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Einrichtung zum Erkennen der Einstellung eines optischen Systems Die
bekannten Verfahren zur Einstellung, insbesondere zur Scharfstellung von optischen
Systemen beruhen sämtlich auf der Beobachtung eines Bildes durch das menschliche
Auge. Diese Verfahren haben folgende Nachteile i. Die Einstellung ist abhängig von
dem subjektiven .Eindruck, den die Bedienungsperson von dem Bilde hat. Die vollkommene
Scharfstellung des Bildes ist daher an die Übung und das gute Sehvermögen der Bedienungsperson
sowie an ausreichende Helligkeit des Bildes gebunden.
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z. Eine Fernbetätigung ist ohne erheblichen Aufwand (Fernsehabtastung)
nicht möglich. 3. In allen Fällen, in denen das Bild durch nicht sichtbares Licht
erzeugt wird, beispielsweise bei Aufnahmen in der Nacht mittels Bestrahlung des
Aufnahmeobjektes durch ultrarotes Licht, kann eine Einstellung des Objektives nur
vorgenommen werden, wenn die Entfernung des Aufnahmeobjektes von der Kamera bekannt
ist. Diese Nachteile lassen sich erfindungsgemäß dadurch beseitigen, daß das von
dem optischen System erzeugte Bild auf eine Photozelle geworfen wird, welche einen
nicht linearen Zusammenhang zwischen dem Photostrom I und der Beleuchtungsstärke
E zeigt. Aus der Größe des Photostromes kann dann auf den Schärfegrad des Bildes
geschlossen und somit die Einstellung eines optischen Systems ohne Betrachtung des
Bildes erkannt werden. Gekrümmte Kennlinien I = f (E) zeigen z. B. Sperrschichtphotozellen,
wenn sie an Außenwiderstände angeschlossen sind, die etwa in Größenordnung des Innenwiderstandes
der Zelle oder darüber liegen. Auch gasgefüllte und Hochvakuumzellen zeigen bei
höheren Beleuchtungsstärken eine Sättigung des Photostromes und somit eine Krümmung
der Kennlinie. Die Nichtlinearität kann auch durch Zwischenschalten von geeigneten
Schaltelementen, z. B. Röhrenschaltungen, zwischen die Photozelle und das elektrische
1Meßgerät erzielt werden.
Die Wirkungsweise einer solchen Anordnung
ist folgende: Der Inhalt eines Bildes besteht aus Flächenstücken verschiedener Helligkeit.
Der Übergang von einer hellen zu einer dunklen Stelle des Bildes verläuft in einer
mehr oder minder schmalen Zone. Diese Zone besitzt bei Scharfstellung des Bildes
eine minimale Breite und wird um so breiter, je unschärfer das Bild eingestellt
ist. Die Wirkung dieser Unschärfezone auf den Photostrom sei an einem Beispiel nach
Abb. i erläutert.
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Der Gegenstand i bestehe aus einer dunklen und einer hellen Hälfte.
Durch das Objektiv 2 wird auf der Photozelle 3 ein Bild dieses Gegenstandes entworfen.
Außerhalb der Unschärfezone hat dieses Bild eine dunkle Seite mit der Beleuchtungsstärke
El und eine helle Seite mit der Beleuchtungsstärke E.. Die Scharfstellung des Bildes
erfolgt durch Verschieben der Photozelle in der y-Richtung. Bei y3 liege die Scharfstellung.
Der Photostrom wird durch einen Strommesser q. gemessen. Die Photozelle zeigt einen
nicht linearen Zusammenhang zwischen Photostrom und Beleuchtungsstärke entsprechend
der Kennlinie Abb. 2. Oberhalb einer Beleuchtungsstärke 'S, die zwischen El und
E. liegt, steigt der Strom infolge einer Sättigungserscheinung nicht mehr an. Abb.
3 zeigt das Bild bei verschiedenen Einstellungen, Abb. 4. die Beleuchtungsstärke
der einzelnen Teile des Bildes in Abhängigkeit von ihrer Lage x. Abb. 5 zeigt den
durch die einzelnen Streifen der Breite ,A x entstehenden Teilstrom ,.'
I in Abhängigkeit von x. Bei Scharfstellung des Bildes ergibt sich
ein bestimmter Photostrom 1o (Abb. 6). Wird jetzt die Photozelle aus der Scharfstellung
herausbewegt, so wird die dunkle Hälfte des Bildes innerhalb der Unschärfezone aufgehellt,
wodurch eine Vergrößerung des Photostromes verursacht wird. Gegenüber dieser Vergrößerung
des Photostromes verursacht jedoch der in die helle Hälfte hineinragende Teil der
Unschärfezone keine entsprechende Verringerung des Photostromes, da die Beleuchtungsstärke
dieses Flächenstückes immer noch über der Sättigungsgrenze Es liegt. Der Gesamtstrom
der Photozelle, der den Flächen F in Abb. 5 proportional ist, wird also eine Vergrößerung
gegenüber der Scharfstellung erfahren. Wird die Photozelle also durch die Bildebene
hindurchbewegt, so wird sich die Scharfstellung durch ein Minimum des Photostromes
auszeichnen (Abb. 6). Aus der Erhöhung des Photostromes gegenüber diesem Minimum
kann andererseits auf den Abstand der Photozelle von der Bildebene geschlossen -werden.
Man kann also ohne Betrachtung des Bildes nur aus der Größe des Photostromes die
Einstellung des optischen Systems erkennen.
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Der durch den Erfindungsgedanken hervorgerufene erhebliche technische
Fortschritt sei an folgenden Anwendungsbeispielen erläutert: i. Die Scharfstellung
einer Kamera kann 'leicht durch elektrische Fernbetätigung von einem Ort aus vorgenommen
werden, der weit entfernt von der Kamera liegt. Auf diese Weise ist es z. B. möglich,
in einem Flugzeug eine Kamera einzubauen, deren Einstellung vom Piloten fernbetätigt
werden kann. Ferner können beispielsweise interessante Tieraufnahmen hergestellt
werden, wenn die Aufnahmekamera in unmittelbarer Nähe der Tiere eingebaut wird,
während die Bedienung von einer geschützten Stelle aus vorgenommen werden kann.
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z. Bei Aufnahmen mit ultrarotem Licht kann die Scharfeinstellung einer
Kamera mittels einer Photozelle, die für die entsprechende Lichtwellenlänge empfindlich
ist, festgestellt werden.
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Die größte Stromänderung bei Scharfstellung tritt dann ein, wenn die
Kennlinie 1= f E )
für die mittlere Beleuchtungsstärke des Bildes die
größte Krümmung besitzt. Da aber die mittlere Helligkeit einzelner Bilder verschieden
sein kann, würde die Stromänderung bei Scharfstellung des Bildes gegenüber einer
weitgehenden Unschärfe ebenfalls verschie-den ausfallen. Es ist daher günstig,
wenn der Arbeitspunkt auf der Kennlinie stets von neuem in ein Gebiet der größten
Krümmung der Kennlinie gelegt wird. Dies lädt sich bei einem Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes dadurch erreichen, daß der Arbeitspunkt durch die mittlere
Beleuchtungsstärke des Bildes selbsttätig in das Gebiet der größten Krümmung gesteuert
wird. Beispielsweise kann durch die mittlere Beleuchtungsstärke des Bildes über
eine Nebenphotozelle und einen Verstärker eine Blendenvorrichtung so gesteuert werden,
daß der durch das Objektiv auf die Hauptzelle geworfene Gesamtlichtstrom stets so
groß. wird, daß für die sich einriegelnde mittlere Beleuchtungsstärke des Bildes
der Arbeitspunkt im Gebiet stärkster Krümmung der Kennlinie liegt. Durch die mittlere
Beleuchtungsstärke des Bildes können aber auch die charakteristischen Daten einer
zwischen Photozelle und Meßgerät geschalteten Röhrenschaltung so geändert werden,
daß der Arbeitspunkt ebenfalls in ein Gebiet günstigster Krümmung verlegt wird.