DE2512240C3 - Selbstfokussiervorrichtung für optische Geräte, insbesondere Stehbildprojektoren - Google Patents

Description

im Zusammenhang mit weiteren Elementen eines Stehbildprojektors, einschließlich des scharfzustellenden Diapositivs kann aus Gründen der Bekanntheit dieser Teile und ihres Zusammenwirkens verzichtet werden.

Die Meßlichtempfänger 1 und 2, bei welchen es sich s um lichtelektrische Wandler, beispielsweise Photowiderstände handelt, die auch zu einem sogenannten Doppel-Photowiderstand zusammengefaßt sein können, liegen mit einem gemeinsamen Anschluß am Eingang 3 eines Verstärkers 5. Im Ruhezustand des Regelkreises, to d. h. bei scharfgestelltem Diapositiv fällt das Meßlicht zu gleichen Anteilen auf die Meßlichtempfänger 1 und 2, und an den beiden Eingängen 6 und 7 des Differenzverstärkers 8 liegen Spannungen gleicher Höhe, so daß dessen Ausgang 9 null Volt an den invertierenden Eingang 4 des Verstärkers 5 liefert. Da bei gleich starker Beleuchtung der Meßlichtempfänger deren Widerstände ebenfalls gleich groß sind, erhält auch der Eingang 3 des Verstärkers 5 null Volt, so daß sein Ausgang wiederum nur null Volt abgeben kann und die Schaltung somit

Zwischen dem Ausgang 10 des Verstärker? 5 und dem Masseanschluß 0 der Einrichtung ist eine aus dem drehrichtungsumkehrbaren Gleichstrommotor 11 sowie den Widerständen 12, 13, 14 bestehende Brückenschaltung angeordnet, deren Brückendiagonale an den Eingängen 6, 7 des Differenzverstärkers 8 liegt Die Brückenschaltung ist derart dimensioniert, daß dem Innenwiderstand des Motors 11 der Widerstand 12 und dem Widerstand 13 der Widerstand 14 gleichkommen und die Widerstandswerte die Bedingungen der Formel erfüllen:

_ R 13

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Tritt nun im Betriebszustand des Projektors infolge der örtlichen Verlagerung des abzubildenden Objekts, im vorliegenden Falle beispielsweise eine durch thermische Einwirkung erfolgende Durchbiegung eines glaslos gefaßten D'.apositivs in Richtung der optischen Achse des Gerätes auf, so verlagert sich naturgemäß auch der über die reflektierende Oberfläche des Objekts zu den Meßlichtempfängern I₁ 2 gerichtete Meßlichtstrahl, demzufolge die Widerstandswerte der Empfänger ungleich werden, so daß am Ausgang 10 des Verstärkers 5 und mithin: an der Brückenschaltung 11 bis 14 eine Spannung entsteht Bei noch im Stillstand befindlichem Motor 11 ist die Brückenschaltung abgeglichen, und an den Eingängen 6,7 des Differenzverstärkers 8 liegen gleiche Spannungen. Sein Ausgang 9 liefert daher noch immer null Voit, und der Verstärker weist maximale Verstärkung auf.

Sobald jedoch der Motor 11 angelaufen ist, erzeugt er eine Gegenspannung, die die Brückenschaltung aus dem Gleichgewicht bringt, wodurch an die Eingänge 6,7 des Verstärkers 8 unterschiedliche Spannungen gelangen. Der Differenzverstärker 8 ist derart gepolt, daß durch seine Ausgangsspannung der Verstärker 5 gegengekoppelt wird. Diese Gegenkopplung setzt jedoch nur in dem Falle ein, wo die Ausgangsspannung des Differenzver- eo stärkers 8 die Eingangsspannung am Eingang 3 des Verstärkers 5 übersteigt.

Die Verstärkung und somit die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 8 sind in ihrer Größe einstellbar; infolgedessen kann derjenige Eingangsspannungsbereich des Verstärkers 5, in dem die Gegenkopplung wirksam sein soll, nacii Wunsch gewählt werden. Durch diese Vorkehrung lassen sich nach Belieben entweder eine schwächere oder stärkere Dämpfung des Motors 11 oder eine aperiodische Dämpfung oder ein geringfügiges Überschwingen in der Soilage herbeiführen. Die verschiedenden möglichen Dämpfungsarten zeigt der Kurvenverlauf in F i g. 2, wobei jeweils die Kurve A ein schwaches, die Kurve B ein starkes, die Kurve C ein aperiodisches Dämpfungsverhalten und die Kurve D ein leichtes Oberschwingen der Anordnung aufzeigt

Da der Verstärker 5 eine beliebig hohe Verstärkung aufweisen kann, hängt die Stellgenauigkeit der Anordnung lediglich von den geometrischen Abmessungen der wirksamen Fläche der Meßlichtempfänger sowie der räumlichen Ausdehung des Meßlichtstrahls ab. Mit der Anordnung lassen sich Stellgenauigkeiten von weniger als einem Hunterstel Millimeter erreichen. Die Einstellzeit selbst wird dann nur noch vom Untersetzungsverhältnis des zwischen dem Motor 11 und dem einzustellenden Teil angeordneten Getriebes und der Motordrehzahl bestimmt

Die Schaltung nach F i g. 1 benötigt, zur Stromversorgung je eine gleich große positive u-id negative Spannungsquelle mit jeweils möglichst geri.igem Innenwiderstand, damit durch den Innenwiderstand keine zusätzliche Gegenkopplung hervorgerufen wird. Meist stehen jedoch zwei getrennte Spannungsquellen nicht zur Vt;fügung, oder es erfordert deren Bereitstellung einen hohen Aufwand, da hiefür in der Regel ein besonderer Trafo mit einer Mittelanzapfung erforderlich ist und zusätzliche Maßnahmen zur Verringerung des Innenwiderstandes getroffen werden müssen.

Deshalb sind in F i g. 3 erfindungsgemäß die beiden Spannungsquellen durch einen Spannungsteiler aus den Widerständen 17 und 18 ersetzt. Naturgemäß würde ein Verbinden der Klemme 0 nach der in F i g. 1 gzeigten Schaltungsart mit dem Spannungsteiler 17, 18 durch dessen Innenwiderstand eine starke Gegenkopplung im gesamten Regelkreis erzeugen und dadurch die Stellgenauigkeit der Vorrichtung vermindern. Aus diesem Grund ist am Eingang 7 des Verstärkers 8 ein weiterer, aus den Widerständen 19 und 20 gebildeter Spannungstei'er vorgesehen, dessen Belastung derart gering ist, daß sich sein Innenwiderstand nicht nachteilig auswirkt. Auf diese Weise bleiben die am Spannungsteiler 17, 18 durch den Motorstrom hervorgerufenen Sp^nnungsänderungen ohne störende Auswirkung.

Es sei festgestellt, daß sich die beschriebene Vorrichtung nicht nur für die Anwendung in Stehbildprojektoren eignet, sondern mit gleichem Erfolg auch bei Laufbildprojektoren und Betrachtungsapparaten, Lesegeräten und dergleichen verwendbar ist.

Abschließend wäre zu bemerken, daß die aktiven Elemente der Schaltung sowohl aus einzelnen Halbleitern gebildet sein können, diese aber andererseits auch zu integrierten Operationsverstärkern zusammengefaßt sein mögen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

j triebespiels sowie der Trägheit des als Meßlichtempfän-

Patentanspruch: ger benutzten Photowiderstandes bzw. Doppelphoto-

widcrstandes Phasenverschiebungen auftreten, welche

Selbatfokussiervorrichtung für optische Geräte, die Regelanordnung bei ausreichender Regelverstärinsbesondere Stehbildprojektoren, mit einer Meß- 5 kung zu unerwünschten Schwingungen anregen, die zur lichtquelle, deren Meßlichtstrahl von einer Oberflä- Folge haben, daß durch andauernde Vor- und Rückche des zu fokussierenden Objekts zu einem Meß- wärtsdrehungen des Motors um den Regelabgleichlichtempfänger gelenkt wird, der einen ersten Ver- punkt Bildschärfenänderungen und somit Störungen stärker derart steuert, daß ein diesem nachgeschalte- der Bildwiedergabe entstehen.

ter Gleichstrommotor einen Antrieb betätigt der io Diesen Mängeln wurde dadurch abzuhelfen versucht,

das nicht in der Schärfenebene befindliche Objekt in daß man die Regelverstärkung verminderte und durch

die zuvor eingestellte Schärfenebene zurückführt Anwendung von Zeitliedern und höheren Getriebeun-

dadurch gekennzeichnet, daß der Gleich- tersetzungen die Grenzfrequenz der Anordnung herab-

strommotor (11) in einer Brückenschaltung (11 bis drückte. Das Ergebnis solcher Maßnahmen waren aller-

14) betrieben wird, deren Ausgangsspannung bei is -iings ein sehr langsam erfolgender Abgleich und eine

nicht laufendem Gleichstrommotor (11) Null ist und verringerte Stellgenauigkeit wiederum also Erschei-

an der die beim Lauf des Motors (11) entstehende nungen, die vom Betrachter der Bildwiedergabe als Stö-

Gegenspannung abgreifbar ist welche in einem wei- rangen wahrgenommen wurden.

teren Verstärker (8), dessen Verstärkungsfaktoi ein- Bei der vorliegenden Erfindung wird deshalb der stellbar ist; verstärkt und einem weiteren Eingang (4) 20 Gleichstrommotor in einer Brückenschaltung betrieben, des ersten Verstärkers (5) zugeführt wird, so daß sie deren Ausgar.gsspannung bei nicht laufendem Gleichder von dem Meßlichtempfänger (1,2) zum Eingang strommotor Null ist und an der die beim Lauf des Mo-(3) des Verstärkers (5) gelangenden Spannung dann tors entstehende Gegenspannung abgreifbar ist, in eientgegenwirkt wenn sie größer ist als diese, und daß nem nachfolgenden Verstärker verstärkt und auf einen der erste Verstärker (5) zum Zwecke einer hohen 25 Eingang des Regelverstärkers derart rückgeführt wird, Stellgenauigkeit und einer kurzen Einstellzeit einer; daß sie dessen Eingangsspannung entgegenwirkt Hiermöglichst hohen Verstärkungsfaktor und eine die durch erhält man eins drehzahlabhängige Gegenkopp-Einschwingfrequenz der Regelschaltung wesentlich lung, durch die eventuelle Regelschwingungen unterübersteigende Grenzfrequenz aufweist daß zur drückt werden, indem sie bei laufendem Motor die ReStromversorgung eine einzige Spannungsquelle ver- 30 gelverstärkung herabsetzt Da die Gegenkopplung nur wendet wird deren Spannung durch einen Span- bei laufendem Gleichstrommotor wirksam ist spricht nungsteiler (17, 18) halbiert ist, wobei die Wirkung die Regelschaltung bei stillstehendem Motor trotzdem des Innenw-iderstandeä durch einen zweiten Span- auf kleinste Eingangssignale an, so daß eine hohe Stellnungsteiler (19,2C) am Eingang (7) des zweiten Ver- genauigkeit gewährleistet ist

stärkers (8) unwirksam gemacht wird, und die Brük- 35 Eine ähnliche Schaltung für eine Belichtungssteuer-

kenschaltung (11 bis 14) an den Mittelabgriff des vorrichtung in einer photographischen Kamera ist aus

Spannungsteilers(17,18) angeschlossen ist der DE-PS 20 49 110 bekannt Diese bekannte Schaltung ist jedoch für die speziellen Erfordernisse in einer

photographischen Kamera ausgelet"; und weist insbe-

40 sondere den Nachteil auf, daß zu ihrem Betrieb zwei getrennte, in Reihe geschaltete Spannungsquellen mit

Die Erfindung betrifft eine Selbstfokussiervorrich- einem Mittelabgriff und niedrigem Innenwiderstand er-

tung für optische Geräte, insbesondere Stehbildprojek- forderlich sind, was bei einem Batteriegerät zwar ohne

toren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches. Schwierigkeiten, bei einem vom Netz betriebenen Pro-

Solche Vorrichtungen dienen dem Zweck, eine optimale 45 jektionsgerät jedoch nur mit größerem Aufwand zu rea-

Schärfeneinstellung eines mittels einer Abbildungsoptik lisieren ist.

jf in einer Bildebene entworfenen Objektes aufrechtzuer- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

f halten, falls die Optik, die Bildebene oder das abzubil- gründe, eine Selbstfokussiervorichtung für optische Ge-

dende Objekt unerwünschte Eigenbewegungen vollzie- rate, insbesondere Stehbildprojektoren anzugeben, die

ι· hen oder ihre Sollage verlassen sollten. 50 eine hohe Stellgenauigkeit bei kurzer Einstellzeit auf-

i§j Bei in Stehbildprojektoren verwendeten derartigen weist und die mit einer einzigen, in einem Projektions-

pj Vorrichtungen wurde überwiegend von einem Prinzip gerät vorhandenen Spannungsquelle betrieben werden

i| Gebrauch gemacht, das eine Meßlichtquelle, einen licht- kann. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden

:>· elektrischen Wandler als Meßlichtempfänger, einen die- Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

■ ■; sem nachgeschalteten Verstärker und einen aus diesem 55 Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme

gespeisten drehrichtungsunlkehrbaren Motor benutzt, auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt

;; wobei der von der Meßlichtquelle ausgesandte Meß- Fig. 1. eine Prinzip-Schaltung einer Selbstfokussier-

lichtstrahl von einem in der Projektor-Bildbühne be- vorrichtung entsprechend einer aus der Kameratechnik

findlichen Diapositiv zum Meßlichtempfänger hin re- bekannten Schaltungsanordnung,

; flektiert wird und auftretende Lageabweichungen des 60 Fig.2 die graphische Darstellung verschiedener Re-

;> Meßlichtstrahlenbündels auf demselben bestimmend geldämpfungscharakteristika, die durch Vornahme ge-

;' sind für die durch den Motor bewirkte Rückführung eigneter Einstellungen in einer Vorrichtung gemäß

1, einer der zur Bildschärfeneinstellung vorgesehenen vor- F i g. 1 erzielbar sind,

genannten Komponenten in ihre Sollage (DE-AS F i g. 3 eine Prinzip-Schaltung einer erfindungsgemä-

1127617). 65 Ben Selbstfokussiervorrichtung mit einer einzigen

i; ■ Nachteilig bei diesem bekannten Prinzip ist jedoch Spannungsquelle.

; der Umstand, daß im dabei verwendeten Regelkreis in- Die F i g. 1 zeigt das Prinzip des Regelkreises; auf die

: folge der Massenträgheit des Motors, möglichen Ge- Darstellung der Meßlichtquelle sowie deren Anordnung