DE3318983A1

DE3318983A1 - Verfahren zum feststellen eines scharfstellungszustandes bei einem optischen abbildungssystem

Info

Publication number: DE3318983A1
Application number: DE19833318983
Authority: DE
Inventors: Kenichi Tokyo Oinoue
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1982-05-25
Filing date: 1983-05-25
Publication date: 1983-12-01
Also published as: JPS58207013A; US4572476A; DE3318983C2

Description

Verfahren zum Feststellen eines Scharfstellungszustandes bei einem optischen Abbildungssystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen eines Scharfstellungszustandes bei einem optischen Abbildungssystem, bei dem ein aus dem optischen Abbildungssystem austretender Lichtstrom in einen ersten und einen zweiten Lichtteilstrom aufgeteilt wird, wobei der erste Lichtteilstrom von einem ersten Bereich und der zweite Lichtteilstrom von einem zweiten Bereich des optischen Abbildungssystems durchgelassen wird und der zweite Bereich einen vom ersten Bereich verschiedenen Abschnitt aufweist, der erste und der zweite Lichtteilstrom getrennt voneinander auf eine erste und eine zweite Gruppe regelmäßig angeordneter Lichtempfangselemente projiziert werden, um eine erste bzw. eine zweite Reihe fotoelektrisch umgeformter Ausgangssignale zu erzeugen, und zum Feststellen eines Scharfstellungszustandes des optischen Abbildungssystems zwischen den beiden Reihen von Ausgangssignalen eine Korrelation aufgrund einer seitlichen Verschiebung eines ersten und eines zweiten Bildes abgeleitet wird, die vom ersten und zweiten Lichtteilstrom auf der zugehörigen ersten bzw. zweiten Gruppe von Lichtempfangselementen erzeugt werden.

Ein derartiges Verfahren zum Feststellen der Scharfeinstellung

/2

57

wird in verschiedenen optischen Geräten, z.B. fotografischen Stehbildkameras, Fernseh- und Laufbildkameras benutzt.

Beispielsweise ist in den Japanischen Offengelegten Patentanmeldungen 60 645/73 und 95 221/77 zur Feststellung der Scharfstellungszustände, also einer vorderen und einer hinteren Unscharfstellung und der Scharfstellung eines Objektivs vorgeschlagen worden, einen aus dem Objektiv austretenden Lichtstrom mittels eines Lichtstromteilers in zwei von der rechten und der linken Objektivhälfte durchgelassene Lichtteilströme aufzuteilen und Bilder, die von den Lichtteilströmen auf zwei Gruppen regelmäßig angeordneter Lichtempfangs elemente erzeugt werden, hinsichtlich ihrer Phasenverschiebung miteinande zu vergleichen. Bei dem Verfahren gemäß der Patentanmeldung 60 645/73 ist das optische Lichtstrom-Teilsystem von einem mechanisch bewegten Schwingschlitz gebildet. Gemäß der Patentanmeldung 95 221/77 ist hinter einer im voraus festgelegten Brennebene des Objektivs eine Relaislinse angeordnet, wodurch verhältnismäßig viel Raum benötigt wird. Bei beiden vorstehend genannten Verfahren ist es schwierig, zwischen Verteilungen der fotoelektrisch umgeformten Ausgangssignale aus den Gruppen von Lichtempfangselementen, welche wahlweise den von der rechten bzw. linken Objektivhälfte durchgelassenen Lichtteilstrom empfangen, eine Korrelation mit großer Empfindlichkeit abzuleiten.

Aus der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung 159 259/79 ist ein Verfahren zum Feststellen eines Scharfstellungszustandes bekannt, bei dem als optisches Lichtstromteilsystem eine Gruppe regelmäßig angeordneter Mikrolinsen benutzt wird und jedes Lichtempfangselement der Gruppen so angeordnet ist, daß es einen aus der zugehörigen Mikrolinse austretenden Lichtteilstrom empfängt. Die Lichtmengenverteilungen der von der rechten und der linken Objektivhälfte durchgelassenen Lichtteilströme werden je Lichtempfangselementen-Paar auf

/3

- ar - 57 272

. έ.

physikalische Weise miteinander verglichen, und sobald die Koinzidenz festgestellt wird, wird das Objektiv als scharf eingestellt betrachtet.

cljle, beiden physikalischen Mengen bzw. Größen zur Deckung miteinander zu bringen, ist es beim zuletzt beschriebenen Verfahren notwendig, das Mikrolinsensystem zu verwenden, una in der Scharfstellung muß das Bild auf dem Mikrolinsensystem przeugt werden. Es ist jedoch recht schwierig, die Mikrolinsengruppe mit hoher Genauigkeit herzustellen. Um eine gegenseitige Überlagerung der Lichtteilströme zu vermeiden, ist es außerdem notwendig, die Mikrolinsen in der Gruppe mit großer Teilung anzuordnen oder die Abmessungen der Lichtempfangselemente klein zu halten. Wenn dann ein Bild einen scharf gezeichneten Rand hat, kann es sein, daß dieser in einer Zwischenstellung zwischen aufeinanderfolgenden Lichtempfangselementen-Paaren liegt. In einem solchen Fall kann die Korrelation zwischen den Bildern nicht exakt abgeleitet werden. |

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Feststellen eines Scharfstellungszustandes bei einem optischen Abbildungssystem zu schaffen, das mit den Nachteilen der bekannten Verfahren nicht behaftet ist und die Ableitung einer Korrelation zwischen Lichtmengenverteilungen mit erhöhter Genauigkeit ermöglicht.

Ein die Aufgabe lösendes Verfahren ist mit vorteilhaften Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung des Prinzips eines bekannten Verfahrens zum Feststellen der Scharfstellung ausgehend von einer seitlichen Verschiebung von zwei Bildern,

COPY

57 272

Fig. 2 Verteilungskurven für Ausgangssignale aus zwei Gruppen von Lichtempfangselementen,

Fig. 3 eine Ausführungsform eines Lichtstromteilsystems einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens · zum Feststellen der Scharfstellung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des Lichtstromteilsystems gemäß Fig. 3,

Fig. 5 Verteilungskurven für Ausgangssignale aus Gruppen von Lichtempfangselementen,

Fig. 6A und 6B interpolierte Verteilungskurven gemäß der Erfindung,

Fig. 7 eine grafische Darstellung einer Bewertungsfunktion und

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer nach dem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitenden automatischen Scharfeinstellvorrichtung.

Bilder, die.von Lichtströmen erzeugt werden, welche aus der rechten und der linken Hälfte eines Objektivs austreten, sind bekanntlich entsprechend dem Unschärfegrad seitlich gegeneinander verschoben. Das Prinzip einer solchen seitlichen Verschiebung ist in Fig. 1 dargestellt. Vor einem Objektiv 1 ist ein Anschlag bzw. Schirm 2 angeordnet, der zwei zu einer optischen Achse 0 symmetrische Öffnungen 2a und 2b aufweist. Die Anordnung ist so, daß von einem zu fotografierenden Objekt. 3 kommende Lichtströme durch den Schirm 2 hindurch auf das Objektiv 1 auffallen. Die von oberen und unteren Bereichen des Objektivs 1 durchgelassenen Lichtströme erzeugen' Bilder a, b und c bzw. a¹, b¹ und c¹. In der Scharfstellung decken sich die Bilder b und b¹, wogegen in einer hinteren Unscharfstellung die Bilder a und a¹ in einer Richtung und in einer vorderen Unscharfstellung die Bilder c und c¹ in der anderen Richtung seitlich verschoben sind. Durch Aufteilen bzw. Trennen der vom oberen und unteren Bereich des

57

.9·

1 durchgelassenen Lichtströme und durch Feststellen der Richtung und Größe der seitlichen Verschiebung der VQn den getrennten Lichtströmen erzeugten Bilder ist es daf den Scharfstellungszustand des Objektivs 1 zu

|Π Pi¹P" 2 sj.nd Verteilungen von fotoelektrisch umgeformten Ausgangssignalen A und B aus einem Paar Lichtempfangselemen- J^n^Qruppen dargestellt, auf welche die beiden Bilder proji-34-ert werden _f die von den zwei aus dem oberen und dem unteren pereicii des Objektivs 1 austretenden Lichtströmen erzeugt werden. Gemäß Fig. 2 ist die Verteilungskurve A gegenüber der Verteilungskurve B um eine Phasendifferenz χ nach links verschoben, welche die durch die unscharfe Einstellung bedingte seitliche Verschiebung der beiden Bilder darstellt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines opti-

sehen Systems zur !Durchführung des Verfahrens zum Feststellen der Scharfstellung gemäß der Erfindung werden Lichtteilströme 7 und 8, welche durch einen ersten Bereich 5 bzw. einen zweiten Bereich 6 eines optischen Abbildungssystems, z.B. eines Objektivs 4 einer!Kamera, hindurchtreten, mittels einer Gruppe regelmäßig angeordneter Prismen 10 voneinander getrennt, welche unter kritischen Winkeln zur optischen Achse O ausgerichtete Schrägflächen aufweisen. Die Prismen-Gruppe 10 ist in der Nähe einer.im voraus festgelegten Brennebene 9 angeordnet, Vielehe zu, einer Filmebene optisch konjugiert ist. Die Lichtteilströme 7 und 8 werden selektiv auf eine erste und eine zweite Gruppe lla bzw. 11b regelmäßig angeordneter Lichtempfangselemente projiziert. Die Lichtempfangselementen-Gruppen lla und lib können von einer einzigen regelmäßigen Anordnung von Lichtempfangselementen gebildet sein, wobei dann die ungeradzahligen Elemente zur ersten Gruppe lla und die geradzahligen Elemente zur zweiten Gruppe lib gehören. Die Gruppen der ungerad- und der geradzahligen Elemente er-

57

zeugen zwei Reihen von fotoelektrisch umgeformten Ausgangssignalen, die je Lichtmengenverteilungen darstellen, welche den beiden auf den zugehörigen Lichtempfangselementen-Gruppen lla und lib erzeugten Bildern entsprechen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind der erste und der zweite Bereich 5 bzw. 6 von der oberen bzw. der unteren Hälfte des Objektivs 4 gebildet; sie können jedoch von völlig getrennten Abschnitten gebildet sein oder einen gemeinsamen Abschnitt besitzen.

Das Verfahren zum Feststellen des Scharfstellungszustandes des Objektivs durch Erfassen der seitlichen Verschiebung der beiden Bilder, die von den zwei durch die Prismen-Gruppe geteilten Lichtteilströmen erzeugt werden, ist in der US-Patentanmeldung 426 898 im einzelnen beschrieben. Dieses Verfahren wird nachfolgend anhand Fig. 4 kurz erläutert.

Lichtteilströme a und b, die durch einen ersten Bereich, z.B. die obere Hälfte, und durch einen zweiten Bereich, also die untere Hälfte des Objektivs 4 hindurchtreten, fallen gemäß Fig. 4 auf die Prismen-Gruppe 10 auf, die paarweise angeordnete Schrägflächen 12 und 13 aufweist, deren Normale mit der optischen Achse je einen kritischen Winkel in entgegengesetzten Richtungen bilden. Auf diese Weise werden.die Lichtteilströme a und b voneinander getrennt und gegen ungerade und gerade Lichtempfangselemente 15, 17, 19 ... bzw. 16, 18, 20 usw. gerichtet. Wenn die Prismen der Gruppe 10 aus Glas mit der Brechzahl 1,5 hergestellt sind und die Ein- und Austrittsflächen mit Luft in Berührung sind, bilden die Normalen zu den Schrägflächen 12 und 13 mit der optischen Achse einen kritischen Winkel von 42°. Auf diese Weise können die Bilder, die von den durch den ersten und den zweiten Bereich des Objektivs 4 hindurchgetretenen Lichtteilströmen a und b erzeugt werden, von der ersten bzw. der zweiten Gruppe von Lichtempfangselementen getrennt empfangen werden. Die Ausgangssignale die-

*- γ - 57 272

liichfcempfangselemente sind in Fig. 5 dargestellt, in der mit χ die Ausgangssignale aus den ungeraden und mit ο dieinnigen aus d§n geraden Lichtempfangselementen bezeichnet

Bei den gekannten Verfahren werden die Verteilungen der Ausapngss;j.gnale aus den ungeraden und den geradenLichtempfangse,;j.emenj:en miteinander verglichen, um den Scharfstellungszudes Objektivs festzustellen. Die auf jedes Lichtemp-Paar' 15,16; 17,18; 19,20 usw. auftreffenden kommen jedoch nicht von derselben, sondern von verschiedenen Stellen des zu fotografierenden Objekts her. Daher stellt sich auch im scharf eingestellten Zustand keine Gleiphheit zwischen den beiden Lichtmengenverteilungen ein. Folglich kann der Scharfstellungszustand nicht exakt festgestellt werden, es sei denn, daß die Abmessungen der Schrägflächen 12 und 13 in der Prismen-Gruppe 10 und der Lichtempfangselemente unendlich klein gemacht werden. In der Praxis hat ein Lichtempfangselement eine Fläche von endlicher Größe, z.B. von mehreren zehn Mikroquadratmetern, und wenn diese Fläche extrem klein gemacht, wird, wird der Störabstand unzulässig klein.

Weil ferner die Auflösung eines gewöhnlichen fotografischen Objektivs zumindest annähernd gleich oder kleiner als die Abmessungen des Lichtempfangselementes ist, und eine Prismen-· Gruppe von unendlich kleinen Abmessungen nicht herstellbar ist, wird die Korrelation zwischen den Verteilungen der Ausgangssignale aus den ungeraden und den geraden Lichtempfangselementen schwächer als die bei in bezug aufeinander verschobenen völlig gleichen Bildern. Wenngleich der Scharfstellungszustand korrekt festgestellt werden kann, wenn die Bilder in beträchtlichem Maße unscharf sind, kann daher bei den bekannten Verfahren der Scharfstellungszustand, insbesondere nahe der Scharfstellung, nicht genau festgestellt werden.

- /6 - 57 272

Um die Genauigkeit bei der Fokusfeststellung, insbesondere nahe dem Scharfstellungszustand, zu erhöhen, wird gemäß der Erfindung mit einem Interpolationsverfahren wenigstens die ^! erste oder die zweite Reihe von Ausgangssignalen aus den ungeraden bzw. den geraden Lichtempfangselementen modifiziert. j

Beispielsweise werden interpolierte Werte in Form gewichteter ! Mittelwerte der Ausgangssignale aus benachbarten Lichtempfangselementen abgeleitet. Gemäß der Erfindung können die Verteilungen der Ausgangssignale aus den ungeraden und den geraden Lichtempfangselementen oder nur eine der Verteilungen durch Interpolation modifiziert werden. 3ei der beschriebenen Ausführungsform werden die erste und die zweite Verteilung beide durch Vornahme der Interpolation modifiziert, und diese so | modifizierten Verteilungen v/erden zur Feststellung des Scharfstellungszustandes miteinander verglichen.

Fig. 6A zeigt eine modifizierte Verteilungskurve A, die sich zusammensetzt aus den Ausgangssignalen χ der ungeraden Lichteinpfangselemente und daraus abgeleiteten interpolierten Werten Δ . In Fig. 6B ist eine modifizierte Verteilungskurve B dargestellt, welche sich zusammensetzt aus den Ausgangssignalen ο der geraden Lichtempfangselemente und daraus abgeleiteten interpolierten Werten Δ . Zwischen den modifizierten Verteilungskurven A und B besteht eine sehr starke Korrelation.

Es wird nun ein Verfahren zur linearen Interpolation erläutert. Als erste wird die Verteilung der Ausgangssignale aus den geradzahligen Lichtempfangselementen durch Interpolation abgeleitet. Gemäß Fig. 4 ist das 2nte Lichtempfangselement vom (2n + 1)ten Element durch einen Abstand I₁ und das (2n+l)te Element vom (2n+2)ten Element durch einen Abstand 1„ getrennt. Ein interpolierter Wert A' , läßt sich dann folgendermaßen ausdrücken:

"••Κ: I⁵

Κ.: I: ·::.: 33

" "7- " "' 57 27

42

A — A

2n+2 2n

worin A_ und A» ;. Ausgangswerte aus dem 2nten bzw. dem (2n+2)ten .kichtempfangselemeiit sind. Aus der vorstehenden Gleichung läßt sich die folgende Gleichung gewinnen:

- Λ

^A 2n+l I₁ + I₂ ^Ι

Auf die gleiche Weise lassen sich aufeinanderfolgende inter polierte Werte folgendermaßen ableiten:

i
^A>3 ⁼ I₁H-I₂ ^(A2 " ^A4⁾

Ii

5 " l!

Ii
2n-l ~ T7TI7^(A2n-2 " ^A2n^}

Ii

2n+l lj+ljj'^n ^Λ2η+2

Ii
^A*2n+3 " li+l₂ ^(A2n+2 " ^A2n+4^}

Die modifizierten Verteilungen der Ausgangssignale aus den geradzahligen Lichtempfangselementen können dann folgendermaßen ausgedrückt werden: A_, A' , A., A' , A^, A'_? ... ^A<2n-1' ^A2n* ^A*2n+1 '·*

β
*

- 1/Γ - 57 272

. /13 ·

Auf ähnliche Weise wird durch Interpolieren der- Ausgangssignale aus den ungeraden Lichtempfangselementen die folgende modifizierte Verteilung erhalten: B¹ , B₃, B' , B₅, B' ...

^B2n-1' ^B>2n' ^B2n+1 Dabei sind die Werte B'₂, B'₄ B'_2n...

durch die Interpolation abgeleitete Werte. Wenn die Abstände 1. und 1„ gleich sind, sind die interpolierten Werte Mittelwerte der aufeinanderfolgenden benachbarten geraden Lichtempfangselemente (A'_2n+1 = \ (

Von diesen modifizierten Verteilungen wird dann eine Bewer tungsfunktion F folgendermaßen abgeleitet:

^{F =} ViA_2n-B_2n+1I- JA«
η—χ

In Fig. 7 ist eine Kurve der auf diese Weise errechneten Bewertungsfunktion F für verschiedene Objektivstellungen dargestellt. Wenn das Objektiv scharf eingestellt ist, wird die Bewertungsfunktion F gerade null. In der vorderen oder der hinteren Unscharfstellung wird die Bewertungsfunktion F positiv oder negativ. Auf diese Weise läßt sich der Scharfstellungszustand des Objektivs genau feststellen, insbesondere nahe dem scharf eingestellten Zustand.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nur die interpolierten Werte A¹.,, A' ... A' _, , A' , ... für die Ausgangssignale der geradzahligen Lichtempfangselemente errechnet, und die interpolierten Werte werden dann mit den Ausgangssignalen aus den ungeraden Lichtempfangselementen entsprechend der nachstehenden Bewertungsfunktion F' verglichen:

• ·

57 272-.

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild für eine Ausführungsform einer automatischen Scharfeinstellvorrichtung, bei welcher der Scharfstellungszustand eines Objektivs nach dem Verfahren gemäß der Erfindung festgestellt wird. Das Objektiv 4 ist in der Richtung der optischen Achse mittels eines Motors 21 bewegbar und läßt einen Lichtstrom zu einer fotoelektri---* Bphen Umformereinheit 22 durch, welche die Prismen-Gruppe 10 upd die Lichtempfangselementen-Gruppen lla und lib gemäß Fig. 3 umfaßt'. Letztere können von einer Festkörper-Abbildung ε vor richtung, z.B. einem ladungsgekoppelten Bauelement einer MOS^Fotodioden-Anordnung gebildet sein.

Zum Treiben der Lichtempfangselementen-Gruppen lla und lib , in der Umformereinheit 22 ist eine Treiberschaltung 23 vor- j; gesehen, und in jedes Lichtempfangselement wird eine zweck- . .:/· dienliche Zeit lang ein fotoelektrisch umgeformtes elektri- ■ j; sches Signal integriert. Sodann werden die in den ungeraden Ä und in den geraden Lichtempfangselementen gespeicherten elek-^:.._x. trischen Signale nacheinander ausgelesen und von einem Analog-*-* Digital-Wandler 24 in digitale Signale umgesetzt. Die so er-.: -·;-H', j haltenen digitalen Signale werden dann in einem Speicher 25 j gespeichert und danach einer Rechenschaltung 26 zugeführt, ;._;. in welcher zuerst die Interpolation vorgenommen und dann die Bewertungsfunktion "errechnet wird. Die so errechnete Bewertungsfunktion wird einer -Steuerschaltung 27 zugeleitet, die , ein Steuersignal an.den Motor 21 und an eine Anzeigevorrichtung 28 abgibt. Letztere zeigt den festgestellten Scharfstellungszustand an. Der Motor 21 wird so betätigt, daß das Objektiv 4 automatisch in die Scharfstellung bewegt wird. Die Treiberschaltung 23, der A/D-Wandler 24, der Speicher 25 und die Rechenschaltung 26 werden von der Steuerschaltung 27 in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Programm gesteuert..

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß gemäß der Erfindung die seitliche Verschiebung der beiden Bilder, welche von den .

/12:

57 272·

./CS-

durch den ersten und den zweiten Bereich 5 bzw. 6 des optischen Abbildungssystems bzw. Objektivs 4 hindurchgetretenen Lichtteilströmen 7 und 8 auf den beiden Lichtempfangselementen-Gruppen lla und lib erzeugt werden, durch Benutzen der interpolierten Werte der Ausgangssignale aus den Lichtempfangselementen genau festgestellt werden kann. Mit anderen Worten, weil zwischen den beiden Lichtmengenverteilungskurven eine starke Korrelation besteht, kann die seitliche Verschiebung der beiden Bilder innerhalb eines großen dynamischen Bereiches exakt festgestellt werden. Aufgrund des vorstehend beschriebenen Sachverhalts kann das Verfahren gemäß der Erfindung mittels eines einfach aufgebauten Lichtstromteilers durchgeführt werden. Weiterhin kann selbst dann, wenn die Lichtempfangselemente nicht mit gleichen Zwischenabständen angeordnet sind, die Verteilung der Ausgangssignale unter Berücksichtigung der Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Lichtempfangselementen interpoliert werden. Deshalb kann die Genauigkeit der Fokusfeststellung mittels der einfach aufgebauten Feststellvorrichtung erhöht werden.

Ferner ^ist die Größe der durch die Unscharfstellung des Objektivs bedingten seitlichen Verschiebung durch einen Winkel zwischen Hauptstrahlen der getrennten Lichtteilströme festgelegt . Wenn die in Fig.-3 dargestellte Fokusfeststellvorrichtung in einer einäugigen Spiegelreflexkamera verwendet wird, deren Objektiv über einen relativ großen Weg in der optischen Achse verstellbar ist, kann daher durch Ändern des Neigungswinkels der Schrägflächen in der Prismen-Gruppe 10 die Größe der seitlichen Verschiebung nach Belieben eingestellt werden. Die Erfindung ermöglicht es daher, den Nachteil zu vermeiden, der darin besteht, daß die Fokusfeststellung unmöglich wird, weil, die beiden Bilder außerhalb der Lichtempfangselementen-Gruppen lla und lib erzeugt werden. Außerdem ist es möglich, die Feststellgenauigkeit und den Feststellungsbereich bis zu einem gewissen Grade einzustellen.

CQPY

3 - . 57 272

.%■

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. So kann das Verfahren gemäß der Erfindung auch benutzt werden, um nur die Richtung zu ermitteln, in der das unscharf eingestellte Objektiv bewegt werden soll, und zur Feststellung des scharf eingestellten ZuStands kann-ein anderes Verfahren benutzt werden, das die Scharfstellung nach der Bildschärfe feststellt. In diesem Falle kann die Teilung der Lichtempfangselemente größer sein.

Ferner kann der Lichtstromteiler statt von der Prismen-Anordnung von einer anderen optischen Einrichtung gebildet sein. Die Mikroprismen-Gruppe wird jedoch bevorzugt, weil sich mit ihr eine Fokusfeststellvorrichtung ausbilden läßt, die einfach aufgebaut ist, kleine Abmessungen hat und eine hohe Festst'ellgenauigkeit besitzt. Ferner ist die Mikroprismen-Gruppe bequem herstellbar.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind die Schrägflächen 12 und 13 so angeordnet, daß ihre Normalen mit der optischen Achse den kritischen Winkel bilden. In diesem Falle kann ein Fehler aufgrund des Einflusses der Bildhöhe entstehen. Mit anderen Worten, in von der optischen Achse fernen Abschnitten der Lichtempfangselemente können Hauptlichtstrahlen nicht parallel zur optischen Achse gerichtet, sondern gegen sie geneigt sein, so daß der erste und der zweite Lichtteilstrom nicht genau auf die erste und die zweite Lichtempfangselementen-Gruppe auftreffen. Zur Vermeidung eines solchen Nachteils kann die Prismen-Gruppe Schrägflächen aufweisen, deren Normalen mit der optischen Achse verschiedene Winkel bilden, die mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse allmählich größer werden. Mit anderen Worten, bei dem am weitesten außen gelegenen Prismenelement bilden die Normalen zu seinen Schrägflächen mit der optischen Achse einen Winkel, der größer ist als der kritische Winkel. Durch solche Maßnahmen läßt sich der Einfluß der .Bildhöhe ausgleichen und die Genauigkeit der Fokusfeststellung sehr stark erhöhen.

Leerseite

Claims

lA-57 272 D-80C0 MÜNCHEN 90 Olympus Optical Schweigerstrasse 2 Company Limited, . „ ,,. _ , c J_ * telefon: (0S9) 66 20 ti Tokyo, Japan telegramm: protectpatent telex: 524070 Patentansprüche :

1. Verfahren zum Feststellen eines Scharfstellungszustandes bei einem optischen Abbildungssystem, bei dem ein aus dem optischen Abbildungssystem austretender Lichtstrom in einen ersten und einen zweiten Lichtteilstrom aufgeteilt wird, wobei der erste Lichtteilstrom von einem ersten Bereich und der zweite Lichtteilstrom von einem zweiten Bereich des optischen Abbildungssystems durchgelassen wird und der zweite Bereich einen vom ersten Bereich verschiedenen Abschnitt aufweist, der erste und der zweite Lichtteilstrom getrennt voneinander auf eine erste und eine zweite Gruppe regelmäßig angeordneter Lichtempfangselemente projiziert werden, um eine erste bzw. eine zweite Reihe fotoelektrisch umgeformter Ausgangssignale zu erzeugen, und zum Feststellen eines Scharfstellungszustandes des optischen Abbildungssystems zwischen den beiden Reihen von Ausgangssignalen eine Korrelation aufgrund einer seitlichen Verschiebung eines ersten und eines zweiten Bildes abgeleitet wird, die vom ersten und zweiten Lichtteilstrom auf der zugehörigen ersten bzw. zweiten Gruppe von Lichtempfangselementen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens die erste oder die zweite Reihe von Ausgangssignalen dadurch modifiziert wird, daß in Zwischenstellungen zwischen aufeinanderfolgenden Lichtempfangselementen wenigstens der ersten oder der zweiten Lichtempfangselementen-Gruppe (lla bzw. lib) interpolierte Werte abgeleitet werden.

/2

- 2 - 57

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß der aus dem optischen Abbildungssystem (4) austretende Lichtstrom mittels einer Prismen-Gruppe (10) aufgeteilt wird, die vor den Lichtempfangselementen-Gruppen (lla,lib) angeordnet ist und Schrägflächen (12,13) aufweist, deren Normalen mit Hauptstrahlen einfallender Lichtströme zumindest annähernd einen kritischen Winkel bilden.

3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , daß der aus dem optischen Abbildungssystem (4) austretende Lichtstrom durch die Prismen-Gruppe (10) aufgeteilt wird, die Schrägflächen (12,13) aufweist, deren Normalen mit einer Richtung der optischen Achse (O) des optischen Abbildungssystems (4) Winkel bilden, die mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse (O) allmählich größer werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , daß die von den Schrägflächen .(12,13) der Prismen-Gruppe (10) aufgeteilten Lichtströme von zugehörigen Lichtempfangselementen-Paaren (z.B. 15,16; 17,18; 19,20) der ersten und der zweiten Lichtempfangselementen-Gruppe (lla,lib) empfangen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet , daß die erste und die zweite Reihe von Ausgangssignalen aus der ersten bzw. der zweiten Lichtempfangselementen-Gruppe (lla, lib) durch Interpolation modifiziert werden, um eine modifizierte erste Signalreihe, die sich aus der anfänglichen ersten Reihe von Ausgangssignalen und interpolierten Vierten zusammensetzt, und eine modifizierte zweite Signalreihe zu bilden, die sich aus der anfänglichen zweiten Reihe von Aus-"

/3

• a »« f·

- 3 - 57 272

gangssignalen und interpolierten Werten zusammensetzt, und daß zur Feststellung des Scharfstellungszustandes eine Korrelation zwischen der modifizierten ersten und der modifizier ten zweiten Signalreihe abgeleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die erste oder die zweite -Reihe von Ausgangssignalen durch Interpolation modifiziert wird, um eine modifizierte Signalreihe aus interpolierten Werten zu bilden, und daß zur Fest- j

stellung des Scharfstellungszustandes die Korrelation ; zwischen der modifizierten Signalreihe und der nicht modi- ' fizierten Reihe von Ausgangssignälen ermittelt wird. j

7. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß der interpolierte Wert aus einem.gewichteten Mittel von Ausgangssignalen von benachbarten Lichtempfangselementen derselben Gruppe (lla,lib) errechnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch. 7,

dadurch gekennzeichnet , daß der interpolierte Wert A' , nach der Gleichung

^A>2n+1 ⁼ I₁ + I₂ ^(A2n+2 " ^A2n^}

errechnet wird, worin 1, der Abstand zwischen den benachbarten Lichtempfangselementen der ersten und der zweiten Gruppe (lla,lib) ist, 1- der Abstand zwischen benachbarten ' Lichtempfangselementen der zweiten und der ersten Gruppe (lib,lla), und A„ und A_ _ Ausgangssignale aus den benachbarten Lichtempfangselementen derselben Gruppe (lla oder lit