DE3317090A1

DE3317090A1 - Fokusdetektor

Info

Publication number: DE3317090A1
Application number: DE19833317090
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Hachioji Tokyo Horikawa
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1982-05-10
Filing date: 1983-05-10
Publication date: 1983-11-10
Also published as: JPS58194008A; DE3317090C2; US4543476A

Description

PATENTANWÄLTE Ct * · · ü***j · · J. dJi.-ing. franz tuesthoff

WUESTHOFF-v.PECHMANN -lifiHkENS'-GOETZ' "»*·"«»·■««>* ™«thopf

DIPL.-ING. GERHARD PULS (19J2-I971)

EUROPEAN PATENTATTORNEYS r dipu-chem. dr. ε. Freiherr von pechmann

DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

lA-56 920

_Λ . D-8000 MÜNCHEN 90

Olympus Optical Schweigerstrasse 2

Company Limxted,
Tokyo, Japan telefon: (089)662051

TELEGRAMM: PROTECTPATENT TELEX: 524070

Fokusdetektor

Die Erfindung betrifft einen Fokusdetektor für optische Systeme, insbesonder einen Fokusdetektor, der die Richtung und Größe einer in einer Unscharfstellung eines optischen Systems bestehenden Verlagerung von dessen Fokus bzw. Schärfeebene in Abhängigkeit von einer relativen Lageänderung zwischen Bildern feststellt, die von zugehörigen Lichtstrahlen erzeugt werden, welche bei unscharf eingestelltem optischem System durch Teilen einer Pupille des optischen Systems erzeugt werden.

Es ist bekannt, daß Bilder, die von' zugehörigen Lichtstrahlen erzeugt werden, welche durch Teilen einer Pupille eines optischen Systems entstehen, ihre Lage relativ in verschiedenen Richtungen verändern. Das Prinzip dieser Erscheinung wird anhand eines in Fig. 1 dargestellten optischen Systems beschrieben. Gemäß Fig. 1, in der eine Anordnung zum Feststellen der Scharfstellung eines optischen Systems dargestellt ist, ist eine Blende 2 mit einer Öffnung 2a in der Nähe einer Pupille einer Sammellinse 1 angeordnet, hinter welcher ein Schirm 3 angeordnet ist.

Wenn eine Scharfstellung als der Zustand definiert wird, in

/2

et off··

- *r - 56 920

dem von einem links von der Sammellinse 1 befindlichen nicht dargestellten Objekt ein Bild Q auf dem Schirm 3 erzeugt wird, werden bei unscharfer Einstellung unscharfe Bilder Q und Q , die einem vorderen bzw. einem hinteren Fokus entsprechen, in Stellungen bzw. an Stellen erzeugt, die in bezug auf das Bild Q in entgegengesetzten Richtungen und rechtwinklig zu einer optischen Achse O versetzt sind. In Fig. 1(b) ist der Fall dargestellt, in dem die Öffnung 2a der Blende 2, bezogen auf die optische Achse O, auf die entgegengesetzte Seite verlagert ist. In der Scharfstellung wird auf dem Schirm 3 ein Bild Q¹ erzeugt, wogegen in der Unscharfstellung auf dem Schirm 3 unscharfe Bilder Q ' bzw Q ' erzeugt werden, die einem vorderen und einem hinteren Fokus entsprechen. Wenn somit die Öffnung 2a beispielsweise aus der Stellung gemäß Fig. 1(a) in die Stellung gemäß Fig. 1(b) bewegt wird, liegen die Bilder Q und Q¹ bei Scharfstellung an derselben Stelle, es tritt also keine Bildverlagerung ein. Bei der Einstellung auf ein.en vorderen Fokus jedoch ergibt sich eine Bildverlagerung von Q, nach Q,' und bei Einstellung auf einen hinteren Fokus von Q„ nach Q₅ ¹. Wenn folglich durch Auswechseln des Schirms 3 gegen einen fotoelektrischen Detektor die beschriebene Verlagerung von unscharfen Bildern elektrisch festgestellt wird, ist die Konstruktion eines Fokusdetektors möglich.

Eine solche Vorrichtung, die unter Ausnutzung des vorstehend angegebenen Prinzips eine Scharfstellung feststellt, ist z. B. aus der Japanischen Patentveröffentlichung Sho 56-13929 bekannt und verwendet als fotoelektrischen Detektor zum Feststellen von auf einem Schirm erzeugten Bildinformationen einen eindimensionalen Festkörperbildsensor. Bei einer solchen Vorrichtung ist zur Erlangung von Stellungsbeziehungen zwischen Bildern eine analoge oder digitale Operation, z.B. eine Korrelation, wesentlich. Es ist daher eine Änderung der Stellungsbeziehungen zwischen den Bildern notwendig, weil eine

ww - -

- j» - 56 920

durch Außermittigkeit u.dgl. einer Pupille bedingte Differenz in einer Lichtmenge die Genauigkeit beim Feststellen einer Phasenverschiebung beeinträchtigt. In diesem Falle kann zwar eine Abweichung in einer Stellungsbeziehung zwischen Bildern in nur einer Richtung festgestellt werden, es ist aber unmöglich, eine Abweichung rechtwinklig zu dieser einen Richtung zu ermitteln. Beispielsweise laßt sich eine Scharfstellung bei Bildern mit einer Lichtstärkenanderung nur in der rechtwinkligen Richtung nicht feststellen. Daher können Phasenverschiebungen von zweidimensionalen Bildern unter Verwendung eines zweidimensionalen Bildsensors und durch Teilen einer Pupille in zwei Dimensionen festgestellt werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen¹, 'daß bei zwei Dimensionen der Rechenaufwand sehr viel größer ist als bei einer Dimension, und daß die Durchführung der Rechenoperation schwierig- ist (bedingt dadurch, daß der Rechenaufwand bei Abtastung in zwei Richtungen etwa quadratisch höher als bei Abtastung in einer Richtung ist).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit relativ einfachen Mitteln einen sehr genau arbeitenden Fokusdetektor zu schaffen, der die Größe und Richtung einer Verschiebung eines Fokus bzw. einer Schärfeebene unter Verwendung eines fotoelektrischen Lagesensors als fotoelektrischer Detektor feststellt.

Ein diese Aufgabe lösender Fokusdetektor ist mit seinen Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß ist es unter Benutzung des fotoelektrischen Lagesensors möglich, einen vorderen und einen hinteren Fokus sowie die Größe ihrer Verschiebungen festzustellen und zwischen einer Scharf- und einer Unscharfstellung zu unterscheiden. Anders als bei dem herkömmlichen Bildsensor mit ladungsgekoppelten Bauelementen werden daher die Speicher- und die

• a

ο *

- # -" 56 920

-a·

Abtastzeit nicht benötigt, und es ist möglich, einen Scharfstellungszustand sukzessive festzustellen, so daß die Feststellzeit extrem herabgesetzt werden kann.

Weil ferner, wie sich aus der nachstehend näher erläuterten
Gleichung (8) ergibt, die Messung des Schwerpunktes eines
Bildes auf dem fotoelektrischen Lagesensor von der Menge der auftreffenden Lichtstrahlen unabhängig ist, wird die Genauigkeit der Lagefeststellung nicht durch den Helligkeitsunterschied zwischen den jeweils erfaßten Bildern beeinträchtigt, welcher durch eine ungleichmäßige Verteilung der Lichtmenge in einer Pupille aufgrund deren Außermittigkeit u.dgl. hervorgerufen wird.

Bei einer Ausbildung, bei der der Scharfstellungszustand in zwei Dimensionen bzw. Richtungen festgestellt wird, ist
es außerdem möglich, den Scharfstellungszustand auch bei
einem in einer Richtung gleichförmig erscheinenden Objekt
festzustellen, was in einer Dimension unmöglich oder schwierig ist. Wenn dabei ein zweidimensionaler fotoelektrischer Lagesensor benutzt wird, kann ein erfaßtes Signal mittels einer Schaltungsanordnung verarbeitet werden, die zahlenmäßig höchstens doppelt so viel Bauelemente aufweist wie im Falle der Abtastung in einer Richtung. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Wirkung läßt sich bei Anwendung der Erfindung auf eine automatische Fokussiervorrichtung der Vorteil eines einfachen Aufbaus und einer großen Arbeitsgenauigkeit erzielen.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
Fig. 1 (a) und 1 (b) Darstellungen des gemäß der Erfindung

bei der Fokusfeststellung angewendeten optischen

Prinzips,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines foto-

. .. j 33Ί7Ό90

- ST -·" 56 920

elektrischen Lagesensors für die Durchführung der Erfindung,

Fig. 3 ein Diagramm einer Verteilung der auf den fotoelektrischen Lagesensor auffallenden Lichtmenge,

Fig. 4 eine Schrägansicht des optischen Systems eines eindimensionalen Fokusdetektors gemäß der Erfindung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild für denselben Fokusdetektor, Fig. 6 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines lichtdurchlässigen Bereiches eines Pupillen- ■ teilers,

Fig. 7 eine Schrägansicht des optischen Systems eines zweidimensionalen Fokusdetektors gemäß der Erfindung und

Fig. 8 ein Blockschaltbild für den Fokusdetektor gemäß Fig. 7.

In Fig. 2 ist der grundsätzliche Aufbau'eines für die Durchführung der Erfindung geeigneten fotoelektrischen Lagesensors dargestellt, der den Seitlichen Photoeffekt (Lateral Photo Effect) auf eine Halbleiteroberfläche anwendet und eine lichtempfangende Einfachschichtstruktur aufweist. Er ist aufgebaut aus einem Si-Substrat 10 von hohem Widerstandswert, einer Widerstandsschicht 11 vom p-Typ, einer η -Schicht 12, einer gemeinsamen Elektrode 13 und Elektroden 14 und 15, deren Oberflächenschichten zusammen mit der p-n-Übergangszone den fotoelektrischen Effekt erzeugen. Wenn auf die Widerstandsschicht 11 vom p-Typ Licht L auffällt, werden je nach der Auftreffstelle des Lichtes L von den Elektroden 14 und 15 Ausgangsströme I und I erzeugt. Unter der Annahme, daß die

Elektroden 14 und 15 in einem Abstand ■* voneinander angeordnet sind und der Widerstand zwischen ihnen R^ beträgt, der Abstand zwischen der Elektrode 14 und der Lichtauftreffstelle χ ist und zwischen ihnen der Widerstand R beträgt, und das auffallende Licht einen Fotostrom I erzeugt. Dann ist:

R/,-R R

¹A --S^ * V ¹B = R^ ■ ¹O ⁽¹⁾

β ·

• ·

56 920

Wenn die Widerstandsschicht 11 gleichförmig ist, können die folgenden Gleichungen erhalten werden:

=I · ¹O ⁽²>

Unter Benutzung der Ausgangsströme I₇. und I der Elektroden

Ά. Jj

14 und 15 und durch Verarbeiten der folgenden Beziehung:

¹A " ¹B _ /- 2x

¹A⁺¹B ^T'

ergibt sich daher eine Energieeinfalls- oder eine Lichtauftreffstelle, die von der Menge des auffallenden Lichtes unabhängig ist, also ein Abstand x. Hierbei ist die Menge des auffallenden Lichtes gegeben durch

¹O ^{= 1}A ^{+ 1}B ⁽⁴⁾

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf einen eindimensionalen fotoelektrischen Lagesensor. Jedoch ist dasselbe Prinzip auch auf einen zweidimensionalen fotoelektrischen Lagesensor anwendbar. Beim Erzeugen eines Bildes, dessen Lichtmenge beispielsweise gemäß Fig. 3 auf einem fotoelektrischen Lagesensor verteilt ist, sind Ausgangsströme I,(x) und I_(x), die an den Elektroden 14 und 15 durch auffallendes Licht mit einer Lichtstärkenverteilung I_(x) in einer Entfernung χ erzeugt werden, somit gegeben durch

I_A(x) = A^ I₀(X) , I_B(x) = I I₀(X) (5)

Die Gesamtausgangsströme I_Ä und I aus den Elektroden 14 und 15 über dem gesamten Bild sind

I_A = Jl_A(x)dx = [I₀(x)dx - 1 /l_o(x)xdx (6) I_B=/l_B(x)dx= l/l_o(x)xdx (7)

'- V·-— . " " 56

Aus den Gleichungen (6) und (7) folgt, daß ¹A- ¹

B . 2 JV

I XV*^)dx

¹A⁺¹B I XV*^)dx

/l_o(x)xdx

worin den Schwerpunkt einer Lichtstärkenvertei-

/l_o(x)dx

lung des Bildes darstellt. Folglich kann der Schwerpunkt des auf den fotoelektrischen Lagesensor scharfeingestellten Bil des aus der Gleichung (8) erhalten werden.

Ein Fokusdetektor gemäß der Erfindung, der den vorstehend beschriebenen fotoelektrischen Lagesensor benutzt, wird anhand einer in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform, erläutert. Der Blende 2 in Fig. 1 entspricht ein Pupillenteiler 21, der einen Flüssigkristall oder ein elektrochromes Bauelement benutzt und lichtdurchlässige Bereiche 21a und 21b aufweist, die so ansteuerbar sind, daß sie abwechselnd transparent werden. Im Brennpunkt einer Sammellinse 22 ist ein eindimensionaler fotoelektrischer Lagesensor 23 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform angeordnet. Durch die lichtdurchlässigen Bereiche 21a und 21b hindurchtretende Lichtstrahlen werden von der Sammellinse 22 auf den Lagesensor 23 gebündelt.

In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Verarbeitung eines Ausgangssignals aus dem Lagesensor 23 dargestellt. Zu dieser Schaltungsanordnung gehören Verstärker 24A und 24B zum Verstärken von Ausgangsströmen Ι_Λ und I aus zwei Elektroden des Lagesensors 23, eine Subtrahierschaltung 25 zur Durchführung der Subtraktion (I - Ig)/ eine Addierschaltung 26 zur Durchführung der Addition (Ι_Λ + It₁)/ eine Divisionsschaltung 27 zur Verarbeitung der oben angegebenen Gleichung (δ) und eine Treiberschaltung 28 zum abwechselnden Umschalten der lichtdurchlässigen Bereiche 21a und 21b des Pupillenteilers 21 in den transparenten

- « - 56 920

Zustand. Synchron mit dem Schalten der lichtdurchlässigen Bereiche 21a und 21b gibt die Treiberschaltung 28 gleichzeitig Impulse an einen Diskriminator 30 ab; diese Impulse führen den Schaltwert "+", wenn der Bereich 21a lichtdurchlässig ist, und den Schaltwert "-", wenn der Bereich 21b transparent ist. Zur Unterdrückung einer Vorspannungskomponente in einem Ausgang der Divisionsschaltung 27 ist ein Filter 29 vorgesehen. Der Diskriminator 30 entscheidet zwischen einem vorderen und einem hinteren Fokus, indem er ein von der Treiberschaltung 28 abgegebenes synchronisiertes Signal mit einem erfaßten, durch den Filter 29 hindurch von der Divisionsschaltung 27 abgegebenen Signal vergleicht.

Das hier angewendete Unterscheidungsprinzip läßt sich in kurzer Form folgendermaßen beschreiben. Gemäß Fig. 4 ist angenommen, daß ein Ausgang der Divisionsschaltung 27 den Schaltwert "+" hat, wenn der Schwerpunkt eines Bildes auf dem Lagesensor 23 nach oben verlagert ist. Ein nachfolgend als Signal A bezeichnetes Ausgangssignal der Treiberschaltung 28 wird mit einem mit ihm in der Phase übereinstimmenden, nachfolgend als Signal B bezeichneten Ausgang aus der Divisionsschaltung 27 verglichen. Wenn hierbei beide Signale A und B den Schaltwert "+" führen, ist der Bereich 21a transparent und das Bild ist auf dem Lagesensor 23 nach oben verlagert, was einen Zustand entsprechend dem Bild Q„ in Fig. 1(a) anzeigt. Wenn der Schaltwert "+" des Signals A mit dem Schaltwert "-" des Signals B zusammentrifft, ist der Bereich 21a transparent und das Bild ist auf dem Lagesensor 23 nach unten verlagert, was einen Zustand entsprechend dem Bild Q₁ in Fig. 1(a) anzeigt. Somit ist der Diskriminator 30 so ausgelegt, daß er jeden der beiden Zustände feststellt.

Zum Feststellen des Scharfstellungszustandes und zur Abgabe eines Signals an eine nicht dargestellte Anzeige oder an eine nicht dargestellte Treiberschaltung für die Sammellinse

56

ist eine Nachweis-Steuerschaltung 31 vorgesehen, welche die Größe der Verlagerung aus einem Fokus heraus in Übereinstimmung mit der Amplitude des Signals B feststellt und den Scharfstellungszustand ausgehend von einem Signal bestimmt, das der Diskriminator 30 entsprechend einem vorderen oder einem hinteren Fokus abgibt, und an die Anzeige oder an die Sammellinsen-Treiberschaltung ein erforderliches Signal abgibt. Die Feststellung des Scharfstellungszustandes mittels der Nachweis-Steuerschaltung 31 kann beispielsweise in der Weise durchgeführt werden, daß sowohl ein Ausgang des Diskriminators 30, der bei einem vorderen Fokus den Schaltwert z.B. "1" und bei einem hinteren Fokus den Schaltwert "0" führt, als auch die Amplitude eines Ausgangsimpulses aus der Divisionsschaltung 27 benutzt wird, die von der Steuerschaltung 31 erfaßt wird. Es leuchtet ein, daß bei Scharfstellung die Amplitude des Signals B ungefähr null ist.

Weil die Menge des auffallenden Lichtes von einem Ausgang der Addierschaltung 2 6 abgeleitet werden kann, kann sie außerdem mit Vorteil für einen Belichtungsmesser benutzt werden. Gemäß Fig. 5 ist es beispielsweise möglich, den Durchlaßfaktor der lichtdurchlässigen Bereiche 21a und 21b des Pupillenteilers 21 dadurch einzustellen, daß ein Ausgang der Addierschaltung 26 zur Treiberschaltung 28 rückgeführt wird, um eine automatische Lichtmengeneinstellung zu ermöglichen.

Eine andere Möglichkeit zur Durchführung einer automatischen Lichtmengeneinstellung besteht darin, lichtdurchlässige Bereiche 21a und 21b beispielsweise gemäß Fig. 6 auszubilden und ihre Öffnungsfläche zu steuern, wobei der Bereich 21a von drei ansteuerbaren Elektroden 21a,, 21a« und 21a, gebildet ist. Wenn in diesem Falle der Bereich 21a so ausgebildet ist, daß die Schwerpunkte der Öffnungen in ihrem Offenzustand mit demselben Punkt zusammenfallen, sind die Beziehungen zwischen der Verlagerung eines Bildes und der Fokusverlagerung vorteilhafterweise unveränderlich.

IO · »

56 920

Bei der Ausführungsform mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird der Scharfstellungszustand von optischen Systemen unter Verwendung des fotoelektrischen Lagesensors festgestellt, so daß ein Scharfstellungszustand, also ein vorderer oder hinterer Fokus oder eine Scharfstellung, und die Größe einer Fokusverlagerung mit relativ einfachen Mitteln zuverlässig bestimmt werden können. Diese Ausführungsform ist auch beim Mischbild-Entfernungsmesser anwendbar.

Bei der in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform werden Scharfstellungszustände in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen unter Benutzung eines zweidimensionalen fotoelek- ■ trischen Lagesensors ermittelt. Gemäß Fig. 7 hat ein dem Pupillenteiler 21 gemäß Fig. 4 ähnlicher Pupillenteiler 32 lichtdurchlässige Bereiche 32a, 32b, 32c und 32d, die nacheinander in den transparenten Zustand umschaltbar sind. An der Stelle, die dem Brennpunkt einer Sammellinse 33 entspricht, welche mit der Sammellinse 22 gemäß Fig. 4 gleich ist, ist ein zweidimensionaler fotoelektrischer Lagesensor 34 angeordnet, der Elektroden 35 und 36 zur Feststellung in der vertikalen Richtung und Elektroden 37 und 38 zur Feststellung in der waagerechten Richtung aufweist.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Blockschaltbild von elektrischen Schaltungsanordnungen zur Verarbeitung eines Ausgangssignals aus dem Lagesensor 34 sind mit der Ausführungsform gemäß Fig. 4 gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht nochmals beschrieben. Ausgangsströme aus den der senkrechten Richtung zugeordneten Elektroden 35 und 36 des Lagesensors 34 und Ausgangsströme aus den Elektroden 37 und 38 für die waagerechte Richtung werden je von ähnlichen Schaltungsanordnungen wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sowie von einer gemeinsamen Treiberschaltung 28A und einer gemeinsamen Nachweis-Steuerschaltung 31A verarbeitet. Die Treiberschaltung 28A erzeugt Impulse

"¹H - *" *** " ** 56

jeweils synchron mit dem Funktionieren der lichtdurchlässxgen Bereiche 32a und 32c bzw. 32b und 32d des Pupillenteilers Die Nachweis-Steuerschaltung 31A ermittelt den Scharfstellungszustand je in der senkrechten und in der waagerechten Richtung und gibt ein entsprechendes Signal an eine nicht dargestellte Anzeige oder an eine nicht dargestellte Treiberschaltung für die Sammellinse ab.

Die Arbeitsweise der an zweiter Stelle beschriebenen Ausführungsform ist die auf zwei Dimensionen, nämlich auf die senkrechte und die waagerechte Richtung angewendete Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 4, so daß es möglich ist, den Scharfstellungszustand, also einen vorderen oder hinteren Fokus oder eine Scharfstellung, ebenso wie die Größe einer Fokusverlagerung in den beiden Dimensionen bzw. Richtungen mit relativ einfachen Mitteln festzustellen. Daher ist die Feststellung selbst bei einem in einer Richtung gleichförmig erscheinenden Objekt weder unmöglich noch schwierig.

Ein lichtdurchlässiger Bereich eines Pupillenteilers kann so ausgebildet sein, daß er sich mechanisch schließen oder öffnen läßt. Wenn eine automatische Fokussierung in einem optischen Instrument, z.B. in einem Mikroskop, mit einem beweglichen Objekttisch durchgeführt wird, kann zur Einstellung durch eine Fokussier-Steuerschalturig dieser Objekttisch statt einer Sammel- bzw. Fokussierlinse antreibbar sein.

Claims

PATENTANWÄLTE Il ί " ί I I ' i>R.-in»G. £ranz wuesthoff WUESTHOFF-v. PECHMANN-BEHRENS-GOETZ »*."««.. fmda DIPL.-ING. GERHARD POLS (19J2-I971) EUROPEAN PATENT ATTORNEYS dipl-chem. dr. ε. Freiherr von pechmai DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GC lA-56 920 D-8000 MÜNCHEN 90 Olympus Optical schweigerstrasse 2 Compyn Limited, Tokyo·, Japan telefon: (089)662051 telegramm: protectpatent telex: 524070 Patentansprüc he :

1. Fokusdetektor, bei dem Bilder eines Objektes, die von zugehörigen Lichtstrahlen in voneinander verschiedenen Strahlengängen eines optischen Abbildungssystems erzeugt werden, von einem fotoelektrischen Meßgrößenumformer empfangen werden, der in einer richtigen Brenn- bzw. Schärfenebene angeordnet ist und einen Scharfstellungszustand in.Übereinstimmung mit Lagebeziehungen der Bilder feststellt, dadurch gekennzeichnet , daß

- eine Strahlengang-Wählvorrichtung den Durchtritt von vom Objekt kommendem Licht wechselweise durch voneinander verschiedene erste und zweite Bereiche des optischen Abbildungssystems ermöglicht,

- der fotoelektrische Meßgrößenumformer eine lichtempfangende Einfachschicht aufweist und in einer angenommenen Brennebene einer Sammellinse angeordnet ist, um durch den ersten und den zweiten Bereich hindurchtretendes Licht zu empfangen,

- eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, die aus einem Ausgang des Meßgrößenumformers ein Signal zu bilden vermag, das den Schwerpunkt der Lichtstärkenverteilung von auf die Lichtempfangsfläche auffallendem Licht darstellt,

- und eine Fokusfeststellschaltung beim Umschalten des Lichtstrahlenganges vom ersten auf den zweiten Bereich ausgehend von der Größe und der Richtung einer Änderung des den Schwerpunkt darstellenden Signals eine Scharf- oder eine Unscharf-

■ ·

- 2 - 56 920

Stellung bzw. einen vorderen oder einen hinteren Fokus festzustellen vermag.

2. Fokusdetektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß

- die Strahlengang-Wählvorrichtung es ermöglicht, daß vom Objekt kommendes Licht nach dem ersten und dem zweiten Bereich auch durch einen dritten und einen vierten Bereich hindurchtritt, die in jeder von zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen des optischen Abbildungssystems voneinander verschieden sind,

- der fotoelektrische Meßgrößenumformer in jeder der beiden Richtungen zugehörige lichtempfangende Einfachschichten aufweist und zum Empfangen von Licht, das durch die in.den beiden Richtungen angeordneten ersten und zweiten bzw. dritten und vierten Bereiche hindurchtritt, in einer Ebene angeordnet ist, auf welche die Sammellinse fokussieren soll,

- zwei Gruppen von Schaltungsanordnungen vorgesehen sind, die aus einem Ausgang des Meßgrößenumformers ein Signal zu bilden vermögen, welches den Schwerpunkt der Lichtstärkenverteilung von auf jede der Lichtempfangsflächen auffallendem Licht darstellt,

- und zwei Fokusfeststellschaltungen beim Umschalten des Lichtstrahlenganges nacheinander vom ersten auf den zweiten, den dritten und den vierten Bereich ausgehend von der Größe und der Richtung einer Änderung des den Schwerpunkt in jeder Richtung darstellenden Signals eine Scharf- oder eine Unscharfstellung bzw. einen vorderen oder einen hinteren Fokus in jeder der beiden Richtungen festzustellen vermögen.

3. Fokusdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß

- die Strahlengang-Wählvorrichtung einen Pupillenteiler (21; 32) aufweist, der jeweils in einer Richtung zwei licht-

9 α « ««ο * ο

ο« ι' · * * a i

- 3 - 56 920

durchlässige Bereiche hat, die den ersten und den zweiten Bereich (21a bzw. 21b; 32a bzw. 32c) oder den dritten und den vierten Bereich (32b bzw. 32d) bilden und wechselweise in transparenten Zustand schaltbar sind, und der in einer Pupille, der Sammellinse (22; 33), an einer zur Pupille konjugierten Stelle oder jeweils in der Nähe davon angeordnet ist,

- und eine Treiberschaltung (28; 28A) die beiden lichtdurchlässigen Bereiche (21a,21b; 32a,32c bzw. 32b,32d) abwechselnd in transparenten Zustand zu schalten und synchron mit diesem Schaltvorgang ein erstes Signal zu erzeugen vermag, das eine Unterscheidung zwischen den Zuständen ermöglicht, in denen die Bereiche (21a,21b; 32a,32b,32c,32d) abwechselnd lichtdurchlässig sind.

4. Fokusdetektor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet , daß der Pupillenteiler (21; 33) von einem Flüssigkristall, einem elektrochromen Bauelement o.dgl. gebildet ist.

5. Fokusdetektor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet , daß der Pupillenteiler (21; 32) eine automatische Einstellung einer durch seine lichtdurchlässigen Bereiche (21a,21b; 32a, 32b,32c,32d) hindurchtretenden Lichtmenge durch Rückführen der auffallenden Lichtmenge von der Schaltungsanordnung zur Treiberschaltung (28; 28A) ermöglicht.

6. Fokusdetektor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet , daß der lichtdurchlässige Bereich des Pupillenteilers (21; 32) von mehreren Öffnungen verschiedener, ähnlich gestalteter Querschnitte gebildet ist, derart, daß im lichtdurchlässigen Zustand dieser Öffnungen ihre Schwerpunkte zusammenfallen, um durch Verändern eines Querschnitts dieser Öffnungen eine

- 4 - 56 920

·« ft ·

automatische Einstellung einer Lichtmenge zu ermöglichen.

7. Fokusdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der fotoelektrische Meßgrößenumformer von einem fotoelektrischen Lagesensor (23; 34) gebildet ist, bei dem zwei Elektroden (14,15; 35,36 bzw. 37,38) in einer Richtung angeordnet sind, die nicht rechtwinklig zur Verbindungslinie der Mittelpunkte des ersten und des zweiten Bereiches (21a bzw. 21b; 32a bzw. 32c) oder der Mittelpunkte des dritten und des vierten Bereiches (32b bzw. 32d) ist.

8. Fokusdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungsanordnung dadurch, daß sie von den Ausgängen der beiden Elektroden (14,15) des Meßgrößenumformers die Differenz, die Summe und den Divisor aus der Division ihrer Differenz durch ihre Summe errechnet, den Schwerpunkt eines Bildes auf der Lichtempfangsfläche des Meßgrößenumformers ableitet und ein zweites Signal abgibt.

9. Fokusdetektor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet , daß das erste Signal aus der Treiberschaltung (28; 28A) von Impulsen gebildet ist, die synchron mit Schaltvorgängen zum wechselweisen Durchlässigmachen der lichtdurchlässigen Bereiche (21a,21b; 32a,32b,32c,32d) den Schaltwert "+" führen, wenn einer der lichtdurchlässigen Bereiche des Pupillenteilers (21; 32) transparent ist, und den Schaltwert "-" führen, wenn der andere der lichtdurchlässigen Bereiche transparent ist.

10. Fokusdetektor nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Signal aus der Schaltungsanordnung den Schaltwert "+"

9 β ·»· 5 » -- ft

ft« β · d·· «θ ·

• & »Α * t ο ο β

• α β «ι « ο ο ·»« ο«

331709G

- 5 - 56

hat, wenn der Schwerpunkt eines Bildes auf dem Meßgrößenumformer nach oben verlagert ist, und den Schaltwert "-", wenn der Schwerpunkt nach unten verlagert ist.

11." Fokusdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß er im Falle eines vorderen Fokus ein Ausgangssignal mit dem Schaltwert "1" und im Falle eines hinteren Fokus ein Ausgangssignal mit dem Schaltwert "0" erzeugt.