DE2356978B2 - Vorrichtung zur automatischen scharfeinstellung (autofokussierung), insbesondere fuer photographische kameras - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung (Autofokussierung) Tür optische Apparate, insbesondere für photographische Kameras.

Bei vielen bekannten Vorrichtungen dieser Art wird die Einstellung (Fokussierung) elektrisch gesteuert. Dies geschieht dadurch, daß die Änderung des Bildkontrastes, der sich bei Feineinstellung ergibt, über den gesamten Ortsfrequenzbereich des Bildes gemessen wird. Es ist bekannt, daß die Änderung des Bildkontrastes bei hohen Ortsfiequenzen stark ansteigt. Man erhält daher eine gesteigerte Empfindlichkeit bei der Ermittlung der "Fehleinstellung, wenn Bildkomponenten relativ hoher Frequenz ausgefiltert und deren Anteil bei unterschiedlichen Einstellungen des optischen Systems miteinander verglichen werden. Hiervon ausgehend wurde bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das durch die Ablastung der Lichtverteilung des Bildes gewonnene Zeitsignal auf elektrischem Wege einer Frequenzanalyse unterzogen wird und die hochfrequenten Komponenten herausgezogen werden. Bei der Umsetzung in die Praxis treten jedoch Schwierigkeiten auf, da die erforderlichen Siebmittel umfangreich und teuer sind und vergleichsweise komplizierte Filterschaltungen beinhalten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein optisches System zu schaffen, bei dem derart komplizierte Filterschaltungen nicht erforderlich sind. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem zu der Abtastvorrichtung verlaufenden Strahlengang des optischen Systems ein Beugungsgitter angeordnet ist. mittels dessen Bildkomponenten hoher Frequenz optisch ausfilterbar sind. Durch diese Einfügung eines Beugungsgitters in das optische System erhält dessen optische übertragungsfunktion Bandpaßcharakter. Damit erübrigen sich elektrische Bandpässe bei der Verarbeitung des durch die Abtastvorrichtung erzeugten Zeitsignals. Der Maximalwert des von der Abtastvorrichtung abgegebenen elektrischen Signals kann durch einen einfachen Hochpaß ermittelt werden. Weitere frcqucnzanalysierende Mittel sind nicht erforderlich. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich die elektrische Weiterverarbeitung des Ausgangssignals der Abtastvorrichtung aus diesem Grunde erheblich vereinfacht. Außerdem wird die Meßeir?pfind!ichkeii. Δ.!.. die Empfindlichkeit, mit der Fehleinstellungen ermittelbar sind, erheblich gesteigert.

Es wurde erwähnt, daß die Meßempfindlichkeit um so großer ist, je höher die Ortsfrequenz ist, die der ίο Autofokussierung zugrunde gelegt wird. Da jedoch die obere Grenze der Ortsfrequenz je nach Objekt sehr unterschiedlich sein kann, darf die der Autofokussierung zugrunde liegende Grenzfrequenz im Interesse der universellen Anwendbarkeit nicht zu hoch iiewählt werden. Eine vorgeschlagene Anordnung zur Autofokussiemng bedient sich deshalb einer Mehrzahl von elektrischen Bandpässen, die je nach der Beschaffenheit des Aufnahmegegenstandes alternativ wirksam werden. Esist offensichtlich,daßeinederartige Anordnung zwar optimale Ergebnisse liefert, jedoch sehr aufwendig ist. Einer Weiterbildung der Erfindung liem die Aufgabe zugrunde, das zur Autofokussierung verwendete Frequenzband mit möglichst geringem Aufwand variabel zu gestalten und damit die Möglichkeil zu schaffen, bei Objekten unterschiedlicher Beschaffenheit optimale Ergebnisse zu erzielen. Diese Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, mittels derer das Beugungsgitter längs der optischen Achse des optischen Systems verschiebbar ist. Durch eine derartige Verschiebung des Beugungsgitters längs der optischen Achse verschiebt sich die Mittenfrequenz des von dem Beugungsgitter ausgefilterten Frequenzbereiches. Damit ist es möglich, für jedes beliebige Aufnahmeobjekt maximale Meßempfindlichkeit zu erzielen.

Einer anderen Weiterbildung der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Raumbedarf Tür die Abtastvorrichtung zu reduzieren. Die üblichen Abtastvorrichtungen, die z. B. aus rotierenden Scheiben mit einem Schlitz bestehen, sind nämlich vergleichsweise umfangreich. Die Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung einen oszillierend rotierbaren Spiegel umfaßt. Dadurch ist es möglich, einen feststehenden Schlitz zu verwenden, an dem das von dem optischen System erzeugte Bild infolge der Drehbewegung des Spiegels vorbeiwandert.

Bevor die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert wird, seien ihre charakteristischen Merkmale noch einmal zusammenfassend dargestellt: Durch die dem Beugungsgitter eigene Bandpaß-Charakteristik können partikuläre Ortsfrequenzen des Bildes in einfacher Weise ausgefiltert und weiterverarbeitet werden. Als elektrisches Sicbmittel genügt ein einfacher Hochpaß.

Die erwähnte Weiterbildung der Erfindung, die die Verschiebung des Beugungsgitters längs der optischen Achse zum Gegenstand hat, erlaubt eine überaus einfache Anpassung der Vorrichtung zur Autofokussierung an die jeweilige Objektbeschaffenheit. Die Vorrichtung ist deshalb sehr flexibel.

Der gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehene oszillierend rotierbare Spiegel bildet im Zusammenhang mit einem feststehenden Schlil/ eine Abtastvorrichtung, die einen besonders kompakten Aufbau ermöglicht und die sich deshalb zum Einbau in photographische I landkameras hervorragend eignet.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die anwendung in photographischen Kameras beschränkt, ic eignet sich gleichermaßen für andere optische jeräte, z. B. für Projektoren, für Laufbildkameras, _aufbildprojektoren od. dgl.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand der Zeic'niungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt den Verlauf des Transmissionsfaktors ."ines Phasengitters;

F i g. 2 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der optischen Filterung mittels eines Phasengitters;

F i g. 3 zeigt die optische übertragungsfunktion;

F i g. 4 zeigt das Leistungsspektrum des durch das Phasengitter gefilterten Bildes;

F i g. 5 veranschaulicht die Meßempfindlichkeit, d. h. die Empfindlichkeit, mit der die Abweichungen von der korrekten Fokussierung feststellbar sind, einmal für den Fall, daß sich die Messung über den gesamten Bereich der Ortsfrequenzen erstreckt und zum anderen für den Fall, wenn nur eine Ortsfrequenzkomponente selektiv gemessen wird;

F i g. 6 veranschaulicht die Änderung der MeB-ompfindlichkeit in Abhängigkeit von der Mittenfrequenz;

F i g. 7 ist eine schematischc Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung;

F i g. 8 ist eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Prinzips der Servosteuerung gemäß der Phasenmeßmethode;

F i g. 9 schließlich ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Abtastvorrichtung, die einen oszillierenden Spiegel verwendet.

Bevor ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben wird, seien zunächst einige Betrachtungen darauf gerichtet, in welcher Weise die optische übertragungsfunktion eines optischen Abbildungssystems durch die Verwendung eines Beugungsgitters verbessert wird. Als Beugungsgitter kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung entweder ein Phasengitter, ein Amplitudengitter oder ein komplexes Amplitudengitter verwendet werden. Die folgende Beschreibung bezieht sich jedoch ausschließlich auf ein Phasengitter, dessen Transmissionsfaktor-Verteilung/,(x) durch folgende Gleichung gegeben ist:

Zeichen © und ] eine Au'okorrelationsfunktion bzw. die dazu konjugiert komplexe Autokorrelationsfunktion. Wenn die optischen Ubertragungsfunktioncn des Objektivs und des Phasengitters R₀(w) bzw. R₁Iw) sind, kann R[u) durch das Produkt R_u · R₁ angenähert weiden. Wenn die Phasendifferenz λ = _r. jleich ist. kann R₁(W) folgendermaßen ausgedrückt werden:

οχρ(ίΛ)	■χ	α	= V
1	~2 =	< ά
1

Es sei noch erwähnt, daß diese und die folgenden Gleichungen zur Erleichterung der Anschauung ausschließlich eine Dimension berücksichtigen.

In Gleichung (1) bedeutet Λ die Phasendifferenz, α die Breite der Gitterelcmentc und d den Phasenabstand bzw. die Gitterkonstante. Der Transmissionsfaktor /,(.ν) dieses Phasengitters ist in F i g. 1 dargestellt, Wenn wie in F* i g. 2 dargestellt das Phasengitter 1 zwischen einem Kameraobjektiv 2 und einer Bildebene 3 angeordnet wird, ergibt sich ais optische übertragungsfunktion des optischen Systems:

Hierin bedeuten w die Ortsfrequen/. /₍₎(.v) die sogenannlc Pupillcnfunktion des Objektivs 2 und die worin q (B, w) eine Funktion mit Dreieck-Verlauf mil einer Bandbreite von 2 B und einer Höhe von 1 bedeutet. Λ (u - -".-) bedeutet einen Impuls bei

W= ",-- . Das Zeichen* bezeichnet ein Hüllinteiiral.

i.b

b ist der Abstand zwischen dem Phasengitter und der Bildebene, und /. ist die Wellenlänge des Lichtes. Jn F i g. 3 ist die optische übertragungsfunktion R₁Iw) des Phasengitters für d = 1.2 mm. a - 0.3 mm. / = 0,5 μ und Λ = 60 mm dargestellt. Eis ist bekannt, daß die optische übertragungsfunktion R_f,(u) des Objektivs durch eine Kurve dargestellt worden kann, die bei hohen Frequenzen abnimmt. Die optische Übertragungsfunktion R(w) des aus dem Beugungsgitter und dem Objektiv bestehenden optischen Systems hat deshalb wie R₁(W) den Verlauf eines Bandpasses. Es existieren Seitenbänder, bei denen w₂ den Wen HO pie. mm überschreitet. Da die optische Γ bertragungsfunktion R₀(M) beispielsweise eines Kameraobjektivs bei derart hohen Frequenzen beträchtlich abfällt, genügt es für den Zweck der vorliegenden Erfindung, lediglich das positive und negative erste Frequenzband zu betrachten.

Man erkennt aus den vorstehenden Ausführungen. daß das optische System, dessen optische übertragungsfunktion durch die Verwendung eines Cutters beeinflußt wird, den Charakter eines Bandpaß-Filters besitzt. In F i g. 4 ist das Leistungsspektrum /(M) des Bildes eines Aufnahmegegenstandes dargestellt. Dieses Leistungsspektrum ergibt sich aus dem Produkt des Leistungsspektrums des Gegenstandes und der optischen übertragungsfunktion R(w). In F i g. 4 bilden die Dreieck-Funktionen 10-4,-4, und 1.4,/7_u.4₄ die optische übertragungsfunktion R{u). die durch das Phasengitter »verbessert« wurde. Die Kurven >·„ und r, veranschaulichen den Verlauf des Leistungsspektrums des Bildes ohne Verwendung des Phascngitlcrs einmal für den Fall der korrekten Fokussierung (r = 0) und für den Fall einer fehlerhaften Fokussierung (ζ = r,). Wenn das Phasengitter eingefügt wird erhält man als Leistungsspektrum des Bildes sowohl bei korrekter Fokussierung als auch bei fehlerhafte! Einstellung eine Dreieck-Funktion 10/1,-4,, die ein·. Glcichkomponente darstellt, sowie Dreieck-Funktionen 1/4.,/-/,,/I₄ und I-4-,H₁Zl₄. die Komponenter hoher Frequenz entsprechen. Hieraus erkennt man daß das Phasengitter mit Rechteckwellenprofil der Effekt eines Bandpaß-Filters hervorruft.

Der Erfindung liegt folgendes Prinzip zugrunde: Da durch das beschriebene optische System mit »\er besserte!« optischer übertragungsfunktion gefiltert Bild wird durch Abtastung, z. B. mittels eines Schlitzes in ein Zeilsignal umgewandelt, sodann wird ein der i: F i g. 4 dargestellten hohen Ortsfrequenzkomponent äquivalenter Signalanteil mittels einer Hochpaß-Filter

schaltung herausgefiltert und der Maximalwert dieses Signalanteiles am Ausgang der Fiiterschaltung gemessen. Im folgenden wird noch der Effekt erläutert, wonach sich eine höhere Meßempfindlichkeit ergibt. wenn die Messung der Fchleinstellung sich nur über spezifische Ortsfrequenzkomponenten und nicht über das gesamte Frequenzband erstreckt.

In F i g. 5 sind die Bildspektra, die sich bei korrekter Fokussierung (z = 0) und bei Fehleinstellung (; = Z₁) ergeben, wenn kein Phasengittcr verwendet wird, durch gerade Linien r₀ und r, angenähert. Die Grenzfrequenzen sind u_a bzw. u_h. Die Dreieck-Funktion \ A)H₀A₄ und I A₃H_xA₄. veranschaulichen die Spektra, die man im korrekt bzw. fehlerhaft fokussierien Zustand erhält, wenn die niederfrequente Komponente (\OA_iA₂. F i g. 4) von dem durch Filterung mittels eines Phasengitters gewonnenen Signals abgetrennt ist. Es ist ferner angenommen, daß die Mittenfrequenz des Bandpaß-Signals u, ist und daß die Höhen der Dreieck-Funktionen im fokussierten bzw. defokussierlen Zustand /I₀ und /i, betragen. Die durch den Verlauf des Leistungsspektrums definierten Flächen S₀ = \Ou„A₂ und ,S₁ = \Ou_hA₂ repräsentieren den gesamten Lichlfiuß, der bei korrektem Fok'ussierungszustand bzw. bei fehlerhaftem Fokussierungszustand gemessen wird, falls sich kein Phasengitter zwischen Objektiv und Bildebene befindet. Die Dreieck-Flächen So = \ AyH₀A₄ und S₁' = 1/I₃H₁A₁ repräsentieren den gesamten Lichtfluß, der dem Bandpaß-Ausgangssignal entspricht, das man im korrekten bzw. fehlerhaften Fokussierungszustand erhält. Die Meßempfindlichkeit oder das Änderungsverhältnis der Kontraständerung zwischen S₀ und S₁ und zwischen So und S,', die sich bei fehlerhafter Fokussierung ergeben, seien foliiendermaßcn definiert:

K₁ — (S_n-

K₂ = (S₁; - S[)!Sa (mil K₁. K₂ < 1)

Zur weiteren Vereinfachung sei /i„ durch !/„ und /i, durch u_h ersetzt. Für K₁ und K₂ ergibt sich dann

H₁ (U₁₁ - li_h) U_h(U_u - I/, )

Zum Vergleich der Mcßempfindlichkciten bei korrekter bzw. fehlerhafter Fokussierung wird der Quotient K₂IK_x gebildet:

(ilcichung (6) ist cine Funktion der Miltenfreqiicnz K₁. und der Quotient K₂ K₁ ändert sich in Form einer Hyperbel, wie dies in Fi g. ft dargestellt ist. Für den Fall, daß H₁ so gewählt ist. daß es in dem Bereich H₁, u,, (h„ + u_h) < η, < u_h liegt, ist K₂ > K₁. und der Quotient K, K₁ wächst sehr stark an. wenn sich H₁ dem Wert u_h annähert. Man erkennt dies auch aus der Tatsache, daß gemäß (ilcichung (?) die Empfindlichkeit K, für die Messung des Bandpaß-Ausgangssignals sich ähnlich der Gleichung (ft) hyperbolisch ändert und wenn h, sich dem Wert u_h nähert rasch dem Wert 1 entgcgenstrcbl. der den Grenzwert der hier definierten Empfindlichkeit bildet. Aus alledem erkennt man, daß die Messung der fehlerhaften Fokus- ?> sierung mit größerer Genauigkeit erfolgen kann, wenn nur bestimmte Ortsfrequenzen berücksichtigt werden. Hieraus resultiert der Vorteil der erfindungsgemäßen Meßmethode, bei der das Bandpaß-Ausgangssignal, das sich durch die Einfügung eines Phasengitters ergibt, !o zur Steuerung dient.

In F i g. 7 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen Vorrichtung zur automatischen Fokussierung dargestellt. Es enthält verschiedene Servomcchanismen. deren Verwendung bei Vorrichtungen zur Aulofokussierung bereits bekannt ist. Diese Servomechanismcn können nach verschiedenen Verfahren gesteuert werden, beispielsweise nach der Phascnmeß-Methode, nach der Spannungsverglcichermethode usw. Da diese Verfahren bekannt sind, bezieht sich die folgende Beschreibung nur auf die bei dem Ausführungsbeispiel verwendete Phascnmcß-Mctho'ic. die am weitesten verbreitet ist.

Bei dem in F i a. 7 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel wird das Bild des Aufnahmegegenstandes durch ein Objektiv 2 in der Bildebene, d. h. auf der Filmoberfläche 3. abgebildet. Ein Teil der durch das Objektiv 2 hindurchtretenden Objcktstrahlen wird durch einen halbdurchlässigen Spiegel 4, der zwischen dem Objektiv 2 und der Filmoberfläche 3 angeordnet ist. reflektiert und gelangt über ein Phasengitter 1 auf einen photoelcktrischen Detektor 8, der beispielsweise als lichtelektrische Röhre, als Photozelle oder als Phototransistor ausgebildet ist. Wenn als photoclcktrischer Detektor 8 ein photoelektronisches Bauelement mit nichtlinearcr Kennlinie verwendet wird, erhöht sich die Empfindlichkeit der Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung. Derhaibdurchiässigc Spiegel 4 kann auch von dem Sucherspicgcl einer einäugigen Spiegelreflexkamera gebildet sein. Das von dem Spiegel 4 reflektierte Licht wird durch die oben beschriebene Bandpaß-Wirkung des senkrecht zur optischen Achse angeordneten Phasengitters 1 gefiltert und entwirft ein Bild in einer zur Ebene 3 der Filmoberfläche konjugierten Ebene. In dieser konjugierten Bildebene ist senkrecht zur optischen Achse eine mit einem Schlitz versehene Scheibe angeordnet. Diese Scheibe 6 kann durch eine Antriebsvorrichtung 5 in Rotationsbewegung versetzt werden Dabei bewirkt sie durch ihren Schlitz eine Abtastuni; des entworfenen Bildes. An Stelle der rotierbarer mit einem Schlitz versehenen Scheibe 6 kann aucl eine elektromagnetische Schwingvorrichtung verwendet werden, mittels derer das Bild linear abgetaste¹ wird. Die Schlitzbreite soll so gewählt sein, daß ihn optische übertragungsfunktion eine höhere Grenz· frequenz hat als die mittels des Filtervorganges zi messende Bildfrequenz. Das Signal, das sich durcl die Bildabtastung ergibt, wird von einem Kondensor ' gesammelt und von dem pholoelcktrischcn Detektor ί als Zeilsignal aufgenommen. Der photoelcktrischi Detektor 8 wird durch eine Schwingvorrichtung 1· in eine harmonische Schwingbewegung mit konstante Periode versetzt. Diese Schwingbewegung verläuft ii Richtung der optischen Achse. Die harmonisch' <>5 Schwingbewegung des piezoelektrischen Detektors 1 steht unter dem Sicuercinfluß eines Oszillators 12 der über eine Ί reiber-Schall ung 13 auf den Vibrator \-i der beispielsweise als elektromagnetischer Vibrato

ausgebildet ist. einwirkt. Statt den photoelektrischen Detektor 8 in eine in Richtung der optischen Achse verlaufende Schwingbewegung /u versetzen, kann das gemessene Bildsignal auch dadurch moduliert weiden, daß die optische Weglange zwischen der Scheibe 6 und dem Phasengitter I verändert wird. Hierzu kann z. B. ein optischer Keil verwendet werden, der so angeordnet ist. daß er eine einfache harmonische Schwingbewegung senkrecht zur optischen Achse ausführt. Diese Technik sei im folgenden als Verfahren zur Modulierung der optischen Weglange bezeichnet. Das modulierte photoelektrischo Ausgangssignal wird in einem Verstärker 9 verstärkt. Durch ein Hochpaß-Filter werden die niederfrequenten Komponenten entfernt. Der Ausgang des Hochpaß-Filters 10 besitzt die obenerwähnte Bandpaß-Charakteristik. 1-" i g. 8 zeigt das Bandpaß-Ausgangssignal V in Abhängigkeit vom Betrag ζ der Fchlfokussicrung. Die Kurve P zeigt ein Signal, das ohne Modulation der optischen Weglänge gemessen wurde, lis ist erkennbar, daß das Bandpaß-Signal in Übereinstimmung mit der Änderung des Bildkontrastes variiert. Wenn das Bandpaß-Signal einer Modulation der optischen Weglänge unterworfen ist. erhält man die Ausgangssignalc c<,. C₁ und C₂, die der korrekten Fokussierung bzw. einer positiven oder negativen Fchlfokussicrung entsprechen. Die einfache harmonische Bewegung des photoelektrischen Detektors in Richtung der optischen Achse ist durch die Sinuswelle /1 angedeutet. Das Ausgangssignal erreicht einen Minimalwert bei korrekter Fokussierung. Die Ausgangssignalc bei positiver oder negativer Fchlfokussicrung sind um den Winkel .7 gegeneinander phasenverschoben. Mit Hilfe eines Phasendetektors kann der Fokussierungszustand in Abhängigkeit von dem Pegel und der Phasenlage des Ausgangssignals gesteuert werden.

In der Anordnung nach Fi g. 7 wird das gefilterte Signal in dem Phasendetektor 11 einem Phasenvergleich unterworfen. Das Bczugssignal liefert ein Oszillator 12. Das Signal wird in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Fchlfokussicrung in eine positive oder negative Gleichspannung umgewandelt. Der Pegel der Gleichspannung hängt von dem Maß: der Feineinstellung ab. Das Ausgangssignal des Phascndctektors 11 wird einem Glcichstromscrvomotor 16 zugeführt, so daß dieser in Abhängigkeit von dem Vorzeichen dieses Gleichstroms entweder in positiver oder negativer Richtung (©- oder Θ-Pfeil. F i g. 8) rotiert. Der Servomotor bewegt sich deshalb immer in Richtung auf den Scheitelpunkt der Signalkurvc P. d. h. in Richtung auf die korrekte Fokussierung. Fin auf der Welle des Servomotors 16 befestigtes Antriebsrad 17 greift in eine mit dem Objektiv 2 verbundene Zahnslange 18 ein. Auf diese Weise wird das Objektiv durch das Ausgangssignal des Phasendetektors servogesteuert, bis die der korrekten Fokussierung entsprechende Finstcllposition erreicht ist.

Wenn keine Modulation vorhanden ist. ist es im allgemeinen schwicrig.dicFokussierungsposition allein auf Grund des Bandpaß-Ausgangssignals P zu bestimmen. Aus F i g. 8 isi ersichtlich, daß das Ausgangssignal P identische Werte für positive und negative Fehleinstellposition besitzt. Deshalb kann das Vorzeichen der Ferneinstellung aus diesem Ausgangssignal allein nicht bestimmt werden. Zur Frmiülung der Feineinstellung ist es immer notwendig, zwei Spannungen miteinander zu vergleichen, die benachhatien Finstellpositionen entsprechen. Das Meßverfahren, das von einem Phasendeleklor Gehrauch macht, ist sehr gut geeignet, um gemessene Spannungen analog und aufeinanderfolgend miteinander zu vergleichen. Fs ist von allen bekannten Methoden die beste, um die Fehleinstellposition schnell und genau zu bestimmen.

An Hand von F i g. 7 sei erläutert, wie die Mittenfrequenz des Bandpaß-Ausgangssignals durch Änderung des Abstandes b zwischen dem Phasengitter 1 und der Scheibe 6 (deren Lage der Lage der FiImoberfläche 3 in F i g. 2 entspricht) variiert werden kann. Aus Gleichung (3) ist ersichtlich, daß die Mittenfrequenz u, = db>. und die Bandbreite 2B = 2 ab λ des Leistungsspektrums des von dem photoelektrischen Detektor 8 gemessenen optischen Bildes verringert werden, wenn das Phasengitler 1 in Richtung auf das Objektiv 2. d. h. in die Richtung verschoben wird, bei der sich die F.ntfcrnung fr vergrößert, so daß die da;: Leistungsspektrum des Bildes repräsentierende Dreicck-Funklion »schärfer« wird. Wenn statt dessen das Phasengitter 1 in Richtung auf die Scheibe 6 verschoben wird, wächst die Frequenz an. und die Dreieck-Funktion wird flacher.

Hs sei angenommen, daß sich in F i g. 7 das Objektiv 2 in einer bestimmten Fehlfokussicrungsposition befindet und daß das in diesem Zeitpunkt abgegebene Ausgangssignal des Phasendetektors, d. h. der Absolutwert der Gleichspannung auf einem Spannungsmesser 15 angezeigt wird. Beim Betätigen eines mit einem Verschlußauslöser gekoppelten Schalters 19 wird eine Antriebseinheit 20 eingeschaltet. Diese treibt ein Antriebsrad 21 an. Dieses Antriebsrad 21 steht im Eingriff mit einer mit dem Phasengittcr 1 befestigten Zahnstange 22. Durch die Rotation des Antriebsrades 21 wird deshalb das Phasengittcr 1 in Richtung der optischen Achse verschoben. Infolgedessen ändert sich die Anzeige des Spannungsmessers 15 in Abhängigkeit von der spektralen Verteilung des Aufnahmegegenstandes. Diejenige Position des Phasengitters 1. bei der die Anzeige einen Maximalwert erreicht, ermöglicht eine optimale Fokussierung in bezug auf den Aufnahmegegenstand. Da die spektrale Verteilung eines Gegenstandes im allgemeinen von der Objektbeschaffenheit abhängt, wird die Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die Möglichkeit der Frequenzänderung, die durch die Verschiebbarkeit des Phasengitters gegeben ist. beträchtlich gesteigert. Hieraus ergibt sich eine hohe Empfindlichkeit Tür die automatische Fokussierung bei verschiedenen Objektarten.

Die beschriebene Vorrichtung verwendet eine mit einem Schlitz versehene Scheibe als Abtastelement für das von dem optischen System entworfene Bild. Derartige Schlitzschcibcn benötigen jedoch einen vergleichsweise großen Einbauraum, so daß ihre Vei wcndung zu Geräten beträchtlicher Größe führt Statt durch Verschiebung des Schlitzes selbst kann das Bild auch dadurch abgetastet werden, daß ein stationärer Schlitz verwendet wird und ein in dem Strahlengang angeordneter Spiegel oszilliert. Eine Vorrichtung zur automatischen Fokussierung, die mit einem solchen oszillierenden Spiegel ausgestattet ist. ist in F i g. 9 dargestellt Hierin ist also die Schlitzscheibe 6 von F 1 g. 7 durch einen oszillierenden Spiegel 23 und einem stationären Schlitz 24 ersetzt. Im übrigen ist die Anordnung mit der in F i g. 7 dargestellten Anordnung identisch. In 1 1 g. 9 isi dei oszillierende Spiegel 23 zwischen dem Phasen-

gitter 1 und der Platte 24 angeordnet, die den stationären Schlitz trägt. Der Spiegel 23 wird durch eine Antriebsvorrichtung in Schwingbewegung versetzt. Diese Antriebsvorrichtung besteht beispielsweise aus einer Nockenscheibe und einem elektrischen Motor zum Antrieb der Nockenscheibe mit konstanter Winkelgeschwindigkeit über einen vorbestimmten Winkel ±H. In der Praxis ändert sich die Winkelgeschwindigkeit des Spiegels in jedem Augenblick, da der Spiegel eine einfache harmonische Bewegung ausführt. Dies kann dadurch kompensiert werden, daß ein großer Winkel vorgesehen ist. Auf diese Weise kann das Bild des Aufnahmegegenstandes mittels eines photoelektrischen Detektors 8 in ein

Zeitsignal umgewandelt werden, indem es wechselweise über einen stationären Schlitz 24 mit konstanter Geschwindigkeit abgetastet wird. Der Servomechanismus in den folgenden Stufen kann identisch ausgebildet sein wie derjenige bei der Anordnung nach F i g. 8 und sei deshalb nicht näher beschrieben.

Die Verwendung eines oszillierenden Spiegels erlaubt es. die Baugröße des Abtastmechanismus beträchtlich zu reduzieren. Hierdurch wird die gesamte Vorrichtung zur automatischen Fokussierung entsprechend kompakt. Bei diesem Abtastverfahren, das von einem stationären Schlitz Gebrauch macht, kann der oszillierende Spiegel auch durch irgendein geeignetes rotierbares Prisma ersetzt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung (Autofokussierung), insbesondere für photographische Kameras, mit einer Abtastvorrichtung zur Abtastung des an dem optischen System erzeugten Bildes des Aufnahmegegenstandes, d a durch gekennzeichnet, daß in dem zu der Abtastvorrichtung (6; 23; 24) verlaufenden Strahlengang des optischen Systems ein Beugungsgitter (1) angeordnet ist, mittels dessen Bildkomponenten hoher Frequenz optisch ausfilterbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung (23, 24, F i g. 9) einen oszillierbar rotie» enden Spiegel (23) umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne!, daß eine Anlriebsvorrichiung (20, 21, 22) vorgesehen ist, mittels derer das Beugungsgitter (I) längs der optischen Achse des optischen Systems (2) verschiebbar ist.