DD201245A1

DD201245A1 - Optische anordnung zur automatischen scharfeinstellung

Info

Publication number: DD201245A1
Application number: DD23412981A
Authority: DD
Inventors: Rolf Jurenz; Michael Lenk
Original assignee: Rolf Jurenz; Michael Lenk
Priority date: 1981-10-16
Filing date: 1981-10-16
Publication date: 1983-07-13
Also published as: GB2107897A; DE3227980A1; GB2107897B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zur automatischen Scharfeinstellung fotografischer Kameras und Objektive, die vorzugsweise mit einer IR-Sende- und Empfangseinrichtung arbeitet. Mit dem Ziel der Aufwandsverringerung optischer und optoelektronischer Bauelemente hat die Erfindung eine platzsparende, kombinierte IR-Sende- und Empfangseinrichtung zur automatischen Scharfeinstellung zur Aufgabe. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass fluchtend in der optischen Achse hintereinander eine Sendediode und ein kleiner Hohlspiegel als Sendeoptik sowie die verspiegelte Rueckseite des Hohlspiegels und ein groesserer Hohlspiegel mit zentraler freier Oeffnung als Empfangsoptik mit dazugehoerigem Empfaenger wirksam werden. Die Sende- und Empfangsoptik sind verschiebbar angeordnet, ihre optisch wirksamen Flaechen sind unterschiedlich voneinander spaerlich bzw. asphaerisch gekruemmt. Vor der Sendediode ist eine auch als Linse ausfuehrbare Deckscheibe vorgesehen. Fig. 1

Description

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PENTACON DRESDEN

r·- un4 xin«w*rk« Dresden, am 21. September 1931.

Titel der Erfindung

Optische Anordnung zur automatischen Scharfeinstellung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Anordnung zui automatischen Scharfeinstellung für vorzugsweise fotografische Kameras, die mit einer IR-Sende- und Empfangseinrichtung arbeiten.

Charakteristik der bekannten 'technischen Lösungen

Bei fotografischen Kameras ist es bekannt, die von einem an der Kamera angeordneten Infrarot-Strahler ausgesandten Strahlen zur Messung der Objektentfernung zu verwenden. Aus dem am Ob.jekt reflektierten Anteil der Strahlung wird die Entfernung ermittelt und nach dieser die automatische Scharfeinstellung des Aufnahmeobjektivs vorgenommen. Die Strahlung wird dabei so gebündelt, daß sie auf bestimmte Teile des von der Kamera erfaßten Bildfeldes gerichtet werden kann. Nachteilig ist hierbei (DE-OS'1 965 O64) der große Aufwand an optischen Bauelementen, da für die Sende- und Empfangseinrichtung zwei getrennte Systeme verwendet v/erden, und zwar zwei optisch sammelnde Glieder symmetrisch zum IR-Strahler. Außerdem sind zur Erzeugung der Teilstrahlenbündel weitere Umlenkmittel notwendig.

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Es ist weiterhin bekannt (DE-AS 1 953 849) , den IS-Strahler im Brennpunkt eines Reflektors anzuordnen, so daß pa-, ralleles Licht ausgesandt wird. Sende- und Empfangsoptik sind hierbei getrennt auf der optischen Achse hintereinander angeordnet. In der Mitte der Empfangsoptik: ist eine Öffnung.zur Aufnahme der Sendeoptik vorhanden. Entsprechend der Brennweite der Empfangsoptik baut das Gesamtsystem sehr lang. Weiterhin ist eine Entfernungseinstellung nur nach ausgewählten Bereichen, das heißt. In Stufen, möglieh.

Eine weitere Anordnung zur automatischen Scharfeinstellung (DE-AS 2 126 178) erfordert ebenfalls einen sehr großen Aufwand an-optischen und optoelektronischen Bauelementen durch die getrennte Anordnung von Sende- und Empfangseinrichtung in der «Weise, daß keine Kombination der Bauelemente im Zusammenwirken besteht.

Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung soll der Aufwand optischer und optoelektronischer Bauelemente für die automatische Scharfeinstellung fotografischer Kameras und Objektive verringert werden,

Darlegung des Wesens der Erfindung;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platzsparende , kombinierte Sende- und Empfangseinrichtung für vorzugsweise IH-Strahlung zur automatischen Scharfeinstellung zu 5 schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein von einer in seinem Brennpunkt angeordneten Sendediode angestrahlter kleiner Hohlspiegel als Bauelement der Sendeoptik zusätzlich eine verspiegelte Rückseite besitzt, die gleichzeitig mit einem größeren, fluchtend in der optischen Achse angeordneten Hohlspiegel ein Spiegelobjektiv

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als Empfangsoptik bildet. !lach einer Ausführungsform der Erfindung weisen die optisch wirksamen Flächen der Bauelemente der Sende- und Empfangsoptik voneinander unterschiedliche sphärische bzw« asphärische Krümmungen auf. Zweckmäßigerweise besitzt der größere Hohlspiegel in der Mitte eine freie Öffnung, die gleichzeitig als Passung für den Empfänger ausgebildet ist. Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß vor der Sendediode eine Deckscheibe vorgesehen ist, die auch als Linse ausführbar ist. Diese Linse vor der Sende- und Empfangsoptik ist vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sie für den entsprechenden Strahlengang jeweils unterschiedliche Krümmungen besitzt. Zur Durchführung der automatischen Scharfeinstellung ist es erforderlich, daß entweder die Sendeoptik oder der Hohlspiegel der Empfangsoptik in Längsrichtung verschiebbar und mit der Entfernungseinsteilung des Aufnahmeobjektivs koppelbar ist. Die Sende- und Smpfangsoptik sind deshalb vorzugsweise im Passungsgehäuse des Aufnahmeobjektivs oder im Kameragehäuse angeordnet.. Als Material für die Spisgelgrundkörper können Glas, Keramik, Plast und/oder Metallwerkstoffe eingesetzt werden. Außerdem ist vorgesehen, daß die Spiegelflächen als Yorder- und/oder Rückflächenspiegel ausgebildet sind.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindting wird nachfolgend näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen Pig. 1a die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Sende-

und Empfangseinrichtung mit IR-Strahler

Pig. 1b, c Varianten von vor der IR-Sende- und Smpfangseinrichtung anzuordnender Linse

Pig. 2 die IR-Sende- und Empfangseinrichtung mit verschiebbarem Hohlspiegel der Empfangsoptik Fig. 3 die IR-Sende- und Empfangsoptik mit verschiebbarer Sendeoptik.

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Bei bereits bekannten Meßprinzipien der automatischen Scharfeinstellung ist es notwendig, modulierte IR-Strahlung auf das scharfzustellende Objekt zu senden. So wird beim Verfahren durch Phasenmessung eine IR-Sendediode mit einer bestimmten Frequenz moduliert. Die Energie wird über eine Sendeoptik auf das Objekt projiziert und die reflektierte Strahlung von einer Empfangsoptik auf der IR-Empfangsdiode abgebildet. Die Phasendifferenz zwischen der von der Sendediode ausgestrahlten Wechselenergie und der von der Empfangsdiode wieder aufgefangenen Energie dient als Signal zur Scharfeinstellung. Die Schärfe-Außenmessung für die automatische Scharfeinstellung optischer. Systeme ist dadurch charakterisiert, daß das Aufnahmeobjektiv nicht Bestandteil des Meßprinzips ist. Daher ist das vorgeschla- · gene optische System für das Verfahren der Phasenmessung besonders geeignet, weil hier eine von der Objektentfernung unabhängige feststehende optische Anordnung ausreichend ist und bei der Projektion auf das Objekt sowie der Abbildung der vom Objekt reflektierten Strahlung nur annähernde Schärfebedingungen einzuhalten sind. Verwendet man bei dem Verfahren jedoch positionsempfindliche Empfänger, so ist zur Realisierung der hierbei erforderlichen Schärfenbedingungen eine Kopplung der Sende- oder Empfangsoptik mit dem Aufnahmeobjektiv notwendig.

Entsprechend Pig. 1a ist eine IR-Sendediode 1 im Brennpunkt eines kleinen.Hohlspiegels 2 angeordnet. Pluchtend in der optischen Achse befindet sich hinter dem kleinen Hohlspiegel 2 ein größerer Hohlspiegel 3 mit einer freien Öffnung 4, durch die ein dahinterliegender IR-Empfänger mit einem Lichtstrom beaufschlagt werden kann. Vor dem IR-Sende- und Empfangssystem einschließlich Sendediode 1 ist eine Deckscheibe 6a angeordnet, in der .sich z. B. die Passung der Sendediode 1 befindet. Diese Deckscheibe 6a kann auch als Linse 6b (Pig. 1b) ausgeführt sein. Dabei ist es möglich, daß die optische Wirkung der Linse 6c entsprechend Pig. 1c im Sende- und Empfangsbereich unter-

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schiedlich, ist. Dadurch, kann erforderlichenfalls eine günstigere Optimierung der Hohlspiegel 2, 3 ermöglicht werden. So sind z.B. die Spiegeldurchmesser in kleineren Dimensionen zu halten.

Der von der Sendediode 1 abgegebene Lichtstrom wird vorzugsweise als paralleles Lichtbündel auf ein Objekt gelenkt, Der Bündelquerschnitt begrenzt dabei das MeSfeId. Der vom Objekt reflektierte Strahlenanteil gelangt über die sphärischen und/oder asphärischen Flächen der Hohlspiegel 3 "und 2, die insgesamt ein Spiegelobjektiv darsteilen, durch die freie Öffnung 4 auf den IR-Empfanger 5> der in "Fix-Fokus"-Einstellung angeordnet ist, zur Abbildung. Es ist auch möglich, den Lichtstrom des Senders auf eine fest eingestellte Entfernung als konvergentes Bündel auszusenden und die Empfangsoptik auf die gleiche Entfernung einzustellen. Die ^: Phasendifferenz zwischen Sende- und Empfangssignal der modulierten IH-Strahlung, die proportional der Objektentfernung ist, dient als Meßkriterium zur Fokussierung des nicht dargestellten Aufnahmeobjektivs.

Die beschriebene optische Einrichtung kann neben des Aufnahmeobjektiv entweder direkt im Gehäuse dieses Objektivs oder in der Kamera untergebracht-werden. Hinsichtlich der elektrischen Signalverarbeitung wird auf den bekannten Stand der Technik verwiesen.

Eine Variante der erfindungsgemäßen IR-Sende- und Empfangseinrichtung zeigt Fig. 2. Hier ist der Hohlspiegel 3 der Empfangsoptik bei seiner Bewegung gegenläufig mit dem Aufnahmeobjektiv gekoppelt und die Einrichtung ist damit z.B. für das schon genannte Verfahren mit positionsempfindlichen Empfängern verwendbar. Zur Einhaltung bestimmter Korrekturbedingungen können Rückflächenspiegel mit unterschied lieh gekrümmten Vorder- und Rückflächen eingesetzt werden. Die Variante nach Fig. 3 ermöglicht eine Verschiebung der

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Sendeoptik 2 einschließlich Sendediode 1 und ist bei ihrer Bewegung gleichläufig mit dem Aufnahmeobjektiv gekoppelt. Die Anwendung ist ebenfalls bei dem unter Pig. 2 genannten Verfahren möglich. Hinzu kommt hier, daß die freie Öffnung 4 im Hohlspiegel 3 der Smpfangsoptik gleichzeitig als Passungsteil ausgebildet ist und den Empfänger 5 aufnehmen kann.

Bei feststehender Sendeeinrichtung kann auch wieder der den Smpfänger 5 tragende Hohlspiegel 3 in seiner Bewegung gegenläufig mit dem Aufnahmeobjektiv gekoppelt werden.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die vorgeschlagene Einrichtung nicht nur im Infrarotbereich, sondern auch für andere Strahlungsbereiche einsetzbar ist. Darüberhinaus ist die doppelte Ausnutzung der optischen Bauelemente sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von großem Vorteil. Heben der'Einsparung von Bauelementen wird beim Einbau nur ein Minimum an Platz benötigt. Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet außerdem unabhängig Vom verwendeten Aufnahmeobjektiv.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Optische Anordnung zur automatischen Sehaz'f einst eilung für vorzugsweise fotografische Kameras, mit einer Sende- und Empfangseinrichtung, gekennzeichnet dadurch, daß ein von einer in seinem Brennpunkt angeordneten Sendediode (1) angestrahlter kleiner Hohlspiegel (2) als Bauelement der Sendeoptik zusätzlich eine verspiegelte Rückseite besitzt, die gleichzeitig mit einem größeren, fluchtend in der optischen Achse angeordneten Hohlspiegel (3) sin Spiegelobjektiv als Empfangsoptik bildet.
2. Optische Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die optisch wirksamen Flächen der Bauelemente der Sende- und Empfangsoptik (2, 3) voneinander unterschiedliche sphärische bzw, asphärische Krümmungen aufweisen. . . · . . .
3. Optische · Anordnung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Hohlspiegel (3) in der Mitte eine freie Öffnung (4) aufweist, die gleichzeitig als Fassung für den Empfänger (5) ausgebildet ist.
4. Optische Anordnung nach Punkt 3» gekennzeichnet da- . durch, daß vor der Sendediode (1) eine Deckscheibe (6a) vorgesehen ist, die auch als Linse (Sb, 6c) ausführbar ist.
5. Optische Anordnung nach Punkt.4» gekennzeichnet dadurch, daß die Krümmungen der Linse (6c) vor der Sende und Empfangsoptik (2, 3) .jeweils unterschiedlich sind.
6. Optische Anordnung nach Punkt 5> gekennzeichnet dadurch, daß die Sendeoptik (2) oder der Hohlspiegel (3) der Empfangsoptik in Längsrichtung verschiebbar und mit der Ent femungs eins teilung des Aufnahmeob.jektivs koppelbar ist.

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7. Optische Anordnung nach. Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Spiegelgrundkörper aus Glas, Keramik, Plast und/oder¹ Maiallwerkstoffen bestehen und die Spiegelflächen als Vorder- und/oder Rückflächenspiegel ausgebildet sind.
8. Optische Anordnung nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Sende- und Empfangsoptik (2, 3) is Fassungsgehäuse des Aufnahmeob.jeirtirs oder im Kameragehäuse angeordnet ist.

(Hierzu 1. Blatt Zeichnungen)