DE3546211C2 - - Google Patents
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen
Scharfeinstellung eines Varioobjektivs gemäß dem
Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Vorrichtung ist bekannt (DE-OS 24 58 893) und
kommt beispielsweise zur Anwendung bei einer Einzelbildkamera
oder einer Videokamera. Diejenige Linsengruppe der
bekannten Vorrichtung, die zur Änderung der Brennweite
verschiebbar ist, und diejenige Linsengruppe, die zur
Kompensation der Verlagerung der Bildebene einstellbar ist,
sind üblicherweise zwei voneinander verschiedene Linsengruppen;
es kann sich dabei jedoch auch um ein und dieselbe
Linsengruppe handeln. Im folgenden wird unter Bezugnahme
auf Fig. 2 der Aufbau eines Varioobjektivs erläutert, das
mittels der bekannten Vorrichtung fokussierbar ist. Fig. 2
zeigt eine Frontlinsengruppe F, einen Variator V, der die
Brennweite des Varioobjektivs durch Verschiebung entlang
der optischen Achse desselben verändert, einen Kompensator
C, der entlang der optischen Achse verschoben wird, um die
Bildebene in konstanter Lage zu halten, und eine
Relaislinsengruppe R. In Fig. 2 sind der Variator und der
Kompensator in ihren Stellungen für kleine Brennweite des
Varioobjektivs (Weitwinkelstellung) dargestellt. Vollinien,
die unter V und C dargestellt sind, zeigen die Bewegungsbahn
von V und C für den Fall, daß das Varioobjektiv zur
Veränderung der Brennweite von einer Weitwinkelstellung zu
einer Telestellung verstellt wird, wenn sich das Objekt im
Unendlichen befindet. Eine gestrichelte Linie zeigt die
Bewegungsbahn des Kompensators C für den Fall, daß sich das
Objekt sehr nahe befindet.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist bei einem solchen
Varioobjektiv das Ausmaß der Verschiebung des Kompensators
für die Fokussierung in der Telestellung groß. Um Raum für
diese Verschiebung bereit zu stellen, ist es notwendig, den
Abstand zwischen dem Variator V und dem Kompensator C zu
erhöhen. Eine Verminderung der Gesamtlänge des Varioobjektivs
ist infolgedessen schwierig. Ferner ist es
schwierig, den Durchmesser der Frontlinsengruppe des
Varioobjektivs zu vermindern, das sich die Blende in großem
Abstand von der Frontlinsengruppe befindet. Bei der
bekannten Vorrichtung erfolgt die Einstellung des
Kompensators mittels eines elektromechanischen
Stellantriebes, der den Kompensator zum Zweck der
Einstellung verschiebt. Die Einrichtung zur Ermittlung der
Bildschärfe umnfaßt einen zusätzlichen Meßstrahlengang. Eine
geeignete Steuerschaltung bestimmt aus der ermittelten
Bildschärfe die zur Kompensation einer Verlagerung der
Bildebene erforderliche Verschiebung der einstellbaren
Linsengruppe, d. h. des Kompensators, nach Betrag und
Richtung. Dementsprechend wird die Verschiebung mittels des
Stellantriebes ausgeführt.
Dem Anmeldungsgegenstand liegt die Aufgabe zugrunde, die
gattungsgemäße Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung
eines Varioobjektivs derart weiterzubilden, daß das
Varioobjektiv auf einfache Weise schnell fokussierbar ist
und geringe äußere Abmessungen aufweist.
Diese Aufgabe wird anmeldungsgemäß durch die Vorrichtung
gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ein Bestandteil dieser
Lösung ist das Element veränderbarer Brechkraft, das zur
einstellbaren Linsengruppe gehört, deren Einstellung erfindungsgemäß
dadurch erfolgt, daß statt einer Verschiebung
die Brechkraft des genannten Elementes eingestellt bzw.
geändert wird. Dadurch braucht kein Raum für eine
Verschiebung dieser Linsengruppe zum Zweck der Kompensation
einer Verlagerung der Bildebene vorgesehen zu sein, so daß
das Varioobjektiv geringe äußere Abmessungen haben kann.
Das Element mit veränderbarer Brechkraft ist ferner dazu
ausgenutzt, daß mit seiner Hilfe die erforderliche Richtung
der Brechkraftänderung bestimmt wird, indem die Brechkraft
zunächst um einen vorgegebennen Betrag geändert wird und die
vor und nach dieser Änderung vorliegenden Bildschärfen miteinander
verglichen werden. Dies kann aufgrund der
Eigenschaft des ohne mechanische Verschiebung bezüglich
seiner Brechkraft veränderbaren Elementes sehr schnell
erfolgen, so daß eine bei diesem "Probieren" möglicherweise
erfolgte Brechkraftänderung in falscher Richtung vernachlässigbar
ist und in Kauf genommen werden kann. Dies würde
bei einer Kompensation durch mechanische Verschiebung nicht
gelten.
Optische Elemente mit veränderbarer Brechkraft sind an sich
bekannt (DE-OS 20 06 970, DE-OS 33 00 226).
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert.
Fig. 1A, 1B, 1C, 3 und 4 zeigen Beispiele von
Varioobjektiven, die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung benutzbar sind;
Fig. 2 zeigt den Aufbau eines bekannten Varioobjektivs;
Fig. 5A und 5B zeigen Elemente mit veränderbarer
Brechkraft;
Fig. 6 zeigt eine Steuerschaltung für das Element mit
veränderbarer Brechkraft;
Fig. 7 zeigt eine in Fig. 6 dargestellte Schärfezustands-
Ermittlungseinrichtung;
Fig. 8 ist ein Ablaufschema für die Steuerung des Elementes
mit veränderbarer Brechkraft, und
Fig. 9 ist ein weiteres Ablaufschema für die Steuerung des
Elementes mit veränderbarer Brechkraft.
Fig. 1, bestehend aus den Fig. 1A, 1B und 1C, zeigt den
Aufbau eines Varioobjektivs aus mehreren Linsengruppen,
nämlich einer stationären Frontlinsengruppe F, einem
Variator V der optischen Achse des
Varioobjektivs verschiebbar ist, um die Brennweite zu verändern,
einer stationären Relaislinsengruppe R und einem
stationären Kompensator C′, der mindestens ein Element mit
veränderbarer Brechkraft aufweist, das imstande ist, seine
Brechkraft durch Veränderung der Brechzahl eines
Linsenwerkstoffs oder der Oberflächengestalt einer Linse zu
verändern. Durch Veränderung der Brechkraft dieses Elements
kann die Bildebene des Varioobjektivs trotz einer zunächst
auf die Verschiebung des Variators V oder auf die
Veränderung der Entfernung eines Objektivs zurückzuführenden
Veränderung der Lage der Bildebene immer am Ort der vorgegebenen
Bildempfangsebene gehalten werden. Fig. 2A zeigt
den Einstellzustand in einer Weitwinkelstellung; Fig. 2C
zeigt den Einstellzustand in einer Telestellung, und Fig. 2B
zeigt den Einstellzustand bei mittlerer Brennweite. In
dem Fall, daß sich das Objekt im Unendlichen befindet, sind
die Brechkräfte des Kompensators C′ in Fig. 2A und 2C annähernd
gleiche negative Werte, und in Fig. 2B ist die negative
Brechkraft kleiner als diejenige in Fig. 2A und 2C. In
dem Fall, daß sich das Objekt im Nahbereich befindet, ist
die Brechkraft von C′ kleiner als diejenige für das im
Unendlichen befindliche Objekt in Fig. 2A, 2B und 2C,
wodurch die Bildebene in konstanter Lage gehalten wird.
Wie aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht, benötigt
das beschriebene Varioobjektiv bei seiner Fokussierung im
Gegensatz zu dem in Fig. 2 gezeigten bekannten Objektiv
keinen zusätzlichen Raum für die Verschiebung des
Kompensators.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des Varioobjektivs
mit einer stationären Frontlinsengruppe F und einer
Linsengruppe V′, die mindestens ein Element mit veränderbarer
Brechkraft aufweist und entlang der optischen Achse
verschiebbar ist. Die Brennweite wird durch die Verschiebung
der Linsengruppe V′ entlang der optischen Achse
verändert, und die Brechzahl des Elements mit veränderbarer
Brechkraft wird verändert, um die Bildebene des
Varioobjektivs in einer vorgegebenen Lage zu halten, wenn
sich die Brennweite und/oder die Entfernung des Objektes
ändert. Anders als bei der vorhergehenden Ausführungsform
ändert sich bei der in Fig. 3 erläuterten Ausführungsform
die Brechkraft des Variators V′ des Varioobjektivs.
Fig. 4 zeigt eine praktische Ausführungsform des
Varioobjektivs gemäß Fig. 1. Dieses Varioobjektiv enthält
vom Objekt aus gesehen eine zum Fokussieren dienende
Frontlinsengruppe F mit drei Linsen, einen Variator V mit
drei Linsen und einen Kompensator C′ mit zwei Linsen, der
ein Element mit veränderbarer Brechkraft aufweist, das
Oberflächen mit den Krümmungsradien R₁₁ und R₁₂ hat und
dessen Oberflächengestalt veränderbar ist.
Rn (n=1, 2, 3 . . .) bedeutet den Krümmungsradius der von
der Objektseite aus gezählten n-ten Oberfläche, während Dn
entweder den Luftzwischenraum oder die Dicke entlang der
Achse zwischen der n-ten Oberfläche und der (n+1)-ten
Oberfläche bedeutet. Tabelle 1 zeigt Objektivdaten der in
Fig. 4 erläuterten Ausführungsform; Tabelle 2 zeigt Werte
von D₅ und D₁₀ für verschiedene Stellungen a, b und c des
Variators V, den Krümmungsradius R₁₁ des Elements mit veränderbarer
Brechkraft, der im Fall eines im Unendlichen
befindlichen Objektivs für jede Lage a, b und c des Variators
V bewirkt, daß die Bildebene in der vorgegebenen
Bildempfangsebene liegt, und die Brennweite f des
Varioobjektivs. Tabelle 3 zeigt den Krümmungsradius R₁₁ des
Elements mit veränderbarer Brechkraft, der im Fall eines
Objekts, das sich 90 mm vor der ersten Oberfläche R₁ befindet,
für die Stellungen a, b und c von Tabelle 2 bewirkt,
daß die Bildebene in der vorgegebenen Bildempfangsebene
liegt.
Das Element mit veränderbarer Brechkraft kann ein Element
sein, dessen Brechkraft durch Änderung der Brechzahl eines
Flüssigkristalls verändert wird, wie es aus der JP-OS
1 51 854/1979 bekannt ist, oder es kann ein Element sein, bei
dem ein elektrooptischer Kristall angewandt wird, wie es
aus der JP-OS 1126/1983 bekannt ist.
Nachstehend wird ein Element mit veränderbarer
Oberflächengestalt erläutert, das in der auf eine ältere
Anmeldung zurückgehenden, nachveröffentlichten DE-OS 34 24 068
ausführlicher beschrieben ist.
Fig. 5A zeigt eine Ausführungsform eines Elements mit veränderbarer
Oberflächengestalt mit lichtdurchlässigen elastischen
Teilen 1 und 2, einer Blendenplatte 3, die eine
kreisrunde Blendenöffnung hat, einer Glasplatte 4, einem
Laminat 5 aus ringförmigen piezoelektrischen Elementen und
einer Hochspannungserzeugungsschaltung 6. An die ringförmigen
piezoelektrischen Elemente 5 wird eine durch die
Hochspannungserzeugungsschaltung 6 erzeugte Hochspannung VH
angelegt, so daß die ringförmigen piezoelektrischen
Elemente 5 in der Längsrichtung der Zeichnung schrumpfen
bzw. zusammengepreßt werden, was dazu führt, daß die mit
den ringförmigen piezoelektrischen Elementen 5 verbundene
Glasplatte 4 näher an die Blendenplatte 3 gebracht wird.
Dies hat zur Folge, daß die elastischen Teile 1 und 2
zusammengepreßt werden und aus der Blendenöffnung der
Blendenplatte 3 vorragen, so daß die Gestalt der Oberfläche
1′ des elastischen Teils 1 verändert wird. Als Ergebnis
wird die Brechkraft des elastischen Teils verändert. Die
Änderung der Brechkraft kann durch die Hochspannung VH, die
durch die Hochspannungserzeugungsschaltung 6 an die ringförmigen
piezoelektrischen Elemente 5 angelegt wird, mittels
eines Steuersignals S gesteuert werden.
Die elastischen Teile 1 und 2 haben verschiedene Elastizitätsmodule.
Durch geeignete Wahl der Elastizitätsmodule
und der Dicke kann die Oberfläche 1′ des elastischen Teils
1 auch im Fall der Änderung der Brechkraft in einer
gewünschten Gestalt, beispielsweise in einer sphärischen
Gestalt, gehalten werden. Die Werktstoffe für die
elastischen Teile 1 und 2 können unter dem Gesichtspunkt
der Lichtdurchlässigkeit und der Gleichmäßigkeit Siliconkautschuke
sein. Das elastische Teil 1 kann beispielsweise
aus Shinetsu Silicon KE106 hergestellt sein, während das
elastische Teil 2 aus Shinetsu Silicone KE104 Gel bestehen
kann. In diesem Fall kann eine Beeinflussung durch die
Formänderung in der Grenzfläche bei vielen Anwendungen
vernachlässigt werden, weil die Brechzahlen der elastischen
Teile 1 und 2 nahe beeinander liegen.
In Fig. 5B wird ein Element mit negativer Brechkraft verwendet.
Diejenigen Bauteile, die in Fig. 5A gezeigten Bauteilen
gleichen, sind mit denselben Bezugsziffern
bezeichnet. Bei der in Fig. 5B erläuterten Ausführungsform
ist der obere Rand des lichtdurchlässigen elastischen Teils
2 mit der Blendenplatte 3 verbunden, während
seine untere Oberfläche mit der Glasplatte 4 verbunden
ist.
Nachstehend wird die Steuerung der Brechkraft des Elementes
mit veränderbarer Brechkraft erläutert, das für das
Varioobjektiv geeignet ist. Bei der erläuterten
Ausführungsform erfolgt die Scharfeinstellung des
Varioobjektivs unter Berücksichtigung der Änderung der
Brennweite und der Änderung der Objektentfernung durch
Änderung der Brechkraft des Elements mit veränderbarer
Brechkraft. Diese Scharfeinstellung kann schneller erreicht
werden als mit einer Vorrichtung, bei der zur
Scharfeinstellung eine Linsengruppe bewegt wird.
Andererseits ist wegen einer Änderung der Brechkraft des
Elements mit veränderbarer Brechkraft infolge einer
Temperaturänderung eine rückführungslose Steuerung der
Brechkraft schwierig. Bei der erläuterten Ausführungsform
wird der Schärfezustand eines auf die Bildempfangsebene
projizierten Bildes durch ein Bildsignal ermittelt, das
mittels einer Abbildungseinrichtung erhalten wird, die in
der vorgegebenen Bildempfangsebene des Varioobjektivs angeordnet
ist, und die Brechkraft des Elements mit veränderbarer
Brechkraft wird derart gesteuert, daß immer größte
Bildschärfe erzielt wird. Die Brechkraft des Elements mit
veränderbarer Brechkraft wird unter Ausnutzung der schnellen
Ansprechzeit des Elements mit veränderbarer Brechkraft
mit einer hohen Geschwindigkeit um einen geringen Betrag
verändert, so daß die Richtung, in der die Bildschärfe
zunimmt, ermittelt wird. Die Erfindung ist für eine
Fernsehkamera oder eine Videokamera besonders gut geeignet.
Ein typischer Zeitabschnitt für die mit hoher
Geschwindigkeit erfolgende, geringe Änderung der Brechkraft
des Elements mit veränderbarer Brechkraft ist der
Zeitabschnitt eines Teilbildes (30 Hz).
In der folgenden Beschreibung wird das in Fig. 5A und 5B
gezeigte Element mit veränderbarer Brechkraft angewandt.
Fig. 6 zeigt den grundlegenden Aufbau einer Steuerschaltung
für das Element mit veränderbarer Brechkraft. Die
Steuerschaltung weist ein ladungsgekoppeltes Bauelement 7
(nachstehend als CCD-Element bezeichnet), das in einer vorgegebenen
Bildempfangsebene des Varioobjektivs angeordnet
ist, einen Treiber 8 für die Ansteuerung des CCD-Elements 7
und einen Zeitgebersignalerzeuger 9 zur Erzeugung eines
Zeitgebersignals auf.
Das Bildsignal, das durch das CCD-Element 7 erzeugt wird,
wird mit einem Synchronisierungssignal kombiniert, um ein
Videosignal zu bilden, das einer Schärfezustands-
Ermittlungseinrichtung 10 zugeführt wird. Die
Schärfezustands-Ermittlungseinrichtung 10 ermittelt für
jedes Teilbild in Übereinstimmung mit dem durch den
Zeitgebersignalerzeuger 9 erzeugten Zeitgebersignal die
Bildschärfe bzw. den Schärfezustand des Bildes, das auf die
vorgegebene Bildempfangsebene des CCD-Elementes 7 projiziert
wird, und führt einem Mikroprozessor 11 ein
Ermittlungssignal zu. Am Ende der Ermittlung durch die
Schärfezustands-Ermittlungseinrichtung 10 liest der
Mikroprozessor 11 in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal
des Zeitgebersignalerzeugers 9 das ermittelte Schärfezustandssignal
ein. Die in Fig. 5 gezeigte Hochspannungserzeugungsschaltung
6, die auch in Fig. 6 mit der
Bezugsziffer 6 bezeichnet ist, verändert die Spannung VH,
die an die in Fig. 5 gezeigten ringförmigen piezoelektrischen
Elemente 5 anzulegen ist, in Übereinstimmung mit
dem Steuersignal S₁, das durch den Mikroprozessor 11
erzeugt wird. Wenn ein Anwender bzw. Bediener eine
gewünschte Brennweite wählt, erzeugt eine Brennweitenänderungs-
Steuervorrichtung 12 ein entsprechendes Signal
S₂, das mit dem Steuersignal S₁ kombiniert und an die
Hochspannungserzeugungsschaltung 6 angelegt wird.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der Schärfezustands-
Ermittlungseinrichtung 10 mit einer Differenzierschaltung
10-1 zum Differenzieren des von dem CCD-Element 7 zugeführten
Bildsignals, einer Absolutwertschaltung 10-2, einer
Integrierschaltung 10-3 und einem A/D-Wandler 10-4. Die
Integrierschaltung 10-3 integiert das Eingangssignal für
einen vorgegebenen Zeitabschnitt in Übereinstimmung mit dem
durch den Zeitgebersignalerzeuger 9 erzeugten Zeitgebersignal.
Das integrierte Signal wird einer A/D-Wandlung
unterzogen, und das digitale Signal wird dem Mikroprozessor
zugeführt. Durch diese Anordnung wird der Kontrast des auf
das CCD-Element projizierten Bildes ermittelt und zur
Bewertung des Schärfezustands des Bildes verwendet.
Nachstehend wird ein Rechenschema für die Steuerung der
Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft
erläutert. Fig. 8 zeigt ein grundlegendes Ablaufschema. Die
Schärfezustände von zwei Bildern, die unter zwei verschiedenen
Bedingungen ermittelt werden, unter denen die
Brechkräfte des Elements mit veränderlicher Brechkraft um
einen in geringem Maße vorgegebenen Betrag verschieden sind
und folglich die Lagen der Bildebene des Varioobjektivs in
geringem Maße verschieden sind, werden verglichen, und die
Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft wird
in der Richtung verändert, in der die Schärfe zunimmt.
In Fig. 8 wird das Steuersignal S derart an die
Hochspannungerzeugungsschaltung 6 angelegt, daß die an die
ringförmigen piezoelektrischen Elemente angelegte Spannung
VH gleich dem Inhalt eines Registers V₁ ist. Dann wird der
Schärfezustand A in ein Register A₁ eingelesen. Der Inhalt
eines Registers V₂ wird auf V₁+ΔV (ΔV<0) eingestellt,
und VH wird so gesteuert, daß sie gleich V₂ ist.
Dann wird der Schärfezustand A in ein Register A₂ eingelesen,
und A₁ und A₂ werden verglichen. Wenn A₁<A₂, nimmt
die Schärfe zu, wenn VH erhöht wird. Infolgedessen wird V₁
zu V₂ verändert und A₁ zu A₂ verändert, und
V₂=V₁+ΔV wird als VH angelegt. Der Vergleich von A₁
und A₂ wird wieder durchgeführt. Wenn A₁<₂, muß VH vermindert
werden. Infolgedessen wird V₂ zu V₁ verändert und
A₂ zu A₁ verändert, und V₁=V₁-ΔV wird als VH angelegt
Dann werden die Schärfezustände verglichen.
Auf diese Weise wird die Brechkraft des Elements mit
veränderlicher Brechkraft immer in der Richtung verändert,
in der die Bildschärfe zunimmt, so daß ein Bild mit hoher
Qualität erzeugt wird.
Fig. 9, bestehend aus den Fig. 9A, 9B, 9C, 9D und 9E, zeigt
ein verbessertes Rechenschema für die Steuerung der
Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft. In
Fig. 9 zeigt Vi→VH (i=1 bis 6) an, daß das Steuersignal
S derart an die Hochspannungserzeugungsschaltung 6 angelegt
wird, daß die an die ringförmigen piezoelektrischen
Elemente 5 angelegte Spannung den Inhalt des Registers Vi
des Mikroprozessors erreicht, und Ai←A (i=1 bis 6)
zeigt an, daß der Schärfezustand des Bildes in das Register
Ai eingelesen wird, wenn die angelegte Spannung VH gleich
Vi ist.
Wie es in Fig. 9A gezeigt ist, wird nach der Initiierung
T-2 eine Höchstwertermittlung T-3 durchgeführt. Bei der
Höchstwertermittlung T-3 wird die an die ringförmigen piezoelektrischen
Elemente angelegte Spannung VH verändert,
und die Werte V₁, V₂ und V₃ (V₁<V₂<V₃), die bewirken,
daß die Schärfezustände A₁, A₂ und A₃ unter den drei
Bedingungen V₁, V₂ und V₃ den Ungleichungen A₁<A₂ und
A₂<A₃ genügen, werden gesucht. Wenn solche Werte V₁, V₂
und V₃ ermittelt werden, ist die Bildschärfe am höchsten,
wenn VH zwischen V₁ und V₃ liegt. Bei der nächsten
Annäherung T-4 wird VH zwischen V₁ und V₃ verändert, und
der Wert V₂, der bewirkt, daß die Schärfe am höchsten ist,
wird ermittelt und als VH an die ringförmigen piezoelektrischen
Elemente angelegt. Zu diesem Zeitpunkt ist die
Brechkraft des Elements mit veränderbarer Brechkraft derart
gesteuert worden, daß die Brennebene für die gegenwärtige
Brennweite des Varioobjektivs und für die gegenwärtige
Objektentfernung mit der Bildempfangsebene des CCD-Elements
übereinstimmt.
In einem Monitor T-5 erfolgt ebenfalls eine Ermittlung des
Schärfezustands mit dem konstanten Wert VH, um jede
Änderung der Schärfe zu überwachen. Wenn keine Änderung
festgestellt wird, wird die Überwachung fortgesetzt. Wenn
eine Änderung festgestellt wird, wird ein Wiederanlauf T-6
initiiert, und die Höchstwertermittlung T-3 und die
Annäherung T-4 werden wiederholt, um den optimalen Wert für
VH festzulegen, so daß die Brechkraft des Elements mit veränderbarer
Brechkraft verändert wird, um die höchste
Qualität des Bildes sicherzustellen. Wenn für einen vorgegebenen
Zeitabschnitt beispielsweise 1 s lang, keine
Änderung der Bildschärfe festgestellt wird, wird der
Wiederanlauf T-6 zwangsläufig initiiert, um den Wert VH neu
einzustellen. Es ist möglich, daß der anfänglich festgelegte
Wert für VH wegen verschiedener Fehler nicht der
beste Wert ist oder daß eine sehr schnelle Änderung des
Schärfezustands eintritt, die nicht ermittelt werden kann.
Dieser zwangsläufige Wiederanlauf verhindert infolgedessen,
daß für VH ein unrichtiger Wert festgelegt wird.
Bei einer in Fig. 9B gezeigten Initiierung T-2 werden die
Werte V₂, ΔV₁ und ΔV₂, die bei der nächsten
Höchstwertermittlung notwendig sind, auf VO und ΔVO
(ΔVO)<0 eingestellt.
Fig. 9C zeigt ein Beispiel für die Höchstwertermittlung
T-3. Die angelegte Spannung VH wird auf V₁=V₁-ΔV₁; V₂
und V₃=V₂+ΔV₂ eingestellt, und die Schärfezustände A₁,
A₂ und A₃ bei diesen angelegten Spannungen werden ermittelt
und verglichen. Wenn eine Differenz zwischen A₁, A₂ und A₃
kleiner ist als ein minimales feststellbares Schärfeinkrement
ΔA, wird V₁ zu einem kleineren Wert und V₃ zu
einem größeren Wert verändert, und die Inkremente ΔV₁
und ΔV₂ für die Änderung von VH werden ebenfalls verändert.
A₁, A₂ und A₃ werden verglichen, und wenn A₂ den
größten Wert hat, liegt der Schärfezustand, der die höchste
Schärfe liefert, zwischen V₁ und V₃. Der Prozeß kehrt folglich
zurück. Falls A₁<A₂<A₃, wird die höchste
Bildschärfe bei einem niedrigeren Wert für VH erhalten. Die
Werte von V₁, V₂ und V₃ werden infolgedessen vermindert.
Falls A₁<A₂<A₃, werden die Werte von V₁, V₂ und V₃
erhöht. Dann werden die Schärfezustände A₁, A₂ und A₃ bei
den neuen Werten von V₁, V₂ und V₃ verglichen. Diese
Operation wird wiederholt, bis die Werte von V₁, V₂ und V₃
gefunden werden, die bewirken, daß die Ungleichungen
A₁<A₂ und A₂<A₃ erfüllt werden.
Wenn der Kontrast des Objekts sehr niedrig ist oder wenn
der Fall eintritt, daß die Entfernung vom Objekt nicht eindeutig
ermittelt werden kann, ist es möglich, daß die
Ungleichungen A₁<A₂ und A₂<A₃ erfüllt werden. In diesem
Fall wird keine Höchstwertermittlung erzielt. Folglich kann
in einem Sucher angezeigt werden, daß die Scharfeinstellung
unmöglich ist, oder der Prozeß kann zum Start T-1 zurückkehren,
um den Prozeß nochmals zu versuchen, oder die
Fläche auf dem CCD-Element, das den Schärfezustand ermittelt,
kann verändert werden.
Da bei der Annäherung T-4 von Fig. 9D V₁<V₂<V₃, die
bewirken, daß die Ungleichungen A₁<A₂ und A₂<A₃ erfüllt
werden, bekannt sind, wird VH zwischen V₁ und V₃ verändert,
um einen optimalen Wert für VH zu finden. Ein zwischen V₁
und V₂ liegender Wert V₄ und ein zwischen V₂ und V₃ liegender
Wert V₅ werden eingestellt, und die Schärfezustände A₄
und A₅ für den Fall, daß VH gleich V₄ bzw. gleich V₅ ist,
werden mit dem Schärfezustand A₂ für den Fall, daß VH
gleich V₂ ist, verglichen. Wenn A₂ den größten Wert hat,
ist die Schärfe am höchsten, wenn VH zwischen V₄ und V₅
liegt. Folglich wird V₁ auf F₄ und wird V₃ und V₅ eingestellt,
um den Bereich von VH zu verkleinern, und der
Prozeß kehrt zum Start zurück. Wenn A₄ den größten Wert
hat, ist die Schärfe am höchsten, wenn VH zwischen V₁ und
V₂ liegt, und wenn A₅ den größten Wert hat, ist die Schärfe
am höchsten, wenn VH zwischen V₂ und V₃ liegt. Folglich
werden V₁, V₂ und V₃ verändert, um den Bereich von VH zu
verkleinern, und der Prozeß kehrt zum Start zurück.
Durch Wiederholung der vorstehend erwähnten Schritte nähern
sich V₁, V₂ und V₃ an den optimalen Wert für VH an, und die
Differenz zwischen den Schärfezuständen A₁, A₂ und A₃
erreicht das minimale feststellbare Schärfeinkrement ΔA.
In diesem Fall ist die Annäherung beendet, und V₂ wird
auf (V₃+V₁)/2 eingestellt und als VH angelegt. Dann kehrt
der Prozeß zurück.
In einem Monitor T-5 von Fig. 9E ist VH gleich V₂, und die
Brechkraft des Elements mit veränderbarer Brechkraft wird
gesteuert, um die höchste Qualität des Bildes zu erhalten.
In dem Monitor T-5 wird eine Zeitzählung durchgeführt, und
dann wird für jedes Einzelbild der Schärfezustand A₆ ermittelt
und mit dem Schärfezustand A₂ verglichen. Wenn sich A₆
im Vergleich zu A₂ verändert hat, ist es erforderlich, VH
auf den optimalen Wert zu verändern. Der Prozeß kehrt
infolgedessen zum Wiederanlauf T-6 zurück. 1 s nach dem
Beginn der Zeitmessung kehrt der Prozeß zum Wiederanlauf T-6
zurück, um nachzuprüfen, ob die gegenwärtige Spannung VH
den optimalen Wert hat. Auf diese Weis kehrt der Prozeß in
dem Monitor T-5 zum Wiederanlauf T-6 zurück, um die
Höchstwertermittlung und die Annäherung zu wiederholen,
wenn sich die Bildschärfe verändert oder wenn 1 s vergangen
ist. Da die anfänglichen Werte für V₂, ΔV₁ und ΔV₂ beim
Wiederanlauf auf die Werte sind, die in dem vorangehenden
Schritt die geeignetsten Werte waren, erfolgt die
Einstellung auf eine geänderte Brennweite und eine geänderte
Objektentfernung sehr schnell. Infolgedessen folgt
die Brechkraft schnell der Änderung der Brennweite und der
Änderung der Objektentfernung, sobald die Brechkraft des
Elements mit veränderbarer Brechkraft auf einen geeigneten
Wert eingestellt worden ist. Wenn keine Änderung der
Brennweite oder der Objektentfernung eintritt, wird die
Brechkraft in 1 s nur in einigen Einzelbildern verändert.
Infolgedessen tritt keine Defokussierung ein.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung eines
Varioobjektivs,
das mehrere Linsengruppen (F, V, C′, R; F, V′) aufweist, von denen zumindest eine Linsengruppe (V; V′) zur Änderung der Brennweite des Varioobjektivs entlang dessen optischer Achse verschiebbar ist,
wobei die Vorrichtung umfaßt
das mehrere Linsengruppen (F, V, C′, R; F, V′) aufweist, von denen zumindest eine Linsengruppe (V; V′) zur Änderung der Brennweite des Varioobjektivs entlang dessen optischer Achse verschiebbar ist,
wobei die Vorrichtung umfaßt
- eine der Linsengruppen (C′; V′) des Varioobjektivs,
die einstellbar ist zur Kompensation einer Verlagerung
der Bildebene des Varioobjektivs, die durch
eine Brennweitenänderung desselben und/oder eine
Objektentfernungsänderung verursacht ist,
einen Stellantrieb für die einstellbare Linsengruppe, und eine Einrichtung (10) zur Ermittlung der Bildschärfe in einer vorgegebenen Bildempfangsebene,
wobei in Abhängigkeit von der ermittelten Bildschärfe der Stellantriebs angesteuert und die einstellbare Linsengruppe eingestellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die einstellbare Linsengruppe (C′, V′) zumindest ein
Element (1 bis 5; 2 bis 5) mit veränderbarer Brechkraft
aufweist und durch Brechkraftänderung eingestellt wird
und daß zur Bestimmung der zur Kompensation erforderlichen
Richtung der Brechkraftänderung die Brechkraft zunächst um
einen vorgegebenen Betrag geändert wird und die vor und
nach dieser Änderung vorliegenden Bildschärfen verglichen
werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß diejenige Linsengruppe (C′), die das Element mit veränderbarer
Brechkraft aufweist, stationär ist und daß eine
andere der Linsengruppen (V) zum Zweck der Änderung der
Brennweite entlang der optischen Achse verschiebbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß diejenige Linsengruppe (V′), die das Element mit veränderbarer
Brechkraft aufweist, entlang der optischen Achse
verschiebbar ist und daß eine andere der Linsengruppen (F)
stationär ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine Oberfläche (1′) des
Elements (1 bis 5; 2 bis 5) mit veränderbarer Brechkraft
einen veränderbaren Krümmungsradius hat.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Element (1 bis 5; 2 bis 5) mit veränderbarer
Brechkraft aus einem lichtdurchlässigen, elastischen
Werkstoff hergestellt ist.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59276492A JPS61156213A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | ズ−ムレンズ |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE19853546211 Granted DE3546211A1 (de) | 1984-12-28 | 1985-12-27 | Varioobjektiv mit einem element mit veraenderlicher brechkraft |
Country Status (3)
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| JP (1) | JPS61156213A (de) |
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