DE2756061C3

DE2756061C3 - Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung eines optischen Gerätes

Info

Publication number: DE2756061C3
Application number: DE2756061A
Authority: DE
Inventors: Masao Saitama Jyojiki; Kazuo Asaka Saitama Nakamura
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1976-12-15
Filing date: 1977-12-15
Publication date: 1980-07-10
Also published as: DE2756061A1; JPS5374424A; DE2756061B2; GB1576160A; US4176928A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung eines optischen Geräts mit zwei nebeneinander angeordneten Reihen fotoelektrischer Wandler mit möglichst gleichen elektrischen Eigenschaften und Lichtempfangsflächen für das durch die Fokussierlinse gegangene Licht nach Patent 22 804.

Es sind in jüngster Zeit zwei typische Verfahren zur Feststellung der Scharfeinstellung und damit zur Scharfeinstellung entwickelt worden. Bei einem Verfahren handelt es sich um ein sogenanntes Koinzidenzverfahren für ein oberes bzw. unteres Bild, bei dem zwei Teilbilder eines Objektes, die mittels Keilprismen erzeugt werden, zu einer einzigen Abbildung verschmelzen, wenn das Objekt scharf eingestellt ist. Bei dem anderen Verfahren handelt es sich um ein sogenanntes Kontrastverfahren, bei dem der Kontrast zwischen wechselseitig benachbarten, punktförmigen Stellen in der Abbildung des Objektes am größten wird, wenn die Abbildung scharf eingestellt ist.

Jedes der beiden oben erwähnten Verfahren zur Feststellung der Scharfeinstellung hat jedoch den Nachteil, daß sich oft eine wenig exakte Feststellung der Scharfeinstellung oder im schlimmsten Falle eine falsche Scharfeinstellung ergibt.

Bei der eingangs genannten Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung werden die beiden eben genannten Verfahren miteinander kombiniert. Dadurch ist es möglich, sowohl die Vorteile des Kontrastverfahrens als auch diejenigen des Koinzidenzverfahrens gleichzeitig zu nutzen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art eine Ausbildung für eine Ansteuerung der beiden Wandlerreihen zur Durchführung des Schärfekriteriums E, anzuge ben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaltelemente zweier Gruppen mit ihrem Hauptstromfeld in Serie mit den Wandlern und über einen für die Wandler einer Reihe jeweils gemeinsamen Lastwiderstand an einer Gleichstromquelle liegen und daß ein Taktimpulsgeber eine Folge von Triggerimpulsen für die Steuercingängc der Schaltelemente liefert, wobei durch in zeitlichem Abstand vorgebbare Startimpulse eines Startimpulsgenerators es möglich ist, zwei nicht unmittelbar nebcneinanclerliegende Wandler zu triggcrn.

Ein Vorteil bei der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß durch die Wahl des zeitlichen Abstandes, der /.wischen den jeweiligen Startimpulsen liegt, der räumliche Abstand zwischen den nebeneinander liegenden Wandlern festgelegt werden kann, welche getriggert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Diagramm zur Erläuterung des optischen Aufbaus einer einäugigen Spiegelreflexkamera mit einer Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Anordnung von zwei Gruppen von fotoelektrischen Wandlerelementen, die auf einem gemeinsamen Substrat ausgebildet sind,

F i g. 3A, 3B, 3D und 3E Diagramme zur Erläuterung der verschiedenen Abbildungen eines Objektes, die auf den beiden in Fig. 2 gezeigten Gruppen von fotoelektrischen Wandlerelementen ausgebildet werden, wenn die Abbildung des Objektes nicht scharf eingestellt ist,

Fig.3C ein Diagramm zur Erläuterung der Abbildung eines Objektes, das auf den beiden in F i g. 2 gezeigten Gruppen der fotoelektrischen Wandlerelemente ausgebildet wird, wenn die Abbildung des Objektes scharf eingestellt ist,

Fig.4 ein Schaltdiagramm eines Systems für die Feststellung der Scharfeinstellung mit einer Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung gemä'J der vorliegenden Erfindung in Blockform,

F i g. 5 eine für die Praxis verwendbare Schaltungsanordnung, teilweise in Blockform, einer Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung nach der vorliegenden Erfindung,

F i g. 6 und 7 graphische Darstellungen der Beziehungen zwischen der Lage für die Scharfeinstellung auf den beiden Gruppen von fotoelektrischen Elementen und ihrem Ausgangssignal für die Feststellung der Scharfeinstellung, und

F i g. 8A bis 8J Wellenformen für die Ausgangssignale der verschiedenen, in F i g. 5 gezeigten Schaltungsteile.

F i g. 1 zeigt ein zur Erläuterung dienendes Diagramm des optischen Aufbaus einer einäugigen Spiegelreflexkamera mit einer Einrichtung 15 für die Feststellung der Abbildung bzw. Scharfeinstellung (siehe Fig.4 und 5) gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieser optische Aufbau enthält folgende Einzelteile: Ein aufzunehmendes Objekt 1, Γ; eine Linsengruppe 2 (die im folgenden als »Aufnahmeobjektiv« bezeichnet werden soll), welche das optische Aufnahmesystem der Kamera bildet; einen total-reflektierenden Spiegel 3 mit einem Halbspiegel 3' in seinem zentralen bzw. mittleren Bereich; einen total-reflektierenden Spiegel 4; eine Brennpunktplatte bzw. eine Platte 5 für die Scharfeinstellung; eine Kondensatorlinse 6; ein Pentaprisma 7; ein Okular 8; das Auge 9 eines Fotografens; einen Film 10; Keilprismen 11 und 11', die an optisch äquivalenten Stellen zu dem Film 10 so angeordnet sind, daß sie in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind und zwischen sich eine Berührungsoberfläche 12 haben; und eine Linse 13 (die im folgenden als »Projektionslinse« bezeichnet werden soll), um die Abbildung des Objektes auf eine Gruppe 14 von fotoelektrischen Elementen für die Feststellung der Scharfeinstellung zu fokussieren; diese Gruppe 14 weist eine Vielzahl von jeweils zwei winzigen fotoelektrischen Wandlsrelementen d\, c/₂,... <Λ,... c/„ und d\', di',...dk',...d_n' auf, die auf einem gemeinsamen Haibleilersubstrat 5(siehe Fig.2) ausgebildet sind und jeweils eine winzige Licht empfangende Oberfläche enthalten; diese Gruppe ist mit der Einrichtung für die Feststellung der Scharfeinstellung bzw. Abbildung 15 gekoppelt.

F i c. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Anordnung der fotoelektrischen Wandlerelemente d\ bis d„ bzw. di' bis d_n'. Die winzigen fotoelektrischen Wandlerelemente d\ und d\',di und di ... d_k und dt und d„ und d„', bei denen es sich beispielsweise um Fotodioden, Fototransistoren oder ähnliche Elemente handeln kann, werden einander gegenüber oder jeweils in Paaren angeordnet, indem sie symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittellinie 12' auf dem Substrat S so positioniert und ausgerichtet werden, daß sie die gleichen elektrischen Eigenschaften bzw. Charakteristiken und die gleiche Lichtempfangsfläche haben. In Fig. 2 werden durch die Bezugszeichen /Ί, t>,... /'*... in und /|', iV ... i_k'... i_n' Ausgangsfiröme bezeichnet, die proportional zu den einfallenden, die entsprechenden fotoelektrischen Wandlerelemenie d\, d_2l... dk.. ■ d„ und d,', di ... di ... d„ beaufschlagenden Lichtmengen sind.

Die Fig.3A bis 3E stellen die Abbildungen des Objektes 1, Γ dar, die durch das Aufnahmeobjektiv 2, die Keilprismen 11, W und die Projektionslinse 13 auf die Gruppe 14 von fotoelektrischen Elementen für die Feststellung der Scharfeinstellung projiziert werden. Im einzelnen ist die Gruppe 14 ..in fotoelektrischen Elementen für die Feststellung der Scharfeinstellung so angeordnet, daß die beiden, durch die Keilprismen 11, W erzeugten gespaltenen bzw. Teilbilder in der Weise darauf fallen, daß die obere Bildhälfte 16 auf die obere Gruppe der fotoelektrischen Wandlerelemente d\ bis d_r, und die untere Bildhälfte 16' auf die untere Gruppe der fotoelektrischen Wandlerelemente d\ bis d„' fallen.

Die F i g. 3C zeigt also die Abbildung eines Objektes auf der Gruppe 14 von fotoelektriscnen Elementen für die Feststellung der Scharfeinstellung für den Fall, bei dem die Abbildung des Objektes scharf eingestellt ist, während die F i g. 3A, 3B, 3D und 3E die verschiedenen Abbildungen des Objektes auf der Elementengruppe 14 für den Fall darstellen, daß die Abbildungen des Objektes nicht scharf eingestellt ist. Bei der Einstellung nach den F i g. 3A bzw. 3B ist die Größe der Unscharfe, also die Defokussierung, größer als im Fall der F i g. 3B bzw. 3D, während das Ausmaß der Bildverfocmungen bzw. Bildverzerrungen in den Fig. 3A, 3B, 3D und 3E anzeigt, wie unscharf die Abbildung des Objektes ist.

In den Fig. 3A bis 3E entsprechen die oberen und unteren Halbbildabschnitte 16 und 16' den oberen und unteren halben Bereichen 1 und Γ öts Objektes, während die Mittellinie 12' zwischen ihnen angibt, daß sie optisch mit der Zwischenfläche 12 zwischen den beiden Keilprismen 11 und W zusammenfällt.

Fig. 4 zeigt in Blockform ein Schaltdiagramm eines Systems zur Feststellung der Scharfeinstellung mit der Einrichtung 15 für die Feststellung der Abbildung bzw. Scharfeinstellung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine für die Praxis verwendbare Schaltung^ranordnung in F i g. 5 dargestellt ist. Die Einrichtung 15 für div. Feststellung der Abbildung enthält zwei Gruppen von winzigen, fotoelektrischen Wandlerelemen'.en d\, di ■.. d bzw. t/r, di ... dn', wie beispielsweise Fotodioden, die so auf dem Halbleitersubstrat 5 ausgebildet sind, wie in F i g. 2 dargestellt ist, daß sie in longitudinaler Richtung und in zwei Reihen angeordnet sind, die sich symmetrisch in bezug auf die longitudinal Mittellinie 12' zwischen ihnen möglichst nahe nebeneinander befinden und die gleichen elektrischen Kennlinien bzw. Eigenschaften und die kleinstmögiiche Lichtempfangsfläche haben. Weiterhin sind die entsprechenden fotoelektrischen Wandlerelemente d\ und d\\ di und dj ■■■ sowie d„ und d„, welche die beiden Gruppen bilden, in Quer- oder seitlicher Richtung jeweils

miteinander ausgerichtet. Die Kathoden der fotoelektrischen Wandlerelemente d\ bis d„, welche eine der beiden Gruppen bilden, und der fotoelektrischen Wandlerelement d\' bis d„', welche die andere Gruppe bilden, sind mit dem geerdeten, positiven Pol einer Gleichstromquelle B verbunden. Die Anoden der fotoelektrischen Wandlerelemente d\, di...d_m welche die eine Gruppe bilden, sind an den negativen Pol der Gleichstromquelle B über die Hauptstromleitungsbahnen (drain-source-Bahnen, das heißt, Abfluß/Quelle-Bahnen) von entsprechenden elektrischen Schaltelementen Si, Si... S_n, wie beispielsweise P-Kanal OberfIachenFeldeffekttninsistoren vom Anreicherungstyp bzw. isolated gate enhancement type P-Kanal Feldeffekttransistoren (die im folgenden als IGFET's bezeichnet werden sollen), die jeweils einen geringen Leckstrom haben, sowie über einen gemeinsamen Last- bzw. Belastungswiderstand R verbunden. In ähnlicher Weise sind die Anoden der fotoelektrischen Wündlerelemente d\, d/, d„', welche die andere Gruppe bilden, mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle B über die drain/source Pfade von

entsprechenden P-Kanal IGFET's S\\ S₁' SV und

über einen gemeinsamen Lastwiderstand /?'verbunden. Außerdem ist ein Taktimpuls-Oszillator 25 vorgesehen, der Taktimpulse mit einer vorher bestimmten, festen oder nach einer bevorzugten Ausführungsform variablen Frequenz (siehe Fig. 8A) erzeugt. Die durch den Taktimpuls-Oszillator 25 gebildeten Taktimpulse werden nacheinander an einen Binärzähler 26 mit mehreren binären, gewichteten Ausgangsanschlüssen, beginnend mit dein Zeitpunkt, wenn ein entsprechender Startimpuls (siehe F i g. 8B) von einem Startimpulsgenerator 24 an den Zähler 26 angelegt wird, sowie an einen Binärzähler 26' mit identischem Aufbau wie der Zähler 26 mit dem Zeitpunkt beginnend angelegt, wenn ein entsprechender Startimpuls (siehe F i g. 8C, 8E oder 8G) von dem Startimpulsgenerator 24 an den Zähler 26' angelegt wird. Die Ausgänge der Binärzähler 26 und 26' sind jeweils mit Dekodieren 27 und 27' gekoppelt, die jeweils mehrere Ausgänge haben, deren Zahl gleich der Zahl der fotoelektrischen Wandlerelemente di bis d_n oder dt' bis d_n' ist, welche die beiden Gruppen bilden.

Anzeigeelement für die Scharfeinstellung, wie beispielsweise einer lichtemittierenden Diode 22 (die im folgenden als »LED« bezeichnet werden soll) und einem Widerstand Rn für die Einstellung der Helligkeit der , LED 22 besteht, an Masse. Weiterhin ist eine Steuerschaltung 23 vorgesehen, um den Taktimpulsoz.illator 25, den Startimpulsgenerator 24, den Komparator 17, die Absolutwertschaltung 18, den Integrator 19 und die Verknüpfungsschaltung 20 so zu steuern, daß sie unter Ausnutzung des Koinzidenzverfahrens für die obere/untere Abbildung und/oder des Kontrastverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung die Scharfeinstellung feststellen können.

Die Feststellung der Scharfeinstellung gemäß der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die F i g. I bis 8 beschrieben.

Dabei soll zunächst auf F i g. I Bezug genommen werden; nach dem Durchlaufen des Aufnahmeobjektes 2 und der Reflexion an dem total reflektierenden Spiegel 3 wird die Abbildung des Objektes 1, Γ auf der Einstellplatte bzw. Mattscheibe 5 erzeugt und von dem Fotografen mit seinem Auge 9 durch die Kondensorlinse 6. das Pentaprisma 7 und das Okular 8 betrachtet. Gleichzeitig wird die Abbildung des Objektes 1. Γ nach dem Durchlaufen eines Teils des halbtransparenten Spiegels 3', der in dem mittleren Bereich des total reflektierenden Spiegels 3 vorgesehen ist, und nach der anschließenden Reflexion an dem total reflektierenden Spiegel 4 in der Nähe der Keilprismen 11 und XX' fokussiert, die sich in einer optisch zu dem Film 10 äquivalenten Stellung befinden.

Dementsprechend wird die Abbildung des Objektes durch die Wirkung der Keilprismen 11 und 11' in zwei Abbildungen aufgeteilt, die dem oberen Haibbereich Γ des Objektes entsprechen. Die so geteilten Abbildungen werden durch die Projektionslinse 13 in zueinander entgegengesetzten Richtungen projiziert und dann, wie in den F i g. 3A bis 3E dargestellt ist. auf die Gruppe 14 von Elementen für die Feststellung der Scharfeinstellung fokussiert. Wenn die Abbildung des Objektes durch das Aufnahmeobjektiv 2 auf irgendeine Stelle Q fokussiert wird, die optisch dem Film 10 äquivalent ist.

den .Steuerelektroden der entsprechenden IGFET's S: bis S_n verbunden, während in ähnlicher Weise die entsprechenden Ausgänge des Dekodierers 27' an die Steuerelektroden der entsprechenden IGFET's S/ bis S„' angeschlossen sind. Die gemeinsame Verbindung des Lastwiderstandes R mit den Drains bzw. Abflüssen der IGFET's Si bis S, ist an einen positiven Eingang eines Komparator 17 vom Differential- bzw. Differenztyp angeschlossen, während die gemeinsame Verbindung des Lastwiderstandes R'm'n den Drains bzw. Abflüssen der IGFET's S\' bis S_n' an einen negativen Eingang des Komparator 17 angeschlossen ist.

Wie sich aus F i g. 4 ergibt, ist der Ausgang des Komparators 17 wiederum mit einer Absolutwertschaltung 18, einem Integrator oder einem Addierer 19 und einer Verknüpfungsschaltung 20 gekoppelt. Der Ausgang der Verknüpfungsschaltung 20 ist mit einem positiven Eingang eines Komparators 21 vom Differenz- bzw. Differentialtyp verbunden, dessen negativer Eingang mit einer Bezugsspannungsquelle verbunden ist, wie beispielsweise der gemeinsamen Verbindung zwischen zwei Widerständen /?· und /?2, die in Reihe an die Gleichstromquelle B geschaltet sind und ein Potentiometer bilden. Der Ausgang des Komparators 21 liegt über eine Reihenschaltung, die aus einem und unteren Abbildungen 16 und 16', die durch die Keilprismen 11 und 11' aufgeteilt und auf die Gruppe 14 von Elementen für die Feststellung der Scharfeinstellung projiziert worden sind.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die F i g. 3A bis 3E beschrieben werden, wie die Abbildung des Objektes auf die Gruppe 14 von Elementen für die Feststellung der Scharfeinstellung projiziert wird, wenn das Aufnahmeobjektiv 2 allmählich in eine Richtung von einer Stellung, die einer vollständigen Unscharfe bzw. falschen Einstellung entspricht, zu einer Stellung, die der Scharfeinstellung entspricht, und weiter zu der gegenüberliegenden Stellung bewegt wird, wird die einer vollkommen falschen Scharfeinstellung entspricht. Wenn sich das Aufnahmeobjektiv 2 zunächst in einer Stellung befindet, die einer völligen Unscharfe oder einer völlig falschen Scharfeinstellung entspricht, dann werden die oberen und unteren Abbildungen 16 und 16' des Objektes 1, Γ nach der Aufteilung durch die Keilprismen 11 und 11', wie in Fig. 3A dargestellt ist, auf beispielsweise die beiden (oder mehr) benachbarten Elemente di und </_i+i der oberen fotoelektrischen Wandlerelemente d< bis d_r. bzw. auf die beiden (oder mehr) benachbarten Elemente c/'m-i und d'_m der unteren fotoelektrischen Wandlerelemente d/ bis d„'

projiziert.

Unter diesen Bedingungen bzw. in diesem Zustand weichen die oberen und unteren Abbildungen 16 und 16' des Objektes wesentlich ab oder befinden sich im Abstand von den gegenüberliegenden Seiten einer Linie, die der Grenzfläche 112 zwischen den Keilprismen 11 und 11' entspricht, so daß sie äußerst unscharf sind und der Kontrast zwischen ihnen sehr gering ist.

Wi.»"/ι anschließend das Aufnahmeobjektiv 2 zu der Stellung bewegt wird, die der Scharfeinstellung entspricht, werden die oberen und unteren Abbildungen 16 und 16' des Objekte·;, wie in Ftp. 3B uargcstcllt ist. auf beispielsweise cm Kleinen! d, ι der oberen iotoelektrischen Wandler <A bis rf„bzw. auf ein Element (/ ι der unteren f<v,»elektrischen Wandler c/,' bis d„' projiziert, so daß ihre Unscharfe und das Ausmaß der Abweichung zwischen ihnen geringer und der Kontrast zwischen ihnen größer werden, wie es aus F i g. 3A zu erkennen ist. Wenn das Aufnahmeobjektiv 2 weiter in

W(IU, WClUCtI UIC (JlJ

oberen und unteren Abbildungen 16 und 16' des Objektes scharf eingestellt, so daß sie, wie in Fig. 3C dargestellt ist. auf die mittleren F.lcmente d, und d', der oberen b/.w. unteren fotoelektrischen Wandlcrclemcnte d\ bis d„ bzw. d\' bis </„' projiziert werden. In diesem Zustand wird der Kontrast zwischen den oberen und unteren Abbildungen 16 und 16' des Objektes maximal, so daß keine Abweichung bzw. kein Unterschied /wischen ihnen vorliegt. Wenn das Aufnahmeobjektiv 2 weiter von der Stellung, die der Scharfeinstellung entspricht (siehe F i g. 3C). zu der Stellung für die falsche Scha .einstellung bewegt wird, die dem Fall nach den F i g. 3B oder 3A entgegengesetzt is!, dann werden die oberen und unteren Abbildungen 16 und 16' des Objektes, wie in den F i g. 3D und 3K dargestellt ist. auf ein Element d.\ oder zwei (oder mehr) benachbarte Elemente c/, , und c/> der oberen fotoelektrischen Wandler d\ bis d„ bzw. auf ein Element d', ι oder zwei (oder mehr) benachbarte Elemente d/ und d'_r -, der unteren fotoelektrischen Wandlerelemente d·,' bis d,,' in der entgegengesetzten Beziehung zu dem Fall nach den F i g. 3B oder 3A projiziert.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 3A bis 3E fi 7 und 8A bis 81 soll nun das Verfahren beschrieben werden, bei dem unter Ausnutzung des Systems für die Feststellung der Scharfeinstellung gemäß der vorliegenden Erfindung, das den in F i g. 4 und 5 gezeigten Aufbau hat. die Scharfeinstellung der beiden Abbildungen des Objektes elektrisch festgestellt wird, die durch die Wirkung der Keilprismen 11 und 11' aufgeteilt bzw. erzeugt worden sind.

Im folgenden soll zur Vereinfachung der Erläuterung zunächst die Funktionsweise irgendeines beliebigen Elementes, beispielsweise der winzigen, fotoelektrischen Elemente für die Feststellung der Scharfeinstellung d\ bis c/„bzw. d\ bis d„' beschrieben werden.

Es soll angenommen werden, daß unter der Steuerung der Steuerschaltung 23 der Taktimpulsoszillator 25 eine Folge von Taktimpulsen erzeugt, wie in Fig.8A dargestellt ist, und der Startimpulsgenerator 24 einen Startimpuls SPi erzeugt, wie in Fig. 8B dargestellt ist; der Binärzähler 26 beginnt, die Zahl der Taktimpulse von dem Taktimpulsoszillator 25 zu zählen, wenn der Startimpuls SPi durch den Startimpulsgenerator 24 erzeugt wird; und der IGFET S\ wird durch das erste Ausgangssignal von dem mit dem Binärzähler 26 gekoppelten Dekodierer 27 leitend gemacht (siehe Fig.81). Als Folge hiervon wird der entsprechende

fotoelektrische Wandler c/i in Sperrichtung vorgespannt, um als Kondensator zu wirken, der durch den von der Gleichstromquelle D durch den Lastwiderstand R und den nun leitenden IGFET S\ fließenden Strom aufgeladen wird. Anschließend wird während einer vollständigen Abtastperiode I, in welcher das folgende erste Ausgangssignal von dem Dekodierer 27 nach dem zweiten bis letzten Alisgangssignal von ihm geliefert wird, der IGFETSi im nicht leitenden Zustand zu halten, um die Aufladung des foloelektrischen Wandlers d\ zu beenden.

Wenn in diesem Zustund Licht nach der Reflexion an dem Objekt 1,1' und dem Passieren des Fokussierlinsensystems mit dem Aiifnahmeobjektiv 2, den total reflektierenden Spiegeln i, 4. den Keilprismen 11, 11' und der Projektionslinse 13 durch den fotoclektrischen Wandler d\ aufgefangen wird, dann werden die in dem fotoelektrischen Wandler d\ enthaltenen Elektronen und Löcher erregt, so daß in dem Wandler ein LYiiliiuuiigSMiuMi Mii-iii, un (Ji ιιμοι iiuiial i.u tlci 'vieiigu des einfallenden, aufgenommenen Lichtes ist, wodurch sich der Ladungspegel der Spannung verringert.

Wenn der IGFET S\ wieder durch das folgende erste Ausgangssignal von dem Dekodieret" 27 leitend gemacht wird, dann wird der Pegel der aufgeladenen Spannung an dem fotoelektrischen Wandler d\ wieder erhöht.

Der oben beschriebene Ablauf wird für jede vollständige Abtastperiode T wiederholt, wobei die Wellenform des Aufladungsstroms, der in dem fotoclektrischen Wandler d\ fließt, wenn der entsprechende IGFET S\ leitend gemacht wird, an den entsprechenden Eingang des Komparator 17angelegt wird.

Im folgenden soll der Ablauf der Feststellung der Scharfeinstellung zwischen den beiden Abbildungen des Objektes die durch die Wirkung der Keilprismen 11 und 11' aufgeteilt worden sind, gemäß dem Koinzidenzverfahren für die obere/untere Abbildung beschrieben werden.

Für diesen Fall ist nur erforderlich, daß Startimpulse SP, und SP₂, wie sie in den F i g. 8B und 8C dargestellt sind, von dem Startimpulsgenerator 24 synchron unter der Stpiiprunt/ rlpr Stpiiprsrhalliing 23 an die beiden Binärzähler 26 und 26' angelegt werden, so daß die Binärzähler 16 und 16' die Zählung der Zahl von Taktimpulsen (siehe Fig. 8A) beginnen, die von dem Taktimpulsoszillator 25 in synchroner Beziehung zueinander erzeugt werden. Wenn als Folge hiervon die Taktimpulse, wie sie in F i g. 8A dargestellt sind, nacheinander von dem Taktimpulsoszillator 25 erzeugt werden, dann werden immer die entsprechenden Elemente S, und S-', S> und S,'... oder S_n und S_n' der oberen und unteren IGFETs S. bis S_n bzw. Si' bis S,' synchron durch den entsprechenden Binärzähler und Dekodierer 26, 27 und 26', 27' leitend gemacht, so daß die entsprechenden Elemente d\ und d\, di und di ... oder d„ und d_r' der oberen und unteren fotoelektrischen Wandlerelemente d\ bis d„ und d\ bis d„' synchron in Sperrichtung vorgespannt werden, um den Strom von der Gleichstromquelle B durch die entsprechenden Lastwiderstände R und Ä'und die jetzt leitenden entsprechenden IGFET's S] und Si', Sb und Sb'... oder S_n und S_n' aufzuladen. Wenn Licht durch die oberen und unteren fotoelektronischen Wandler d\ bis d_n bzw. d]'b\s dn aufgefangen wird, wie es oben erwähnt wurde, dann werden die Spannungen, die an den fotoelektrischen Wandlern aufgeladen worden sind, proportional zu der Menge des einfallenden Lichtes

entladen, das durch sie empfangen wurde, wie oben beschrieben wurde.

Die Wellenformen /Ί, i₂, /Ί,... /„ ι, i„ >, i„ ι, i„ bzw. /Ί', /2', ij',...tn-2, i'n 1, i'n (siehe F i g. 8B' und 8C) der Aufladungsströme, die in den entsprechenden Paaren von fotoelektrischen Wandlern d\ und d\, di und c/2'...und d von der Gleichstromquelle B durch die entsprechenden Lastwiderslände R und R' und die leitenden, entsprechenden Paare von IGFET's S\ und Si', Sj und S2'... und S_n und S_n' fließen, werden nacheinander an die entsprechenden Eingänge des !Comparators 17 angelegt. Als Ergebnis hiervon liefert der Komparator 17 die I .'iHci cn/011 (i\ -- /Γ), (i> - /V).. und (in—i„') (siehe I 1 g Hl)) /wischen den erwähnten Aufladungsstromi'ii bis /,,bzw. /Γ bis / nacheinander in den eins
fotoelektrischen Wandlern </

henden Paaren

ben ,die

ίο

irni </,'. 1/. und </..', c/.· und c/2', · · · und d„ und d„' fließen, wie oben erwähnt wurde; die Absolutwertschaltung erzeugt die Absolutwerte I Ί - i\ |. I h — h' I · ■ ■ und | /'„—;„' | der Ausgangssignale, die von dem Komparator 17 abgeleitet werden, während der Integrator 19 die Summe ε der von der Absolutwertschaltung 18 abgenommenen Absolutwerte bildet, das heißt,

■/ I

1 )amit lassen sich also die Summen (a). (b). (c), (d) und (e) tier von dem Integrator 19 abgenommenen Absolutwerte gemäß tier Falle nach ilen Fi g. iA bis iV. jewcii-· iIukIi die folgenden Gleichungen ausdrücken, w^:i' sich ans der obigen Beschreibung ergibt.

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Zu den Gleichungen (I) bis (5) darf darauf hingewiesen werden, daß die Differenzen zwischen den Ausgangsströinen, die von den entsprechenden Paaren der oberen und unteren fotoelektrischen Wandler d> und dt', di und t// ... und d_r und d-' abgeleitet werden, auf welche die durch die Keilprismen 11 und 11' aufgeteilten Abbildungen 16 und 16' des Objektes nicht durch die Projektionslinse 13 projiziert werden, jeweils im wesentlichen Null sind.

Dementsprechend ergibt sich die Beziehung von e (a), e(b), e(d), e(e)>=0. Wenn aus diesem Grunde das Koinzidenzverfahren für die obere/untere Abbildung verwendet wird, dann kann die Scharfeinstellung der Abbildungen 16 und 16' des Objektes auf den beiden Gruppen von fotoelektrischen Wandlern d\ bis d„ und dt' bis dn festgestellt werden, indem ermittelt wird, wenn das Ausgangssignal ε des Integrators 19 sein Minimum errechnet oder im Idealfall Null wird.

Der Ausgangspegel ε des Integrators 19 wird jedoch in der Praxis zum Zeitpunkt der Scharfeinstellung nicht Null, weil sich die elektrischen Eigenschaften zwischen den jeweiligen, entsprechenden Paaren der oberen unH unteren fotoelektrischen Wandlerelemente d\ und d\, d? und c/2' bzw. d_n und d„' im allgemeinen etwas voneinander unterscheiden; dies bedeutet, daß der Ausgangspegel einen bestimmten, endlichen Wert fn (fo>0)hat.

Darüber hinaus gelten für die Fälle der F i g. 3A und JE. in denen die Kontraste zwischen den oberne und unteren Abbildungen 16 und 16' des Objektes äußerst gering sind und die Abbildungen des Objektes äußerst unscharf sind. die Beziehungen

/'/ ΐ /',,'... /.., ~ i„! ■ ■ ■ ir = ir' .../> = /'s'· Deshalb ist es immer relativ schwierig, nur unter Verwendung des Koinzidenzverfahrens für die obere/untere Abbildung die Scharfeinstellung festzustellen; dies gilt insbesondere für den Fail, in dem die Schärfentiefe bzw. der Schärfentiefenbereich nicht voll erhalten wird.

Die in F i g. 6 gezeigte, durchgezogene Kurve P\ stellt die Variationskennlinie des Ausgangspegels ε des Integrators 19 dar, der mit dem Koinzidenzverfahren für die obere/untere Abbildung erhalten wird.

Wie sich aus der durchgezogenen Kurve P\ ergibt, sind die Kontraste zwischen den oberen und unteren Abbildungen 16 und 16' des Objektes in den Fällen der F i g. 3B und 3D relativ hoch, während die Ausgangssignale ε des Integrators 19 die höchsten Werte haben. In F i g. 6 entsprechen die Brennpunkte bzw. Scharfein-

stfeilpurikte (a), (b), (c), (d), und (e) jeweils den Fällen der Fig.3A,3B,3C,3Dund3E.

Berücksichtigt man den oben erwähnten Umstand, so läßt sich die vorliegende Erfindung dadurch kennzeichnen, daß die Scharfeinstellung der Abbildungen 16 und 16' des Objektes, die auf den oberen und unteren fotoelektrischen Wandlern d\ bis d„ bzw. d\ bis d„' ausgebildet worden sind, unter Verwendung sowohl des oben erwähnten Koinzidenzverfahrens für die obere/ untere Abbildung als auch für das im folgenden zu beschreibende Kontrastverfahren festgestellt wird.

Wenn nämlich die Scharfeinstellung der Abbildungen 16 und 16' des Objektes auf den beiden Gruppen von fotoelektrischen Wandlern d. bis d„ bzw. dt' bis d„' durch das Kontrastverfahren festgestellt werden soll, d;inn muß nur der Binarziihlcr 26 unter der Steuerung der Steuerschaltung 23 so eingestellt werden, daß er die Zählung der Zahl der von dem Taktimpulsoszillator 25 erzeugten Taktimpulse zu dem Zeitpunkt beginnt, wenn der in Fi". SB "e."ji"te S!ur!::m;;l·; SP. durch de;; Startimpulsgeneralor 24 erzeugt wird; außerdem wird der Binäii zähler 26' ebenfalls unter der Steuerung der Steuerschaltung 23 so eingestellt, daß er die Zählung der Zahl der von dem Taktimpulsozillator 25 erzeugten Taktimpulsc zu dem Zeitpunkt beginnt, wenn von dem Startimpulsgenerator 24 ein Startimpuls SIV oder SP" an den Binärzahler 26 angelegt wird; dieser Startimpuls SP₂' oder SP" (Fig. 8E oder 8G) ist relativ zum Startimpuls SP₁ um die Dauer eines (oder mehrerer) Startimpulse in bezug auf dm Startimpuls SPi verzögen oder nach vorne verschoben bzw. vorverlegt. In diesem Fall wird das Ausgangssignal f' des Integrators 19 in der Form

erhalten.

Die gestrichelte Kurve /'_> in F i g. b zeigt die Variationskennlinie des Ausgangspegels eι bzw. f '. des Integrators 19. die mit dem Kontrastverfahren erhalten wird. Wie sich aus der gestrichelten Kurve P> ergibt, hat das Ausgangssignal ει bzw. εΊ des Integrators 19 den höchsten Wert in dem Fall, in dem die auf die oberen und unteren fotoelektrischen Elemente d bis d_r. bzw. d ' bis d„' projizierten Abbildungen 16 und 16' des Objektes scharf eingestellt sind. Bei der gestrichelten Kurve Pj rührt der Abfall des Ausgangssignals ε, bzw. f Ί des Integrators 19 zwischen den Einstellagen (b) und (c) daher, daß die relative Abweichung zwischen dem oberen fotoelektrischen Wandler Z₁, oder i_q+\ und dem unteren fotoelektnschen Wandler /',^_; oder Z₁/ nahe bei Null liegt.

Gemäß F i g. 6 sollte also die Scharfeinstellung der auf den oberen und unteren fotoelektrischen Wandlern d\ bis d„ bzw. d\ bis dr! ausgebildeten Abbildungen 16 und 16' des Objektes dadurch festgestellt werden, daß eine die Beziehungen erfüllende Einstellage erhalten wird; dabei ist das Ausgangssignal ε des Integrators für das Koinzidenzverfahren für die obere/untere Abbildung kleiner als der oben erwähnte Wert εο. während das Ausgangssignal ε'des Integrators 19 für das Kontrastverfahren größer als ein bestimmter Wert ε Ό ist; dies gilt insbesondere für den Fall, wo die volle Schärfer liefe nicht erhalten wird.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 7 das Verfahren zur Feststellung der Scharfeinstellung der > Abbildungen 16 und 16' des Objektes, die auf den beiden Gruppen von fotoelektrischen Wandlern d\ bis d„ bzw. di' bis d„ ausgebildet werden, nur unter Verwendung des Kontrastvirfahrens beschrieben werden. Es läßt sich nämlich ein Näherungskontrastverfahren einsetzen.

in um die Scharfeinstellung der oben erwähnten Abbilcu.v gen 16 und 16' des Objektes mit ausreichender Auflösung festzustellen, indem die Beziehung zwischen den fotnclckirischen Wandlern ausgenutzt wird, /wischen denen jeweils ein P(P= I. 2. J. .../>- 1) hegt. In ' diesem Fall ist im einzelnen nur erforderlich, die Schaltungsanordnung nach Fig. 5 zu betätigen, um ti ic Aiisgangssignale f.. und <■/ des Integrators 14 zu erhalten, die durch die Gleichung

ausgedrückt werden.

Für den Fachmann ergibt sich aus diesen (ibcr'-'gungen, daß für das Kontaktverfahren ein Wert von P= I besonders geeignet ist.

Die Kurve /;, von Fig. 7 /eigt das Ausgangssignal f: des Integrators 19, während die Kurve /)> von F i g. 7 das Ausgangssignal (■/ des Integrators 19 angibt. In tier Kurve h, zeigt die Einstellage Si eine Stellung mit völliger Unscharfe, also eine Stellung, die weit von der Lage für die Scharfeinstellung entfernt ist. an. wobei der Kontrast zwischen den Abbildungen 16 und 16 ties Objektes extrem gering ist.

Aus diesem Grund H die Möglichkeit sehr groß, daß die Beziehungen /;*/':..,... und ;, ΐ/'....·, (wobei I + ρ - P) erhalten wenden, und das Ausgangssignal f; des Integrators 19 lieet nahe bei Null. Die Einstellaire S? gibt eine Lage an, die näher bei der Scharfeinstellung als die Lage S; licjt, wobei der Kontrast zwischen Jen Abbildungen 16 und 16' des Objektes höher als in der Lage Si wird, und der Ausgangspegel f: des Integrators 19 aufgrund der relativen Abweichung zwischen den oben erwähnten fotoeiektrischen Wandlern /, und ;,.. . extrem hoch wird. Die Einstellage Si gibt eine Lage an. die näher bei der Scharfeinstellung liegt als die Lage S_;. wobei jedoch die relative Abweichung zwischen ihnen äquivalent Null wird und das Ausgangssignal t_: des Integrators 19 im wesentlichen Null wird.

Die Einstelllage S₄ gibt die Scharfeinstellung zwischen den Abbildungen 16 und 16' des Objektes an. wobei der Kontrast zwischen den oben erwähnten Elementen i_q und i'q^p maximal wird, während die relative Abweichung zwischen ihnen nahezu Null wird; das Ausgangssignal ει des Integrators 19 wird jedoch nicht Null. sondern nimmt wegen der Bedingung P> 1 stattdessen seinen höchsten Wert an.

Die Einstellage S$ gibt eine unscharfe Lage in der entgegengesetzten Richtung zu der Lage S; an. also eine von der Scharfeinstellung abweichende Lage; das Ausgangssignal ε_: des Integrators 19 wird aufgrund der Verringerung des Kontrastes und der relativen Abweichung zwischen den oben erwähnten Elementen /„ und

i'qrf, kleiner als in der Lage .£, für die Scharfeinstellung. Die Einstellagen S_n und 5? geben schließlich Unschärfelagen an, die relativ zu der Lage S₁ für die Scharfeinstellung in umgekehrter Weise den Lagen Si und S, entsprechen; dabei werden die Kontraste und die relativen Abweichungen zwischen den Elementen /, und i'q_Tp fortschreitend niedriger bzw. größer, während die Ausgangssignale ε₂ des Integrators 19 allmählich kleiner werden.

Die Kurve Λ:in F i g.7 hat im wesentlichen die gleiche Kennlinie wie die Kurve h\, wenn man die Lagen S₁, S₂, Si, Si, Si, St und S? der Kurve h\ durch die Lagen 57, S₆, Ss, S₄, Sj, Sj und Si ersetzt.

Die Kurve hi von F i g. 7 zeigt die Summe der Kurven Λι und Λ> an, das heißt, das Ausgangssignal ει des Integrators 19, das die Formel

■ι ■■■ ι

erfüllt. Dementsprechend wird in diesem Fall das Ausgangssignal ε₃ des Integrators 19 am höchsten in der Lage St für die Scharfeinstellung, so daß die Scharfeinstellung leicht nur durch das Kontrastverfahren festgestellt werden kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung eines optischen Geräts mit zwei nebeneinander angeordneten Reihen fotoelektrischer Wandler mit möglichst gleichen elektrischen Eigenschaften und Lichtempfangsflächen für das durch die Fokussierlinse gegangene Licht nach Patent 27 22 804, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (S]...S_n; Si'...S_n") zweier Gruppen mit ihrem Hauptstrompfad in Serie mit den Wandlern (du ...d„;d\'... d„') und über einen für die Wandler einer Reihe jeweils gemeinsamen Lastwiderstand (R, R') an einer Gleichstromquelle (B) liegen und daß ein Taktimpulsgeber (25) eine Folge von Triggerimpulsen für die Steuereingänge der Schaltelemente liefert, wobei durch in zeitlichem Abstand vorgebbare Startimpulse eines Startimpulsgenerators (24) es möglich ist, zwei nicht unmittelbar nebeneinanderliegende Wandler (d_g, d_g+p) zu triggern.

2. Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Binärzähler (26, 26') und Dekodierschaltungen (27, 27') vorgesehen sind, wobei jeweils ein Binärzähler und eine Dekodierschaltung zwischen dem Taktimpulsoszillator (25) und je einer Gruppe (S. ...S_n bzw. S'\... S'„)der Schaltelemente geschaltet ist.

3. Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Taktimpulsoszillators (25) variierbar ist

4. Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung, nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch ϊ gekennzeichnet, daß die beiden Gruppen von elektrischen Schaltelementen Oberflächen-Feldeffekt-Transistoren vom Anreicherungstyp (isolated gate enhancement type Feldeffekt-Transistoren) aufweisen.

ίο

5. Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung eine mit dem Komparator (17) gekoppelte Absolutwertschaltung (18) zur Erzeugung des Absolutwertes

Ii eines davon abgeleiteten Ausgangssignals, einen mit der Absolutwertschaltung (18) gekoppelten Integrator (19), um den davon abgeleiteten Absolutwert über die Zeit zu integrieren, eine Verknüpfungsschaltung (20) vom normalerweise offenen Typ, die

jo mit dem Integrator (19) gekoppelt ist, um nach Verstreichen einer vorher bestimmten Zeitspanne, die mit dem Start des Betriebs des Integrators (19) beginnt, kurz zu schließen, einen weiteren Komparator (21), von dem ein Eingang mit dem Integrator

.'"> (19) und der andere Eingang mit einer Bezugsspannungsquelie (B, R₁, R₂) gekoppelt ist, und eine mit dem Komparator (21) gekoppelte Anzeigeeinrichtung (22) für den Zustand der Scharfeinstellung aufweist.

tu

6. Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung für den Zustand der Scharfeinstellung eine lichtemittierende Diode (22) aufweist.