DE2356757C2

DE2356757C2 - Einrichtung zur Bestimmung der relativen Lage der Ebene maximaler Amplitude einer Ortsfrequenz

Info

Publication number: DE2356757C2
Application number: DE2356757A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 6330 Wetzlar Holle; Ludwig Dr. Leitz
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Leica Microsystems Holdings GmbH
Priority date: 1973-11-14
Filing date: 1973-11-14
Publication date: 1982-04-08
Also published as: FR2251017B3; DE2356757A1; US3953728A; FR2251017A1; JPS5081331A; JPS6365923B2; AT365786B; GB1484877A; CH596562A5; ATA833174A

Description

Die Anmeldung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der relativen Lage der Ebene maximaler Amplitude einer Ortsfrequenz im optischen Bild eines Objektes, bei der einem Eintrittsobjektiv mindestens ein Gitter als Korrelator und Ortsfrequenzfilter nachgeordnet ist, welches sich in der Nähe einer Abbildungsebene dieses Objektivs befindet, sowie mit mindestens zwei diesem Gitter nachgeordneten fotoelektrischen Empfärigern, deren Ausgangssignale aufgrund angewendeter physikalischer oder geometrischer Strahlenteilung für die gewählte Ortsfrequenz im Gegentakt sind und zum Zwecke der Steuerung einer Anzeige- und/oder

Nachstelleinrichtung verwendet werden, nach Patent P 22 Ol 09Z0.

Bei einer derartigen Einrichtung wurde schon vorgeschlagen, als Ortsfrequenzfilter die Prismeneinstellscheibe der Suchereinrichtung in einer Spiegeireflexkamera vorzusehea

Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Alternative anzugeben, bei welcher zwecks besserer subjektiver Beobachtung mittels des Auges Einstellscheibe und Ortsfrequenzfilter in getrennten Ebenen angeordner sind.

Die vorliegende Erfindung stellt daher eine vorteilhafte Ausführungsform einer solchen Einrichtung dar. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß in einer ersten Zwischen-Abbildungsebene des Objektivs eine Einstellscheibe zur subjektiven Beobachtung mittels des Auges angeordnet ist und in einer zweiten Zwischenabbildungsebene als Ortsfrequenzfilter sich ein Prismenraster mit strahlaufspaltenden Eigenschaften befindet, welches unterschiedliche Pupillenbereiche des Eintritts-Objektivs durchlaufende Lichtflüsse gemeinsam moduliert und aufgespalten dem fotoelektrischem Empfängersystem zuführt

Dabei können zwischen der Einstellscheibe und dem Prismenraster optische, den Strahlengang faltende Mittel, beispielsweise in Form eines Pentaprismas vorgesehen sein. Mit Vorteil ist das Prismenraster federnd gelagert und es sind Mittel zum oszillierenden oder kontinuierlichen Bewegen desselben nach mindestens einer vorzugsweise in seiner Ebene gelegenen Richtung vorgesehen. Dabei ist das Prismenraster mit seinen Furchen parallel zu den untereinander parallelen Seitenflächen des Pentaprismas orientiert. Die Einstellscheibe kann eine axialsymmetrische, transparente, innere Fläche mit oder ohne Struktur sowie eine äußere Fläche mit lichtbrechenden Strukturen zur subjektiven Beobachtung und/oder Scharfeinstellung aufweisen. Auch kann das Pentaprisma eine Austrittsfläche zur Objektbeobachtung aufweisen, der als Teilerschicht ein nur außerhalb der für die Beobachtung genutzten Pupille vollverspiegelter Spiegel zugeordnet ist. Zweckmäßig entwerfen die durch das Korrelator-Prismenraster ineinander verflochtenen Strahlenbündel über einen Kondensor mindestens zwei sich nicht überlappende Pupillenbilder der Eintrittspupille, deren Pupil- !enteilen getrennte vorzugsweise in ihrer Formgebung an die Prismenaustrittsfläche angepaßte fotoelektrische Empfänger zugeordnet sind. Eine durch eine Struktur der inneren Fiäche der Einstellscheibe bewirkte Aufspaltung der Austrittspupillen-Doppelbilder wird durch entsprechende. Ausbildung der Strukturelemente so bemessen, daß die Zone der Pupillenüberdeckung sich mit der Prismenaustrittsfläche deckt.

Unterschiedliche Pupillenbereiche der abbildenden Optik durchlaufende Lichtflüsse können dem ^rotoelekfrischen Empfängersystem auch entsprechend den Pupillenbereichen als separate Anteile zugeführt werden.

Zur vorzeichenrichtigen Steuerung der Anzeige- und/oder Nachstelleinrichtung kann eine Anordnung zur Ermittlung der Größe und/oder der Phasenlage und/oder der Frequenzen der fotoelektrischen Signale vorgesehen sein.

Zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit des Objektes kann die Frequenz und/oder die Phasenlage der fotoelektrischen Signale verwendet werden. Zweckmäßig werden mindestens einem Differenzverstärker als Eingangssignale aus zwei Bereichen unterschiedlicher Pupillenbilder gewonnene fotoelektrische Gegentaktsignale zugeführt Dabei kann ein phasenempfindlicher Gleichrichter vorgesehen sein, weicher die Ausgangssignale der Differenzverstärker mit dem Antriebssignal für das Prismenraster als Referenz verarbeitet Die erfindungsgemäße Einrichtung wird mit Vorteil in einer Spiegelreflexkamera verwendet

Es ist aber auch möglich, die neue Einrichtung in einer Geschwindigkeitskontroll- und Regist-, ierkamera oder auch in einer Sicherheitsabstands-Kontrollkamera einzusetzen.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, die Ausgangssignaie der fotoelektrischen Empfänger für eine Ausschnittsbelichtungsmessung zu verwenden. Außerdem kann die neue Einrichtung mit einem das Umfeld des angemessenen Objektdetails auf dem Prismenraster abdeckenden, weiteren fotoelekirischen Empfänger für eine nicht gezielte integrierende Belichtungsmessung versehen sein.

Die neue Einrichtung weist gegenüber bekannten den Vorleil auf, daß für die fotoelektrische Messung ein größerer Lichtflußanteil zur Verfugung steht. Darüber hinaus kann die Aufspaltung der Lichtfiüsse beliebig gewählt werden, da sie erst hinter der Beobachtungspupille erfolgt. Sie kann daher so erfolgen, daß Pupillenüberlappungen für alle Fälle mit Sicherheit vermieden werden. Dies gilt insbesondere auch bei Verwendung von Objektiven unterschiedlicher Größtöffnungen. Schließlich können die Abmessungen für das Prismenraster kleiner sein als diejenigen der Einstellscheibe, womit sich Vorteile in der konstruktiven Darstellung der Einrichtung sowie geringere Antriebsenergie für den Fall einer Schwingbewegung des Prismenrasters ergeben.

Die neue Einrichtung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Strahlenverlauf in einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Pentaprisma in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Einstellscheibe nach Fig. 1,

Fig.3 eine Draufsicht auf eine Austrittsfläche des Pentaprismas nach Fig. 1,

Fig. 4 die Höhenversetzung eines Pupillenbüdes durch einen Meßkeil,

F i g. 5 ein durch das Korrelations-Meßraster nach Fig. 1 erzeugtes Austrittspupillen-Doppelbild nebst Schaltungsschema für die zugeordneten fotoelektrischen Signale,

F i g. 6 in ihrer Form an die Austrittfläche des Pentaprismas nach F i g. 3 angepaßte fotoelektrische Empfänger bei Anwendung von 2 Empfängern.

F i g. 1 zeigt die Verwendung einer erfindungsgemäßen Einrichtung in einer Reflexkamera. Ein Eintrittsobjektiv 2 bildet ein Meßobjekt (nicht mit dargestellt) über einen schwenkbaren Spiegel 23 in eine erste Ebene ab, in der sich eine Einstellscheibe 3 befindet. Diese Scheibe 3 ist in F i g. 2 genauer dargestellt. Der Abbildungsstrahlengang durchsetzt die Scheibe 3 und wird durch ein Pentaprisma 35 geknickt. Wie dargestellt, gelangt das abbildende Lichtbündel nach zweimaliger Reflexion auf die Austrittsfläche 61 des Prismas 35, der ein Spiegel 17 nachgeordnet ist. Dieser Spiegel ist zwischen zwei Glasteile 4, 5 eingekittet. F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Spiegel 17. Er weist einen zentralen teil- oder unverspiegelten Bereich 176 zur Beobachtung durch ein nachgeschaltetes Sucherokular 9 auf, welcher von einem

vollverspiegelten Bereich 17a umgeben ist. Nach Reflexion am verspiegelten Bereich α gelangt der Strahlengang durch ein auf die Prismenfläche 49 aufgekittetes Prisma 10 hindurch auf eine in seiner Zwischenabbildungsebene gelegene Prismenrasterplatte 11, deren Rasterfurchen parallel zur Zeichenebene liegen. Diese Platte 11 ist senkrecht zur Zeichenebene beweglich gelagert und kann mittels eines Piezoschwingers 12 in schwingende Bewegung versetzt werden. Eine nachgeordnete Feldlinse 15 konzentriert die am Prismenrasler 11 aufgespaltenen Strahlen auf zwei fotoelektrische Empfänger 6, 7 derart, daß bei einer Relativbewegung zwischen der Rasterplatte 11 und dem darauf projizierten Objektbild um eine Prismenbreite senkrecht zur Zeichenebene die jeweils zu einem Objektpunkt gehörenden Strahlen von dem einen fotoelektrischen Empfänger auf den anderen überwechseln und umgekehrt. F i g. 1 a zeigt die Bauelemente 6, 7, 10, 11, 12, 15 in einem Schnitt senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1.

Wie dargestellt, erhält jeder fotoelektrische Empfänger die Summe der Lichtflüsse aus einer vollständigen Pupillenfläche. Bei einer variierten erfindungsgemäßen Form der Einrichtung ist dagegen jeder Empfänger 6, 7 durch ein Paar flächenhafter fotoelektrischer Empfänger 13;, 13_r bzw. 14/; 14_r gemäß Fig. 5 und Fig.6 zur getrennten Aufnahme der rechten und linken Pupillenhälften ersetzt, welche in ihrer Formgebung an die Pupillenform der Prisma-Austrittsfläche 17 angepaßt sind. Dem schwenkbaren Spiegel 23 ist in Fortsetzung des Eintrittssirahlenganges durch das Objektiv 2 der Film 18 zur Aufnahme des Objektbildes in der Reflexkamera nachgeordnet.

Wie in F i g. 2 dargestellt, weist die Einstellscheibe 3 einen äußeren Rasterbereich 3b zur groben subjektiven Einstellung mit dem Auge über das Okular 9 auf. Eine innere Fläche 3a dagegen entspricht dem Meßfeld für das Raster 11. Sie weist für subjektive Behelfszwecke einen Meßkeil auf, dessen Trennkante durch ihre Orientierung eine Bildaufspaltung in Richtung der Furchen des Prismenrasters 11 bewirken kann, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist.

Die soweit beschriebene Einrichtung hat folgende Funktion:

Durch das längs der optischen Achse einstellbare Objektiv 2 wird ein Objekt auf die Einstellscheibe 3 und weiterhin auf das Prismenraster 11 abgebildet. Bei Scharfeinstellung beobachtet man, mit dem Auge am Sucherokular 9 auf der Rasterstruktur 3b der Scheibe 3 (Fig. 2) ein scharfes Bild des gewünschten Objektes, dessen Zentralpartie auf dem Bereich 3a keine Aufspaltung aufweist. In diesem Fall liegt auch auf dem Prismenraster Ii ein scharfes Objektbild, so daß bei einer Relativbewegung zwischen Objektstruktur und Rasterstruktur die Wechsellichtflüsse in den fotoelektrischen Empfängern 6, 7 Signale maximaler Amplitude erzeugen. Diese Signale werden in bekannter Weise von ihren phasengleichen Anteilen durch Differenzbildung befreit und auf ihre Größe hin ausgewertet. In einem Regelkreis wird das Objektiv 2 auf optimale Scharfein-ί stellung gesteuert.

Verwendet man gemäß Fi g. 5 zweimal zwei diametralen Partien des Eintrittsobjektivs 2 zugeordnete fotoelektrische Empfänger 13/, 13_r und 14a 14„ so sind bei Scharfstellung die bei der Relativbewegung ίο zwischen dem Raster 11 und dem Objektbild entstehenden Wechselstrom-Ausgangssignale der Empfänger zwischen 13_r, 14_r, sowie zwischen 13a 14/ gegentaktig und zwischen 13;, 13_r sowie zwischen 14a 14_r phasengleich. Demgemäß sind die Signale der Empfänger 13a 14/sowie 13_r, 14_r jeweils mit einem Gegentaktverstärker verschaltet Liegt nun die Bildschärfenebene vor bzw. hinter dem Raster 11, so liegen, entsprechend der Parallaxe der rechten und linken Objektivpartien (r, I) die Phasen des zur Partie ^gehörenden Verstärkerausgangssignals in der einen Richtung und die des zur Partie (I) gehörenden Signals in der anderen Richtung zeitlich verschoben bzw. umgekehrt.

Aus diesen Phasenverschiebungen lassen sich also zusätzlich zur Signalhöhenauswertung Größe und Vorzeichen der Abweichung von der Scharfeinstellung der Reflexkamera bestimmen.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung ist nicht nur für Einstellzwecke von fotografischen Objektiven geeignet, sie ermöglicht z. B. auch eine Geschwindigkeitskontroljo Ie von Fahrzeugen aus der Frequenz der Meß-Signale. Die Beobachtung mit dem Auge kann zum Ermitteln der richtigen Einstellung auf die Fahrbahn und zum Erfassen der Fahrzeuge mit der Einrichtung dienen. In Verbindung mit dem Kamerateil ist die fotografische Registrierung der überwachten Fahrzeuge möglich und eine automatische Auslösung bei Überschreitung der Höchstgeschwindigkeit oder Unterschreitung des Sicherheitsabstandes.

Die zu F i g. 2 beschriebene Pupillenaufspaltung durch den Meßkeil im Feld 3a der Einstellscheibe 3 ist für die fotoelektrische Signalgewinnung unkritisch, da sie parallel zu Furchen des Rasters 11 erfolgt und keinen Einfluß auf die Signalphasen hat. Allerdings sollte die Aufspaltung durch Wahl des Meßkeilwinkels so bemessen sein, daß die Zone der PupillenQberdeckung sich noch mit der Austrittsfläche 17 des Pentaprismas 35 deckt.

Verwendet man die erfindungsgemäße Einrichtung in einer fotografischen Kamera, so lassen sich zweckmäßig aus den Ausgangssignalen des fotoelektrischen Empfängersystems Informationen für eine Ausschnittsbelichtungsmessung ableiten. Für eine nicht gezielte, integrierende Beiichtungsmessung dagegen eignet sich ein, das Umfeld des angemessenen Objektdetails auf dem Prismenraster 11 abdeckender fotoelektrischer Empfänger.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Bestimmung der relativen Lage der Ebene maximaler Amplitude einer Ortsfrequenz im optischen Bild eines Objektes, bei der einem Eintrittsobjektiv mindestens ein Gitter als Korrelator und Ortsfrequenzfilter nachgeordnet ist, welches sich in der Nähe einer Abbildungsebene dieses Objektivs befindet, sowie mit mindestens zwei diesem Gitter nachgeordneten fotoelektrischen Empfängern, deren Ausgangssignale aufgrund angewendeter physikalischer oder geometrischer Strahlenteilung für die gewählte OrtsfreQuenz im Gegentakt sind und zum Zwecke der Steuerung einer Anzeige- und/oder Nachstelleinrichtung verwendet werden, nach Patent P 22 01 092.0, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Zwischen-Abbildungsebene des Objektivs (2) eine Einstellscheibe (3) zur subjektiven Beobachtung mittels des Auges angeordnet ist und in einer zweiten Zwischen-Abbildungsebene als Ortsfrequenzfilter sich ein Prismenraster (11) mit strahlenaufspaltenden Eigenschaften befindet, welches unterschiedliche Pupillenbereiche des Eintrittsobjektivs durchlaufende Lichtflüsse gemeinsam moduliert und aufgespalten dem fotoelektrischen Empfängersystem (6,7) zuführt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einstellscheibe (3) und dem Prismenraster (11) optische, den Strahlengang faltende Mittel, beispielsweise in Form eines Pentaprismas (35) vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prismenraster (11) federnd gelagert ist und daß Mittel (12) zum oszillierenden oder kontinuierlichen Bewegen desselben nach mindestens einer vorzugsweise in seiner Ebene gelegenen Richtung vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prismenraster (11) mit seinen Fi.rchen parallel zu den untereinander parallelen Seitenflächen des Pentaprismas (33) orientiert ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellscheibe (3) eir e axialsymmetrische, transparente, innere Fläche (3a) mit oder ohne Struktur sowie eine äußere Fläche (3b) mit lichtbrechenden Strukturen zur subjektiven Beobachtung und/oder Scharfeinstellung aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pentaprisma (35) eine Austrittsfläche (61) zur Objektbeobachtung aufweist, der als Teilerschicht ein nur außerhalb der für die Beobachtung genutzten Pupille vollverspiegelter Spiegel (17) zugeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Prismenraster (11) ineinander verflochtenen Strahlenbündel über einen Kondensor (15) mindestens zwei sich nicht überlappende Pupillenbilder der Eintrittspupille entwerfen, deren Pupillenteilen getrennte vorzugsweise in ihrer Formgebung an die Prismenaustrittsfläche (61) angepaßte fotoelektrische Empfänger (13a 13r, 14/, 14_Λ) zugeordnet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Struktur der inneren Fläche (3a,} der Einstellscheibe (3) bewirkte Aufspaltung der Austrhtspupillen-Doppelbilder durch entsprechende Ausbildung der Strukturelemente so bemessen ist, daß die Zone der Pupillenüberdeckung sich mit der Prismenaustrittsfläche (61) deckt

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Pupillenbereiche der abbildenden Optik (2) durchlaufende Lichtflüsse entsprechend den Pupillenbereichen aufgespalten dem fotoelektrischen Empfängersystem als separate Anteile zugeführt werden.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur vorzeichenrichtigen Steuerung der Anzeige- und/oder Nachstelleinrichtung eine Anordnung zur Ermittlung der Größe und/oder der Phasenlage und/oder der Frequenzen der fotoelektrischen Signale vorgesehen ist

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit des Objektes die Frequenz und/oder die Phasenlage der fotoelektrischen Signale verwendet werden.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens einen Differenzverstärker, dem als Eingangssignale aus zwei Bereichen unterschiedlicher Pupillenbilder gewonnene fotoelektrische Gegentaktsignale zugeführt werden

13. Einrichtung nach Anspruch 3 und 12, gekennzeichnet durch einen phasenempfindlichen Gleichrichter, welcher die Ausgangssignale der Differenzverstärker mit dem Antriebssignal für das Prismenraster (11) als Referenz verarbeitet.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einer Spiegelreflexkamera.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einer Geschwindigkeitskontroll- und Registrierkamera.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einer Sicherheitsabstands-Kontrollkarnera.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch die zusätzliche Verwendung der Ausgangssignale der fotoelektrischen Empfänger für eine Ausschnittsbelichtungsmessung.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch einen, das Umfeld des angemessenen Objektdetails auf dem Prismenraster (11) abdeckenden weiteren fotoelektrischen Empfänger für eine nicht gezielte integrierende Belichtungsmessung.