DD226397A1

DD226397A1 - Anordnung zur automatischen fokussierung

Info

Publication number: DD226397A1
Application number: DD26563884A
Authority: DD
Inventors: Martin Moerl; Wolfgang Richter
Original assignee: Ilmenau Tech Hochschule
Priority date: 1984-07-25
Filing date: 1984-07-25
Publication date: 1985-08-21

Abstract

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur automatischen Fokussierung mit dem Grundprinzip der Foucaultschen Schneide zu schaffen. Dabei wird zur Erzeugung eines Infrarotflecks in der Objektebene eine Infrarotpunktquelle, z. B. eine LED, mit Hilfe eines Teilerwuerfels oder Spiegels oder einer Teilerplatte in den bildseitigen Strahlengang des Aufnahmeobjektives eingeblendet und in die Objektebene abgebildet (Figur 1). Die Auswertung der Scharfeinstellung erfolgt durch zwei optische Sensoren, die hinter einer Schneide angeordnet sind. Die Schneide befindet sich in der Bildebene des Aufnahmeobjektivs, so dass die Sensoren in Abhaengigkeit von der Fokussierung bestrahlt werden. Im fokussierten Zustand erfolgt eine gleichmaessige Bestrahlung der Sensoren. Um die Umgebungseinfluesse auszuschalten, arbeiten die Infrarotquelle und die Sensoren im abgestimmten Impulsbetrieb. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung

Anordnung zur automatischen Fokussierung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Fokussierung nach dem Grundprinzip der Foucaultschen Schneidenanordnung. Es eignet sich für optische Geräte mit kleinen Objektentfernungen, z, B. für Mikroskope«,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das der Erfindung zugrundeliegende Schneidenverfahren nach Foucault ist aus dem Gebiet der Objektivprüfung bekannt. Ein Objektiv bildet einen im Unendlichen liegenden Lichtpunkt in seinen Brennpunkt ab. Bewegt man eine in diesem Brennpunkt befindliche Schneide rechtwinklig zur optischen Achse, werden bei einem ideal fehlerfreien Objektiv alle Strahlen gleichzeitig von der Schneide verdeckt. Dieses Prinzip läßt sich auch zum Feststellen der Fokusebene anwenden. Erfolgt mit der Schneide, die rechtwinklig zur optischen Achse bewegt wird, eine intrafokale Abblendung, so wandert der Schatten auf einem hinter der Fokusebene befindlichen Schirm entgegen der Schneidenbewegung, bei extrafokaler Abblendung wandert der Schatten in die gleiche

Richtung wie die Schneide, und bei fokaler Abblendung erfolgt auf dem Schirm eine gleichmäßige Abdunklung, Mit dem Foucaultschen Schneidenverfahren ist es somit möglich, die scharfe Abbildung eines Punktes in der Bildebene anzuzeigen.

In der Zeitschrift Microscopica acta 3(1983) - S. 129 wird die Amvendung des Foucaultschen Schneidenverfahrens für die scanning Mikroskopie beschrieben» Nachteil dieses Verfahrens ist es, daß ,die Auswertung nur für eine Punktabbildung erfolgen kann, für ausgedehnte Objekte versagt dis Anordnung.

Eine weitere Anwendung dieses Grundprinzips wird in der Anmeldung DE OS 2449538 beschrieben, wo mit Hilfe eines Spiegels oder einer Blende Lichtstrahlen, die ein partielies Bild des Objektes darstellen, ausgesondert und mit einer Schneide periodisch unterbrochen werden, Nachteil dieses Verfahrens ist es, daß eine Mindestobjekthslligkeit erforderlich ist, die von der Empfindlichkeit der Sensoren abhängt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zu entwickeln, die für die automatische Fokussierung anwendbar ist und nach dem Foucaultschen Schneidenprinzip unabhängig von der Objekthelligkeit arbeitet,

Wesen der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der automatischen Fokussierung nach dem Foucaultschen Schneidenprinzip zu schaffen, welches einen Licht- bzw, Strahlungsfleck, der in der Objektebene erzeugt wird, auswertet. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst,, daß die Aufnahmeoptik gleichzeitig dazu verwendet wird, eine Infrarotpunktquelle, z, 3, eine LED, in die'Ebene des aufzunehmenden Objektes abzubilden,

Dazu wird diese Infrarotpunktquslle bzw, deren Bild in den bildseitigen Strahlengang des Aufnahmeobjektives mit optischen Mitteln z. B. Teilerwürfel, Teilerplatte, Spiegel) eingeblendet (Fig. 1), Zur automatischen Fokussierung wird der so erzeugte Infrarotfleck mit Hilfe des Foucaultschen Schneidenverfahrens ausgewertet, wobei der Schattenwurf einer in der Bildebene oder einer dazu konjugierten Ebene angeordneten Schneide durch 2 optische Sensoren ausgewertet wird. Die Scharfeinstellung ist abgeschlossen, wenn der in der Objektebene erzeugte Strahlungsfleck scharf in die Bildebene des optischen Systems abgebildet wird und somit beide Sensoren gleichmäßig beleuchtet werden. Um Störungen durch Umgebungseinflüsse wie IR-Quellen in dar Objektebene auszuschließen, arbeiten Infrarotquellen und Sensoren im abgestimmten Impulsbetrieb.

Ausführunqsbeispiel

Die Erfindung soll anhand- eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt Figur 1 den prinzipiellen Aufbau einer entsprechenden Anordnung. Als Infrarotpunktquelle 5 findet eine Infrarot-LED Anwendung, die über einen Teilerwürfel 4 in den bildseitigen Strahlengang des Aufnahmeobjektivs 6 eingebracht wird. Dadurch entsteht in der Ebene des aufzunehmenden Objektes 7 ein Infrarotfleck, der über das Aufnahmeobjektiv 6 abgebildet wird. In der Bildebene ist eine Schneide 1 so angeordnet, daß bei Scharfeinstellung der erzeugte Infrarotfleck genau auf die Schneidenkante abgebildet wird. Dann werden die beiden hinter der Schneide 1 angeordneten Sensoren 2, 3 gleichmäßig bestrahlt. Bei Defokussierung erhält abhängig von der Richtung jeweils ein Sensor 2, 3 mehr Infrarotstrahlung, so daß ein elektrisches Ausgangssignal zur automatischen Fokussierung erzeugt werden kann.

3eder Sensor 2, 3 zeigt eine bestimmte De'fokussierungsrichtung an und die Scharfeinstellung ist erreicht, wenn beide Sensoren 2, 3 die gleichen Ausgangssignale liefern.

Un Störungen durch Umgebungseinflüsse, z. B. Infrarotquellen im Objekt, auszuschließen, arbeiten Infrarotpunktquelle 5 und Sensoren 2, 3 im abgestimmten Impulsbetrieb«

Claims

Erfindunqsanspruch

1* Anordnung zur automatischen Fokussierung nach dem Grundprinzip der Foucaultschen Schneide, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bildebene (7) eines optischen Systems eine Schneide (1) angeordnet ist und sich dahinter zwei optische Sensoren (2, 3) befinden und in den bildseitigen Strahlengang des Aufnahmeobjektivs (6) mit optischen Mitteln eine Infrarotpunktquelle (5) eingebracht wird.
2. Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß Infrarotpunktquelle (5) und optische Sensoren (2, 3) im abgestimmten Impulsbstrieb arbeiten.
3. Anordnung nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Infrarotquelle (5) deren Bild eingeblendet ist.

;rzu 1 Sails Zeichnungen