DE2711755A1 - Einrichtung zur automatischen scharfeinstellung von abbildungen - Google Patents
Einrichtung zur automatischen scharfeinstellung von abbildungenInfo
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- DE2711755A1 DE2711755A1 DE19772711755 DE2711755A DE2711755A1 DE 2711755 A1 DE2711755 A1 DE 2711755A1 DE 19772711755 DE19772711755 DE 19772711755 DE 2711755 A DE2711755 A DE 2711755A DE 2711755 A1 DE2711755 A1 DE 2711755A1
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/34—Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane
- G02B7/343—Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane using light beam separating prisms
Landscapes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Focusing (AREA)
Description
O«.-MG.
H. KINKELDEY ·· W · W. STOCKMAIR
λ n r- r K- SCHUMANN
P. H. JAKOB G. BEZOLD
8 MÜNCHEN
P 11
17. März 1977
FUJI PHOTO FILM CO.,Ltd.
210, Nakanuma, Minamiashigara-shi
Kanagawa-ken / Japan und
TOSHIHIRO KONDO
2-14-3, Kamiishihara, Chofu—shi
Tokyo / Japan
Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung von Abbildungen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen
Scharfeinstellung bzw. Fokussierung von Abbildungen für optische Geräte, wie beispielsweise eine fotografische
Kamera, und insbesondere eine Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung einer Abbildung, die durch
ein Objektiv einer einäugigen Spiegelreflexkamera fokussiert wird.
Es ist bekannt, automatisch eine Abbildung in einer fotografischen Kamera scharf einzustellen. Bei den
herkömmlichen Vorrichtungen zur automatischen Scharfeinstellung von Abbildung befindet sich, ein Fotodetektor
im wesentlichen auf der Bildebene eines Objektes des optischen Gerätes, wie beispielsweise einer Kamera,
und das Objektiv wird längs seiner optischen Achse nach hinten und nach vorne bewegt, um den Extrem-
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(MS) aaasea tblbx oa-aosao telesrammi monapat telekopisrbr
-ν.
wert des Ausgangssignals des Fotodetektors zu finden. Wenn die Ebene der Scharfeinstellung oder die Bildebene
des Objektive mit dem Fotodetektor ausgerichtet ist, wird das Ausgangssignal des Fotodetektors
maximal. Das Ausgangssignal des Fotodetektors wird
auf eine Objektiveteuerung übertragen, und die axiale
Lage des Objektive wird so eingestellt, daß in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Fotodetektors eine
Abbildung auf den Fotodetektor fokussiert wird.
Ein wesentlicher Nachteil der beschriebenen Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung von Abbildungen
ist, daß sich das Ausgangssignal des Fotodetektors nur sehr langsam ändert, andererseits jedoch der
Extremwert des Ausgangseignais festgestellt werden mußt
deshalb läßt sich mit diesem Verfahren die Steuerung der Scharfeinstellung nicht rasch durchführen. Da
insbesondere der Extremwert des Ausgangssignals erst
dann festgestellt werden kann, wenn das Objektiv in der Nähe der Scharf ein stellage nach vorne und nach
hinten bewegt wird, um den Extremwert zu finden, kann man nicht wissen, ob de Abbildung in der entsprechend
ausgewählten Stellung optimal fokussiert ist.
Es ist deshalb ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung
einer Abbildung in eine·) optischen Gerät mit einem Objektiv zu schaffen, mit der festgestellt
werden kann, ob die Abbildung in jeder beliebigen Lage optimal scharf eingestellt ist oder nicht.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung
einer Abbildung in einem optischen Gerät mit einem Objektiv zu schaffen, bei der die Scharfeinstellung rasch
festgestellt werden kann.
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Und schließlich soll noch eine Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung einer Abbildung geschaffen
werden, die einen einfachen Aufbau hat, und deshalb mit geringen Kosten hergestellt werden kann.
Die Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung von Abbildungen nach der vorliegenden Erfindung zeichnet
sich dadurch aus, daß die durch das Objektiv einfallenden Lichtstrahlen auf zwei Strahlengänge aufgeteilt
werden, wobei sich in wenigstens einem der Strahlengänge ein optisches Brechungselement, wie beispielsweise ein
Prisma, im wesentlicher in der Bildebene des Objektivs befindet, während in beiden Strahlengängen Fotodetektoren
vorgesehen sind. In den beiden Strahlengängen ist ein Paar Fotodetektoren angeordnet, jeweils einer in
jedem Strahlengang. Das Paar Fotodetektoren hat äquivalente Charakteristiken bzw. Eigenschaften bzw. Kennlinien.
Die Fotodetektoren befinden sich hinter dem optischen Brechungselement in dem Strahlengang, in dem
das optische Brechungselement vorgesehen ist. Zwischen
dem optischen Brechungselement und dem Detektor kann
eine Fokussierlinse bzw. Fokussierobjektiv eingefügt
werden, wenn der Fotodetektor im Abstand von dem optischen Brechungeelement angeordnet ist. Sind die beiden
Strahlengänge mit optischen Brechungβelementen versehen,
so werden die optischen Brechungselemente so angeordnet,
daß die Lichtverteilung auf den beiden Fotodetektoren
in entgegengesetzte Richtungen verschoben wird...', wenn die Bildebene von den* optischen Brechungselementen
verschoben wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform
befindet sich der Fotodetektor direkt hinter den in seiner Nähe angeordneten optischen Brechungβelement, während
die Fokussierlinse zwischen ihnen angeordnet ist.
Wird die Bildebene nun von dem optischen Brechungselement
verschoben, wenn das Objektiv nach hinten und nach vorne
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bewegt wird, so wird die durch das Objektiv fokussierte
Abbildung nicht auf dem optischen Brechungselement fokussiert, so daß die Lichtverteilung an dem Fotodetektor
seitlich verschoben wird. Da das optische Brechungselement oder die Elemente so vorgesehen sind, daß die
Lichtverteilung an einem Fotodetektor in die Richtung bewegt wird, die entgegengesetzt zu der der Bewegung
der Lichtverteilung an dem anderen Fotodetektor ist,
wenn die Bildebene von dem optischen Brechungselement verschoben wird, wird das Ausgangssignal der beiden
Fotodetektoren auf unterschiedliche Weise geändert, wenn die Bildebene von dem optischen Brechungselement verschoben
wird. Wenn sich die Bildebene auf dem optischen Brechungselement befindet, werden die Ausgangssignale
der beiden Fotodetektoren einander gleich.
Nach bevorzugten Ausführungsformen ist ein Schlitz vor
dem Fotodetektor vorgesehen, um die Bewegung oder Änderung in der Lichtverteilung an dem Fotodetektor zu verstärken.
Als Alternative hierzu werden in einem Strahlengang mehrere Fotodetektoren angeordnet, während in
dem anderen Strahlengang die gleiche Zahl von Fotodetektoren an Stellen vorgesehen ist, die denen der anderen
Fotodetektoren entsprechen.
Di· Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen
Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des optischen Systems nach einer Aueführungsform der vorliegenden Erfindung
;
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für eine elektrische Schaltung, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 3a und 3b Ansichten der Beziehung zwischen
den Fotodetektoren und der Abbildung, die gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung
darauf fokussiert wird;
Fig. k bis 7 Seitenansichten der optischen Systeme
von anderen Ausführungsformen der Erfindung;
Fig. 8 eine Seitenansicht des optischen Systems einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, bei der die Fokussierlinsen nicht vor den Fotodetektoren verwendet werden;
Fig. 9 eine Schaltungsanordnung eines Beispiels einer elektrischen Schaltung, die bei der in
Fig. 8 gezeigten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 10a bis 10c Ansichten der Beziehung zwischen den Fotodetektoren, die bei der Ausführungsfonu
nach Fig. 8 verwendet werden, und der darauf Γ·»-
kussierten Abbildung;
Fig. 11a bis lic, 13a bis 13c, 15a bis 15c und
17a bis 17d Schnitt ansicht en von verschiedenen Beispielen
für optische Brechungselemente, die bei der Einrichtung nach der vorliegenden.Erfindung eingesetzt
werden können;
Fig. 12, Ik, 16 und l8 Draufsichten auf Fotodetektoren,
die in Verbindung mit optischen Brechungselementen verwendet werden können, wie sie in den
Fig. 11a bis lic, 13a bis 13c, 15a bis 15c und 17a bis 17d gezeigt sind;
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Pig. 19 eine Seitenansicht des optischen Systems
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 einen seitlichen Schnitt durch eine einäugige Spiegelreflexkamera, bei der die Einrichtung
nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
Fig. 21 bis 23 Seitenansichten von optischen
Systemen weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren
1, 2 und 3a bis 3c beschrieben werden. Ein Objektiv
1 ist so angeordnet, daß es sich längs seiner optischen Achse nach vorne und nach hinten bewegen kann, wie durch
den Pfeil angedeutet ist. Das durch das Objektiv 1 verlaufende Licht wird durch einen halbtransparenten Spiegel
2 geteilt. In dem Strahlengang a des durch den Halbapi eg el 2 verlaufenden Lichtes befindet sich ein Prisma
31 während sich in dem Strahlengang b des an dem Spiegel
2 reflektierten Lichtes ein zweites Prisma k befindet.
Die Prismen 3 und k sind so orientiert bzw. ausgerichtet,
daß die Lichtstrahlen durch sie in Bezug auf die durch das Objektiv erzeugte Abbildung in entgegengesetzten
Richtungen gebrochen werden. Hinter dem ersten Prisma 3 befindet sich eine Pokussierlinse 5, um eine Abbildung
auf mehrere Fotodetektorelemente 7» bis 7d zu
fokussieren, die einen ersten Fotodetektor 7 bilden. Hinter dem zweiten Prisma 4 befindet sich eine Fokussierlinse
6, um eine Abbildung auf mehrere Fotodetektorelemente
8a bis 8d eines zweiten Fotodtektors 8 zu fokussieren. Die durch das Objektiv 1 erzeugte Abbildung wird
zuerst auf die Prismen 3 und k und dann auf die Fotodetektorgruppen
7 und 8 scharf eingestellt. Die Fotodetek-
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torgruppen 7 und 8 befinden sich an Stellen, die optisch zueinander konjugiert sind, wobei die jeweiligen Fotodetektorelemente
7a, 7b, 7c und 7d den Elementen 8a, 8b, 8c und 8d entsprechen. Das Objektiv 1 ist mit einer ·
Steuerschaltung 9 verbunden, die einen durch ein Fokussiersignal F gesteuerten Servomotor enthält.
Fig. 2 zeigt eine mit den Fotodetektorgruppen 7 und verbundene Signalbehandlungsschaltung. Die entsprechenden
Fotodetektorelemente 7a und 8a sind mit den Eingängen eines ersten Verstärkers 10a verbunden, so daß die
Differenz zwischen den beiden AusgangsSignalen durch
den Verstärker 10a verstärkt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 10a wird auf einen Eingang eines zweiten
Verstärkers 11a geführt, dessen anderer Eingang geerdet ist. Der Ausgang des zweiten Verstärkers ist mit der
Anode einer ersten Diode 12a verbunden, deren Katode mit einem ersten Addierpunkt 13 gekoppelt ist. Der Ausgang
des zweiten Verstärkers 11a ist weiter mit einer Katode einer zweiten Diode l^a verbunden, deren Anode
mit einem zweiten Addierpunkt 15 gekoppelt ist. In ähnlicher Weise sind erste Verstärker 10b bis 1Od und zweite
Verstärker 11b bis lld mit den Fotodetektorelementen
7b bis 7d und 8b bis 8d verbunden, während ihr Ausgang
über ähnliche Dioden 12b bis 12d bzw. l4b bis l4d an
die Addierpunkte 13 und 15 angeschlossen ist, wie sich
Fig. 2 entnehmen läßt. Der zweite Addierpunkt 15 ist
mit dem ersten Eingang eines umgekehrten bzw. Gegen.—·
taktverstärkers l6 verbunden, dessen Ausgang über einen Rückkopplungswiderstand 17 auf seinen ersten Eingang
zurückgekoppelt ist und über einen Widerstand l8 mit dem ersten Eingang eines weiteren Verstärkers 19 verbunden
ist. Der erste Addierpunkt 13 ist ebenfalls an den ersten Eingang des zuletzt erwähnten Verstärkers
19 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 19 ist über einen Rückkopplungswiderstand 20 auf seinen ersten
Eingang zurückgekoppelt und wird auch als Fokus-
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siersignal F abgenommen, das zur Steuerung der Steuerschaltung 9 für das Objektiv verwendet -wird.
Im folgenden soll die Funktionsweise dieser Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die Figuren 3a und 3b beschrieben werden. Wenn die durch das Objektiv 1 erzeugte
Abbildung gerade auf die Prismen 3 und lk scharf
eingestellt ist, befinden sich die auf den Fotodetektorgruppen
7 und 8 durch die Fokussierlinsen 5 erzeugten Abbil dingen an den entsprechenden Stellen auf den Fotodetektor
element en 7a bis 7d bzw. 8a bis 8d, beispielsweise
auf den Elementen 7b und 7c sowie 8b und 8c, wie in Fig. 3 dargestellt ist. In diesen Figuren 3a und 3b
sind die Abbildungen durch a und b angedeutet. Beispielsweise ist im einzelnen der helle Bereich in der Form des
Kreises der Abbildung durch die Bezugszeichen a und b angedeutet. In diesem Fall haben die Ausgangssignale
der entsprechenden Fotodetektorelemente den gleichen Wert bzw. Pegel, so daß alle Ausgangssignale der Verstärker
11a bis lld Null sind. Deshalb hat das Ausgangssignal
F den niedrigsten Wert, der den Antrieb des Servomotors (nicht dargestellt) in der Steuerschaltung 9
beendet, so daß das Objektiv 1 in seiner Lage angehalten wird.
Wenn die Abbildung an den Prismen 3 und k nicht scharf
eingestellt ist, werden die auf den Fot odet ektor gruppen 7 und 8 erzeugten Abbildungen aus ihren Lagen a und
b in die entgegengesetzten Richtungen verschoben, tie in den Figuren 3a und 3b durch a* und b' angedeutet
ist. Da der helle Bereich der Abbildung von a nach a1
verschoben wird, nimmt das Ausgangssignal des Elementes 7b ab, während das Ausgangssignal des Elementes 7d
zunimmt. Andererseits nimmt das Ausgangssignal des Elementes 8c ab, während das Ausgangssignal des Elementes
8a zunimmt, da die hellen Bereiche a und b in die entgegengesetzten
Richtungen bewegt werden. Dadurch werden
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alle Ausgangssignale der Veriärker 11a bis 11 d auf
einen höheren Wert gebracht. Wenn das Ausgangssignal der Verstärker 11a bis lld einen negativen Wert hat,
wird das negative Ausgangssignal durch die Dioden lAa
bis 1^d und den Gegentaktverstärker l6 in ein positives
Ausgangssignal umgewandelt. Das verstärkte Ausgangs signal von dem Verstärker l6 wird zu dem Ausgangssignal
addiert, das an dem Addierpunkt 13 gesammelt wird. Die Summe der Ausgangssignale von dem Verstärker l6 und
dem Addierpunkt 13 wird durch den Verstärker 19 als Pokussiersignal P ausgegeben.
Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform die
beiden durch den Spiegel 2 aufgeteilten Strahlengänge mit Prismen 3 und 4 versehen sind, kann auf eins der
Prismen 3 und k verzichtet werden, wie in Fig. k
dargestellt ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. k
ist nur der Strahlengang a mit einem Prisma 3 versehen, während der andere Strahlengang b kein Prisma
aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist die Größe der Änderung des erhaltenen Ausgangssignals nicht
so hoch wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform.
Der bisher bei den obigen Ausführungsformen verwendete
halbtransparente Spiegel 2 kann auch durch einen Strahlteiler erstzt werden, der aus einem Paar miteinander
verkitteter Prismenblöcke hergestellt lab; ein solcher
Strahlteiler ist in Fig. 5 dargestellt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind zwei dreieddge Prismen
21 und 22 miteinander verkittet und bilden gemeinsam einen Strahlteiler 23· Die Prismen 3 und k sind auf
die Flächen des Strahlteilers 23 gekittet, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen weist Jeder Fotodetektor mehrere Fotodetektorelemente auf.
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Diese Fotodetektorelemente können jedoch durch einen einzigen Fotodetektor und einen Spalt ersetzt werden,
der sich vor dem Fotodetektor befindet. Wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist, kann die Fotodetektorgruppe
7 durch einen einzigen Fotodetektor 2k und eine
Spaltplatte 26 ersetzt werden, die sich vor dem Fotodektor 24 befindet. Die Spaltplatte 26 weist mehrere
parallele Spalte auf. Die Spaltplatte 26 kann jedoch durch eine Spaltplatte mit nur einem Spalt bzw. Schlitz
ersetzt werden, der sich in eine Richtung erstreckt, die seitlich zu der Richtung verläuft, in der die Abbildung
darauf bewegt wird, wenn die Brennebene der Abbildung axial längs des Strahlengangs des Objektivs
nach vorne und nach hinten bewegt wird. Bei Verwendung der in Fig. 6 gezeigten Ausführungs form müssen nicht
alle Verstärker 10a bis 1Od und 11a bis lld verwendet werden, sondern es reicht ein Satz von Verstärkern
10a und 11a aus.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform kann ebenfalls auf eins der Prismen 3 und k verzichtet werden,
wie in Fig. 7 dargestellt ist. Bei den beiden, in den Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen wird das
Ausgangssignal des Endverstärkers 11a am stärksten
gesenkt, wenn die Abbildung gerade auf die Prismen 3 und k oder das Prisma k fokussiert ist.
dargestellten Ausführungsformen sind Fokussierlinsen
5 und 6 zwischen die Prismen 3 und k und die Fotodetektor gruppen bzw. Fotodetektoren 7 und 8 eingefügt. Deshalb
wird hinter den Prismen 3 und k ein relativ großer
Raum benötigt. Un die Kamera einschließlich der Einrichtung
zur Scharfeinstellung von Abbildungen so klein wie möglich zu machen, sollte auf die Fokussierlinsei
5 und 6 verzichtet werden. Fig. 8 zeigt ein Ausführungs-
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beispiel einer solchen Einrichtung, bei der keine Fokussierlinse zwischen dem Prisma und dem Fotodetektor
vorgesehen ist.
Wie sich aus Fig. 8 ergibt, ist in ähnlicher Weise wie bei den in den Figuren 1 bis 7 gezeigten Ausführungsformen
ein Objektiv 31 mit einer Servomotor 37 verbunden, der durch ein elektrisches Signal von einer
Schaltungsanordnung gesteuert wird, die an Fotodetektoren 35a, 35b, 36a und 36b angeschlossen ist, um
längs seiner optischen Achse nach hinten und nach vorne bewegt zu werden. Das durch das Objektiv 3I
verlaufende Licht wird durch einen halbtransparenten Spiegel 32 in zwei Strahlengänge a und b aufgeteilt.
In dem Strahlengang a befindet sich ein erstes Prisma 33; direkt hinter diesem Prisma 33 sind zwei Fotodetektorelemente
35 a und 35b angeordnet, die ein Fotodetektorpaar
35 bilden. In dem Strahlengang b befindet sich ein zweites Prisma 3^! direkt hinter diesem
Prisma ist ein zweites Fotodetektorpaar 3° angeordnet, das aus zwei Foto detektor elemente^ 36a und 36b besteht.
Bei dieser Ausführungsform werden als Fotodetektorelemente
Fotoelemente bzw. Sperrschichtfotozellen verwendet, wie beispielsweise Fotodioden. Die Elemente
35a, 35b, 36a und 36b sind in der Richtung angeordnet,
in der die durch das Objektiv scharf eingestellte Abbildung bewegt wird, wenn die Brennebene der Abbildung
axial längs der optischen Achse des Objektivs nach hinten und nach vorne verschoben wird.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer Steuerschaltung, die zwischen den Fotodetektorelementen 35a bis 36b und dem
Servomotor 37 liegt. Wie aus Fig. 9 zu erkennen ist,
sind die Fotodetektorelemente 35a und 36a, die einander
in den Fotodetektorpaaren 35 und j6 entsprechen,
mit den Eingängen eines Operationsverstärkers 38 verbunden,
um die Differenz zwischen den Ausgangssignalen
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der Fotodetektorelemente 35a und 36a zu verstärken.
Auf die gleiche Weise sind die Fotodetektorelemente 35b und 36b mit den Eingängen eines Operationsverstärkers
39 verbunden. Die Ausgänge der beiden Operationsverstärker 38 und 39 sind an die Eingänge eines weiteren
Operationsverstärkers ^O angeschlossen. Das Ausgangssignal
Sl von dem Verstärker 38 und das Ausgangssignal S2 von dem Verstärker 39 werden als Eingangssignale auf den Verstärker kO gegeben, so daß schließlich
an dem Verstärker kO ein Ausgangssignal S3 erhalten
wird, das zur Steuerung des Servomotors 37 verwendet wird. Die Operationsverstärker 38, 39 und kO sind
mit variablen Widerständen 4l, k2 und kj versehen, so
daß ihre Ausgangssignalse Sl, S2 bzw. S3 jeweils Null
sein können, wenn die beiden ihnen zügeführt si Eingangssignale den gleichen Wert haben.
Im folgenden soll die Funktionsweise der in den Figuren 8 und 9 gezeigten Ausführungsform unter Bezugnahme
auf die Figuren 8, 9 und 10a bis 10c beschrieben werden. In den Figuren 10a bis 10c ist die Beziehung zwischen
der Lage der Abbildungen und den Fotodetektorelementen 35a, 35b, 36a und 36b dargestellt, auf denen die Abbildungen
erzeugt werden. Wenn die durch das Objektiv 31 gelieferten Abbildungen gerade auf den Prismen 33
und Jk und entsprechend auf den Fotodetektorpaaren
35 und 36 fokussiert sind, wird der dunkle Bereich
der Abbildungen beispielsweise in der Mitte der Paare erzeugt, wie in Fig. 10a gezeigt ist. In Fig. 10a
stellt der schraffierte Teil den dunklen Bereich der Abbildung dar, die auf den Fotodetektorelementen 35a
und 35b erzeugt wird. Da die dunklen Bereiche a und b sich in der Mitte der Paare 35 und 36 befinden, ist
das Ausgangssignal des ersten Elementes 35a des ersten
Paars 35 gleich dem des ersten Elementes 36ades zweiten
Paars J6, während das Ausgangssignal des zweiten Elementes
35b des ersten Paars 35 gleich dem des zweiten EIe-
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mentes 36b des zweiten Paars 36 ist. Deshalb sind die
Ausgangssignale Sl und S2 Null, wodurch das Ausgangssignal S3 ebenfalls Null wird. Wenn also die Abbildung
genau auf die Prismen 33 und 3*έ fokussiert ist, wird
der Servomotor 37 nicht angetrieben, und das Objektiv 31 wird nicht bewegt. Wenn dann die Abbildung aus dieser
scharf eingestellten Lage herausbewegt wird, wird das Licht durch die Prismen 33 und Jk in die entgegengesetzten
Richtungen gebrochen, wie in Fig. 10b dargestellt ist. Der dunkle Bereich auf dem Fotodetektorpaar
35 wird nach rechts bewegt, wie durch a1 angedeutet
wird, und der auf dem anderen Paar 36 wird nach links bewegt, wie durch b' angedeutet wird. Deshalb
wild das Ausgangssignal des ersten Elementes 35a des
ersten Paars 35 erhöht, während das Ausgangssignal des
ersten Elementes 36a des zweiten Paars 3° abnimmt} außerdem
wird das Ausgangssignal des zweiten Elementes 35b des ersten Paars 35 verringert, während das Ausgangssignal
des zweiten Elementes 36b des zweiten Paars
36 zunimmt. Als Folge hiervon nimmt auch das Ausgangs signal Sl zu, während das Ausgangssignal S2 abnimmt; dadurch
nimmt wiederum das Ausgangssignal S3 zu, und der Servomotor
37 wird in eine Richtung gedreht. Wenn die Abbildung auf den Fotodetektoren in die entgegengesetzte
Richtung bewegt wird, nimmt das Ausgangssignal S3 ab,
um'den Servomotor 37 in die entgegengesetzte Richtung
zu drehen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird ein
normales Prisma, wie z. B. ein optischer Keil, als optisches Brechungselement verwendet, auf das die Abbildung
fokussiert wird. Wie in den Fig. Ha bis Hc 13a
bis 13c, 15a bis 15c und 17a bis 17d gezeigt ist, kann
jedoch das Prisma jede beliebige Form haben. Die Figuren 11ε und 11 b stellen Schnittansichten von dreieckigen
Prismen mit dreieckigem Querschnitt oder einer Kombi-
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nation von zwei dreieckigen Querschnitten dar, während eine Draufsicht eines solchen Prismas in Fig. lic gezeigt
ist. In Kombination mit den in den Figuren 11a bis lic gezeigten Prismen wird ein Satz von Fotodetektoren
120a, 120b und 120c verwendet. Der mittlere Fotodetektor 120 und die beiden äußeren Fotodetektoren 120b
und 120c sind elektrisch unabhängig voneinander. Die äußeren Fotodetektoren 120b und 120c sind miteinander verbunden,
so daß elektrisch ein einzelner Fotodetektor entsteht. Die Fläche des mittleren Fotodetektors 120a
und die Gesamtfläche der äußeren Fotodetektoren 120b und 120c sind einander gleich. Fig. 13a zeigt eine weitere
Ausführungsform des Prismas, welche die Form einer
Pyramide hat; Fig; 13b zeigt ein Beispiel, das eine pyramidenförmige Aussparung hat. Fig. 13c stellt eine
Draufsicht auf diese Prismen dar. In Fig. 14 ist eine
Fotodetektoranordnung gezeigt, die in Kombination mit den Prismen nach den Figuren 13a bis 13c verwendet wird.
Bei dieser Fotodetektoranordnung ist ein viereckiges,
insbesondere quadratisches mittleres Fotodetektorelement 121a durch ein großes Fotodetektorelement 121b umgeben.
Die Figuren 15a und 15b zeigen ähnliche Prismen,
welche die Form eines Kegels sowie einer Scheibe mit einer kegelförmigen Aussparung haben. Fig. 15c zeigt
eine Draufsicht auf die in den Figuren 15a und 15b dargestellten
Prismen. Fig. 16 ist eine Draufsicht auf eine Fotodetektoranordnung, die in Kombination mit den Prismen
nach den Figuren 15a bis 15c verwendet werden kann;
dabei ist ein kreisförmiger, zentraler Fotodetektor 122a durch einen ringförmigen Fotodetektor 122b umgeben.
Fig. 17a zeigt ein Prisma, das dem Prisma ähnelt, wie es bei den obigen Aus führ ungs formen verwendet wvnde. Figur
17b zeigt ein Prisma mit einer konvexen Fläche, während Fig. 17c ein Prisma mit einer konkaven Fläche darstellt.Fig.
17d ist eine Draufsicht auf ein solches Prisma. Fig. l8 zeigt eine Fotodetektoranordnung, in der die beiden Fotodetektoren
123a und 123b nahe beioinander angeordnet sind» diese Anordnung wird in Kombination mit den Prismen nach
den Figuren 17A - 17D verwendet.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform, wie sie in
Fig. 8 dargestellt sind, befinden sich Prismen 33 und 34 in den beiden Strahlengängen a und b. Ähnlich wie
bei der Ausführungsform nach Fig. 4 kann jedoch auf
ein Prisma 34 verzichtet werden, wie in Fig. 19 dargestellt
ist.
Fig. 20 zeigt ein Beispiel für eine einäugige Spiegelreflexkamera,
in der das optische System für die Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung von Abbildungen
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
wie sie in Fig. 21 dargestellt ist, eingebaut ist. Ein Objektiv 101, das aus mehreren Linsen besteht, ist in
dem Objektivtubus der Kamera vorgesehen und kann zur
Scharfeinstellung axial nach hinten und nach vorne bewegt werden. Hinter dem Objektiv 101 ist in einer schrägen
Lage ein nach oben schwenkbarer Spiegel 124 angeordnet,
um das Licht von dem Objektiv 101 nach oben zu einer Fokussier- bzw.Einst ellplatte 125 zu reflektieren. Über
der Einstellplatte 125 befindet sich ein pentagonales
Dachkantprisma 126 sowie ein Okular 127· In seiner Mitte ist der Schwenkspiegel 124 mit einem halbtransparenten
Bereich 124a versehen, so daß er das Licht von dem Objektiv 101 teilweise durchlassen kann. Hinter dem halbtransparenten Bereich 124a des Spiegels 124 befindet sich
ein kleiner Spiegel 128, der schwenkbar an der Rückseite des Spiegels 124 angebracht ist. Der kleine Spiegel 121
kann gefalten bzw. gekippt bzw. geschwenkt werden, um
den halbtransparenten Bereich 124a des Spiegels 124 zu verschließen bzw. zu sperren^ dadurch kann Außenlicht
nie kit durch den halbtransparenten Bereich 124a in die
Kamera eindringen, wenn der Spiegel 124 beim Herunterdrücken eines Verschlußauslöserknopfes nach oben geschwenkt
wird. Das an dem kleinen Spiegel 128 reflektierte Licht fallt auf einen Strahlteiler 130, der sich unter dem kleinen
Spiegel 128 befindet. Der Strahlteiler 13O besteht
aus zwei Prismen 13I und 132, die miteinander verkittet
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sind. Auf ihre Austrittsflächen sind zwei Prismen 103
bzw. 10Ί gekittet. Hinter den Prismen IO3 und 104 befinden
sich zwei Fotodetektorpaare IO5 und 106, die
jeweils wie die Fotodetektorpaare 35 bzw. 36 ausgelegt sind.
Das bei der in Fig. 20 gezeigten Ausführungsform verwendete optische System ist im einzelnen in Fig. 21 dargestellt.
Das in Fig· 21 nur angedeutete Objektiv 101 wird durch einen Servomotor 107 gesteuert, der durch
ein Steuersignal von einer Schaltanordnung angetrieben wird, die in ähnlicher Weise wie die in Fig. 9 gezeigte
Schaltungsanordnung die Fotodetektorpaare 105 und enthält.
Wie die in den Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen
können die Fotodetektorpaare 105 und 106 durch ein Paar von einzelnen Fotodetektoren 135 und 136 sowie ein
Paar Spaltplatten 137 und 138 ersetzt werden, wie in den Figuren 22 und 23 dargestellt ist. In den Figuren
und 23 bezeichnet das Bezugszeichen 102 einen halbtransparenten Spiegel, der das Licht von dem Objektiv 101 in
zwei Strahlengänge a und baufteilt. In Fig. 23 ist wie
hei der Ausführungsform nach Fig. 7 auf ein Prisma \0k
verzichtet worden. Bei den in den Figuren 22 und 23 gezeigten Ausführungsformen werden nur zwei Fotodetektoren
135 und 136 verwendet; deshalb kann bei der Schaltungsanordnung
nach Fig. 9 auf eine Seite der Schaltungsanordnung
verzichtet werden, die dazu diente, eins der beiden Ausgangssignale Sl und S2 zu erhalten.
Die Erfindung schafft also eine Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung von Abbildungen, bei der
hinter einem axial beweglichen Objektiv ein Strahlenteiler vorgesehen ist, um den durch das Objektiv verlaufenden
Strahlengang in zwei Strahlengänge aufzuteilen.
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In einem der Strahlengang befindet sich auf der Bildebene
des Objektivs ein Prisma. Hi* ~ dem Prisma ist
ein Fotodetektor in dem Strahlengang vorgesehen, der das Prisma enthält. In dem Strahlengang, der kein Prisma
enthält, ist ebenfalls ein Fotodetektor an einer Stelle vorgesehen, die optisch zu dem anderen Fotodetektor
konjugiert ist. Die Ausgänge der Fotodetektoren sind mit einer Ausgangssignalvergleicherschaltung verbunden,
die an einen Servomotor zur Steuerung der Lage bzw. Stellung des Objektivs angeschlossen ist. Wenn die
Ausgangssignale der beiden Fotodetektoren einander gleich
sind, wird der Servomotor angehalten.
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Leerseite
Claims (8)
1. Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung
einer Abbildung in einem optischen Instrument mit einem axial beweglichen Objektiv, gekennzei c h net
durch eine Einrichtung zur axialen Bewegung des Objektivs in Abhängigkeit von einem zugeführten
elektrischen Fokussiersignal, durch eine vor
der Bildebene des Objektivs angeordnete Einrichtung zur Aufteilung des Strahlengangs des durch das Objektiv
verlaufenden Lichtes in zwei Strahlengänge, durch ein
im wesentlichen auf der Bildebene in einem der beiden Strahlengänge angeordnetes optisches Brechungseiement
(3, d; 21, 22; 33, 103, 10*0, durch eine erste, hinter
dem optischen Brechungselement (3, k; 21, 22; 33; 103,
104) angeordnete Fokussiereinrichtung zur Erzeugung einer Abbildung der auf die Bildebene fokussierten
Abbildung auf einer zweiten Bildebene in dem Strahlengang, durch einen ersten Fotodetektor, der sich auf der zweiten
Bildebene befindet, auf welche die Abbildung durch die erste Fokussiereinrichtung fokussiert wird, durch
eine zweite, hinter der Bildebene in dem anderen Strahlengang angeordnete Fokussiereinrichtung zur Erzeugung
einer Abbildung der auf die Bildebene fokussierten Ab-
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TELEFON (OSO) 11 QS 52 TELEX O6-2Q38O TELEGRAMME MONAPAT
eWfflHÄt"lNSPECTED
bildung in einer zweiten Bildebene in dem zweiten Strahlengang, durch einen zweiten Fotodetektor, der sich
in der zweiten Bildebene befindet, auf welche die Abbildung durch die zweite Fokussiereinrichtung fokussiert
wird, durch eine: mit dem ersten und dem zweiten Fotodetektor verbundene Einrichtung für den Vergleich
des Ausgangssignals des ersten Fotodetektors mit dem des zweiten Fotodetektors, und durch eine mit der Vergleichseinrichtung
verbundene Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Fokussiersignals (F) für den Antrieb
der Bewegungseinrichtung für das Objektiv, um in entsprechender__Weise das Objektiv (l; 3I; 100) bis
zu einer Stellung zu bewegen, in der das Ausgangssignal
des ersten Fotodetektors gleich dem des zweiten Fotodetektors wird.
2. Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung einer
Abbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Fotodetektor mehrere Fotodetektorelemente
aufweisen, die in einer zu dem Strahlengang senkrechten Richtung angeordnet sind, wobei die
Zahl der Fotodetektorelemente des ersten Fotodetektros
gleich der der Fotodetektorelemente des zweiten Fotodetektors sind, und daß die Ausgangssignalvergleichseinrichtung
mehrere Komparatorelemente in gleicher Zahl wie die Fotodetektorelemente aufweist, wobei jedes
Komparatorelement mit einem der Fotodetektorelemente
des ersten Fotodetektors und einem der Fotodetektorelemente des zweiten Fotodetektors verbunden ist, das einem
der Fotodetektorelemente in dem ersten Fotodetektor entspricht, um die Ausgangssignale der entsprechenden
Fotodetektorelemente zu vergleichen.
3. Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung einer
Abbildung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Fotodetektor jeweils einen ein-
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zigen Fotodetektor und eine vor dem Fotodetektor angeordnete Spaltplatte aufweisen, wobei die Spaltplatte
wenigstens einen Spalt hat, der sich senkrecht zu der Richtung erstreckt, in der die auf den Fotodetektor
fokussierte Abbildung bewegt wird, wenn sich das Objektiv längs des Strahlengangs nach hinten und nach vorne
verschiebt.
4. Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung einer
Abbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet
durch ein zweites, im wesentlichen in der Bildebene des anderen Strahlengangs angeordnetes optisches Brechungselement,
wobei das ζ ve. te optische Brechungselement und das erste optische Brechungselement das Licht
in entgegengesetzten Richtungen in Bezug auf die darauf erzeugte Abbildung brechen.
5· Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung einer
Abbildung in einem optischen Gerät mit einem axial beweglichen Objektiv, gekennzeichnet durch eine Einrichtung
zur axialen Bewegung des Objektivs in Abhängigkeit von einem zugeführten elektrischen Fokussiersignal
(F), durch eine vor der Bildebene des Objektivs (1; 31» 100) angeordnete Einrichtung zur Aufteilung des
Strahlengangs des durch das Objektiv verlaufenden Lichtes in zwei Strahlengänge, durch ein im wesentlichen in
der Bildebene in einem der beiden Strahlengänge angeordnetes optisches Brechungselement, durch einen ersten,
unmittelbar hinter dem optischen Brechungselement angeordneten Fotodetektor, durch einen zweiten,
in der Bildebene des anderen Strahlengangs angeordneten Fotodetektor, durch eine mit dem ersten und dem zweiten Fotodetektor verbundene Einrichtung für den Vergleich
des Ausgangssignals des ersten Fotodetektors mit den des zweiten Fotodetektors, und durch eine mit der Vergleichseinrichtung
verbundene Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Fokussiersignals (F) für den Antrieb
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der Bewegungseinrichtung für das Objektiv, um das Objektiv (1; 31; 100) zu einer Stellung zu bewegen, in der
das Ausgangssignal dee ersten Fotodetektors gleich dem
des zweiten Fotodetektors wird.
6. Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung einer
Abbildung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Fotodetektor mehrere Fotodetektorelemente
aufweisen, die in einer zu dem Strahlengang senkrechten Richtung angeordnet sind, daß die Zahl
der Fotodetektorelemente des ersten Fotodetektors gleich der der Fotodetektorelemente des zweiten Fotodetektore
ist, und daß die Ausgange Signalvergleichseinrichtung mehrere Komparatorelemente in der gleichen Zahl wie die
Fotodetektorelemente aufweist, wobei jedes Kotnparatorelement
mit einem der Fotodetektorelemente des ersten Fotodetektors und einem der Fotodetektorelemente des
zweiten Fotodetektore verbunden ist, das dem Fotodetektorelement in dem ersten Fotodetektor entspricht,
um die Auegangesignale der entsprechenden Fotodetektorelemente zu vergleichen·
7· Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung einer
Abbildung nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, diß
der erste und zweite Fotodetektor jeweils einen einzigen Fotodetektor und eine vor den Fotodetektor angeordnete
Spaltplatte aufweiten, wobei die Spaltplatte wenigstens einen Spalt enthält, der eich in einer zu dar Richtung
senkrechten Richtung erstreckt, in der die auf den Fotodetektor
fokussierte Abbildung bewegt wird, wenn eich da· Objektiv längs des Strahlengang« nach vorne und
nach hinten verschiebt.
8. Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung einer Abbildung nach einem der Ansprüche 5 bis 7« gekennzeichnet
durch ein zweites, im wesentlichen in der Bildebene in dem anderen Strahlengang angeordnete· optisches Brβ-
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chungselement, wobei das zweite optische Brechungselement
und das erste optische Brechungselement das Licht in entgegengesetzter Richtung in Bezug auf die darauf erzeugte
Abbildung brechen.
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Applications Claiming Priority (2)
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JP9289576A JPS5319026A (en) | 1976-08-04 | 1976-08-04 | Automatic focusing system |
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DE2711755A1 true DE2711755A1 (de) | 1977-09-22 |
Family
ID=26366979
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Country | Link |
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DE (1) | DE2711755A1 (de) |
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- 1977-03-17 DE DE19772711755 patent/DE2711755A1/de not_active Withdrawn
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