjektiv relativ zu der zur Filmoberfläche äquivalenten Ebene 2 scharf eingestellt bzw. fokussiert ist , sind die beiden Abbildungen des Objektes, die an der Stelle 10 der Gruppe von kleinen, sphärischen Linsen durch die beiden Flächen der Austrittspupille erzeugt werden (siehe Fig. 14) unscharf, so daß gleichzeitig eine Abweichung zwischen diesen Abbildungen auftritt. Dementsprechend (siehe Fig. 15) entsteht eine Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal der Gruppe A von photoelektri sehen Elementen und dem Ausgangssignal der Gruppe B von photoelektrischen Elementen. Gemäß Fig. 14 liegt die Gruppe von kleinen, sphärischen Linsen hinter der zu der Filmoberfläche äquivalenten Ebene 2; wenn also das Vorzeichen der Phasendifferenz bestimmt wird, wobei das Ausgangssig nal der Gruppe A von photoelektrischen Elementen als Bezugsgröße dient, so ist das Vorzeichen der nun auftretenden Phasendifferenz <£, minus.

Wenn das Aufnahmeobjektiv auf den hinteren Brennpunkt eingestellt ist, wie in Fig. 16 angedeutet ist, so sind die beiden Abbildungen des Objektes unscharf; gleichzeitig wird eine Abweichung zwischen ihren Lagen erzeugt. Dementsprechend (siehe Fig. 17) entsteht beispielsweise eine Phasen-

- χι ·Α· "

differenz φ ₁ zwischen dem Ausgangssignal der Gruppe A von photoelektrischen Elementen und dem Ausgangssignal der Gruppe B von photoelektrischen Elementen. Das Vorzeichen der Phasendifferenz wird jedoch durch die Phasendifferenz φ ₀ und das Ausmaß der hinteren Scharfeinstellung varriert.

Wenn das Bildaufnahmeobjektiv auf einen Punkt scharfeingestellt ist, der sich vor der ausgewählten Ebene befindet (siehe Fig. 18), sind die beiden Abbildungen des Objektes unscharf; gleichzeitig entsteht zwischen ihren Lagen eine größere Abweichung von den abweichenden Positionen der beiden Abbildungen des Objektes bei der Scharfeinstellung in einer Richtung, die entgegengesetzt zu der Richtung der Abweichung bei der hinteren Scharfeinstellung ist. Dementsprechend (siehe Fig. 19) wird eine größere Phasendifferenz (^₂ ^des gleichen Vorzeichens wie die Phasendifferenz bei der Scharfeinstellung zwischen dem Ausgangssignal der Gruppe A von photoelektrischen Elementen und dem Ausgangssignal der Gruppe B von photoelektrischen Elementen erzeugt.

Wenn die anfängliche Phasendifferenz φ _Q bei der Scharfeinstellung vorher gespeichert worden ist und die anfängliche Phasendifferenz Φ _Q von der Phasendifferenz φ subtrahiert wird, die bei jeder Fokussierung ermittelt wird, um eine neue Phasendifferenz φ' = <j> - φ _Q zu finden, so können die verschiedenen Einstellzustände, wie beispielsweise die vordere Scharfeinstellung, die hintere Scharfeinstellung und die korrekte Scharfeinstellung, voneinander unterschieden werden, indem das Vorzeichen der neuen Phasendifferenz φ ' durch Verwendung eines Verfahrens überprüft wird, das dem Prinzip der Ermittlung der Scharfeinstellung bei herkömmlichen Geräten ähnelt, wie sie in Verbindung mit den Figuren 1 bis 5C beschrieben wurden. Wenn

- γι -

der Absolutbetrag der Abweichung von der Scharfeinstellung mit Hilfe der absoluten Größe von ψ ermittelt werden kann, läßt sich die richtige Lage der korrekten Scharfeinstellung aus dem Ausmaß der Abweichung zwischen den beiden Abbildungen des Objektes ableiten.

Gemäß Fig. 14 ist es zweckmäßig, daß die Strecke <€ , um die die Gruppe 3 von kleinen, spährischen Linsen in Richtung der optischen Achse von der zu der Filmoberfläche äquivalenten Ebene 2 verschoben wird, wie folgt festgelegt wird: Es soll angenommen werden, daß der Abstand zwischen der Austrittspupillenebene 1 des Bildaufnahmeobjektivs und der Filmoberfläche oder der dazu äquivalenten Ebene 2d beträgt und daß die Elemente Ai und Bi der Gruppen A und B von Lichtempfangselementen die Lichtstrahlen empfangen, welche Flächen mit dem Radius R₁ passieren; diese Flächen sind an den Punkten 1A und 1B auf der Austrittspupillenebene

1 zentriert. Zu diesem Zeitpunkt stellt bei dem Zustand, bei dem das Objekt, nämlich eine punktförmige Abbildung, in entsprechender Weise auf die zu der Filmoberfläche äquivalente Ebene 2 abgebildet wird, nämlich bei der korrekten -Scharfeinstellung, die punktförmige Abbildung eine unscharfe Abbildung in Form einer Scheibe mit dem Radius R₂ auf jeder Gruppe A, B von Lichtempfangselementen in der Ebene fest, die in Richtung der optischen Achse den Abstand Z von der zu der Filmoberfläche äquivalenten Ebene

2 hat. Hierbei ist R₁ der Radius, der sich ergibt, wenn die Abbildung der Lichtempfangsoberfläche eines photoelektrischen Elementes in der Gruppe 4 von photoelektrischen Elementen durch die Gruppe 2 von kleinen, sphärischen Linsen (siehe Fig. 1) auf der Austrittspupillenebene erzeugt wird.

Der Radius R₂ ist durch die folgende Gleichung gegeben:

- νί-

. /Kd -

R₂ ^x^/d (5)

Aus den Gleichungen (1) und (3) ergibt sich also folgendes: Wenn der Abtastabstand ^ ^χ iro wesentlichen gleich dem Steigung sintervall der kleinen, sphärischen Linsen ist, und zwar an der Struktur nach Fig. 14 gesehen, so kann der Einfluß des Uberlappens der Orbsfrequenzverteilungen der Abbildung des Objektes durch Abtastung aufgehoben werden, indem die Abweichungsstrecke £ in Richtung der optischen Achse von der Ebene 2 zu

_£ . 3.83 χ Ax χ d

TT X R-.

gemacht wird.

Eine weitere Ausführungsforni der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 20 und 21 erläutert. Das in den Figuren 20 und 21 dargestellte Verfahren zur Feststellung der Scharfeinstellung unterscheidet sich mehr oder weniger von der bisher beschriebenen Ausführungsform. Eine Feldlinse 6 ist auf der festen Brennebene eines Objektivs 5 oder einer dazu äquivalenten Ebene 2 vorgesehen. Gruppen 4A und 4B von photoelektrischen Elementen sind an Stellen angeordnet, die in Bezug auf die Abbildungslinsen 7 und 8 konjugiert zu der Feldlinse 6, nämlich zu der festen Brennebene des Objektivs 5 oder der dazu äquivalenten Ebene 2 sind. Bei einem solchen System zur Feststellung der Scharfeinstellung wird die korrekte Fokussierung auf folgende Weise ermittelt: Die Phasen der Ausgangssignale der Gruppen 4A und 4B von photoelektrischen Elementen stimmen überein, wenn das Objektiv 5 die Abbildung des Objektes auf der festen Brennebene 2 erzeugt, d.h., wenn das Objektiv scharf eingestellt ist. Als nächstes erzeugen die Phasen der Ausgangssignale der Gruppen 4A und 4B von photoelektrischen Elementen eine Abweichung, wenn die Abbildung

des Objektes von dem Objektiv 5 vor oder hinter der festen Brennebene 2 erzeugt wird, d.h., wenn das Objektiv sich im Zustand der vorderen Scharfeinstellung oder der hinteren Scharfeinstellung befindet.

Die Gruppen 4A und 4B von photoelektrischen Elementen verwenden für die Ermittlung der Scharfeinstellung die Lichtstrahlen, welche die Flächen 1A und 1B passieren, auf welche die Formen der Abbildungslinsen 7 und 8 durch die Feldlinse 6 projiziert werden. Die Feldlinse 6 ist üblicherweise so ausgelegt, daß sich diese Flächen auf der oder in der Nahe der Austrittspupillenebene des Objektivs 5 befinden.

Fig. 21 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Prinzip der vorliegenden Erfindung bei der oben beschriebenen Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung angewandt wird.

Die Einrichtung nach Fig. 21 befindet sich in einem Zustand, bei dem das optische System für die Feststellung der Scharfeinstellung aus der Feldlinse 6, den Abbildungslinsen 7, 8 und den Gruppen 4A, 4B aus photoelektrischen Elementen (siehe Fig. 20) parallel aus dem Zustand nach Fig. 20 um eine Strecke Z hinter die feste Brennebene verschoben worden ist. Wenn die Flächen 1A und 1B auf der Austrittspupillenebene durch einen Kreis mit dem Radius R₁ angenähert werden und der Abstand zwischen der Austritts pupillenebene und der festen Brennebene 2 durch d ausgedrückt wird, so ist der Radius der Unscharfe relativ zu der punktförmigen Abbildung, die auf einer Ebene 9 im Abstand & von der festen Brennebene 2 durch den die Flächen 1A und 1B auf der Austrittspupillenebene während der korrekten Scharfeinstellung passierenden Lichtstrahl erzeugt wird, gegeben durch:

R2 - Rl χ ~

wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen.

Im Vergleich mit den herkömmlichen Einrichtungen zur Ermittlung der Scharfeinstellung hat die Einrichtung zur Ermittlung der Scharfeinstellung nach der vorliegenden Erfindung, wie sie in Verbindung mit den Figuren 14 oder

ι
21 beschrieben wurde, die folgenden wesentlichen Vorteile:

Bei der herkömmlichen Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung wird die Abtastung durch die photoelektrischen Wandler auf zwei relativ scharfen Abbildungen des Objektes in der Nähe der korrekten Scharfeinstellung durchgeführt, wodurch die relative Abweichung der beiden Objektabbildungssignale festgestellt wird; wenn also die Abbildung des Objektes einen hohen Anteil an hohen Ortsfrequenzkomponenten enthält, so besteht der Nachteil, wie oben er>wähnt wurde,daß in der Nähe der korrekten Scharfeinstellung eine falsche Scharfeinstellung ermittelt wird, oder die Genauigkeit der Ermittlung der Scharfeinstellung unter dem Einfluß des Uberlappens der Ortsfrequenzverteilungen leidet. Im Gegensatz hierzu bietet die Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung nach der vorliegenden Erfindung den Vorteil, daß sogar dann, wenn die Abbildung des Objektes viele hohe Ortsfrequenzkomponenten enthält, die hohen Ortsfrequenzkomponenten effektiv abgeschnitten werden, wodurch der Einfluß des Überlappens der Ortsfrequenz-Verteilungen eliminiert wird und die Scharfeinstellung mit hoher Stabilität und Genauigkeit auch in der Nähe der korrekten Scharfeinstellung ermittelt werden kann.

Außerdem benötigt die Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung nach der vorliegenden Erfindung zu diesem Zweck keine kostspieligen Bauteile, wie beispielsweise von speziellen Filtern für hohe Ortsfrequenzen, die in dem Strahlengang angeordnet werden müssen. Wenn weiterhin der

- νί-

Abstand £ in geeigneter Weise ausgewählt wird, lassen sich auch in gewünschter Weise die Gruppen von photoelektrischen Wandlern, die für die Ermittlung der Scharfeinstellung be-5 nötigt werden, an einer ausreichend tiefen Stelle im Boden des Spiegelkastens einer Kamera installieren, so daß der Aufnahmelichtstrahl nicht beeinträchtigt wird.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung mit einem .optischen Abbildungssystem zur Erzeugung einer Abbildung eines Objektes auf einer vorgegebenen Ebene, mit einer lichtempfindlichen Einrichtung mit wenigstens einer Gruppe von mehreren photoelektrischen Wandlern, die in vorgegebenen Abständen angeordnet sind, mit einem optischen System zur Feststellung der Scharfeinstellung, um den Lichtstrahl von dem Objekt, der das optische Abbildungssystem passiert, auf die Gruppe zu richten, und mit einer Diskriminator einrichtung zur Ermittlung des AbbildungszuStandes der Abbildung des Objektes auf der vorgegebenen Ebene auf der

J NACHG(EREICHtJ

„2 —

Basis des Ausgangssignals der Abbildung des Objektes, die durch das optische System für die Feststellung der Scharfeinstellung und die Gruppe räumlich mit einem vorgegebenen Abtastintervall abgetastet wird, g e k e η η ο

zeichnet durch eine Filtereinrichtung, die dadurch gebildet wird, daß das optische System (3) für die Feststellung der Scharfeinstellung und die Gruppe (A, B) an einer Stelle angeordnet sind, die einen vorgegebenen Abstand in Richtung der optischen Achse von der vorgegebenen Ebene (2) hat, so daß der Abbildungszustand der Abbildung des Objektes auf der vorgegebenen Ebene sich von dem Abbildungszustand der Abbildung des räumlich durch die Gruppe (A, B) abgetasteten Objektes unterscheidet, wobei die Filtereinrichtung die Ortsfrequenzkomponenten der Abbildung 15

des Objektes, die auf der Gruppe (A, B) erzeugt wird, zu den übrigen Ortsfrequenzkomponenten mit Ausnahme der Ortsfrequenzkomponenten macht, die höher als eine vorgegebene Ortsfrequenz von den Ortsfrequenzkomponenten der auf der vorgegebenen Ebene (2) erzeugten Abbildung des Objektes sind, und zwar auf der Basis des vorgegebenen Abstandes.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Ortsfrequenz im wesentlichen durch

1/(2Δχ) ausgedrückt wird, wobei^ χ das vorgegebene Abtast-25

Intervall ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Abstand im wesentlichen durch die Größe des durch das optische System für die Feststellung der Scharfeinstellung auf die Gruppe (A, B) fallenden Lichtstrahls auf der Austrittspupillenebene des optischen Abbildungssystems (5) bestimmt wird, wenn die Eintrittspupillenebene des optischen Systems für die Feststellung

der Scharfeinstellung im wesentlichen mit der vorgegebenen 35

Ebene (2) zusammenfällt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

nac(hg:-.:ri=ichtJ

daß der vorgegebene Abstand im wesentlichen durch die Größe der Abbildung des photoelektrischen Wandlers festgelegt wird, die durch das optische System für die Feststellung der Scharfeinstellung auf der Austrittspupillenebene des optischen Abblldungssystems erzeugt wird, wenn die Eintrittspupillenebene des optischen Abbildungssystems im wesentlichen mit der vorgegebenen Ebene (2) zusammenfällt.