DE3546211A1 - Varioobjektiv mit einem element mit veraenderlicher brechkraft - Google Patents

Varioobjektiv mit einem element mit veraenderlicher brechkraft

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DE3546211A1
DE3546211A1 DE19853546211 DE3546211A DE3546211A1 DE 3546211 A1 DE3546211 A1 DE 3546211A1 DE 19853546211 DE19853546211 DE 19853546211 DE 3546211 A DE3546211 A DE 3546211A DE 3546211 A1 DE3546211 A1 DE 3546211A1
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/143—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only

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Description

Varioobjektiv mit einem Element mit veränderlicher Brechkraft
Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv, bei dem ein Element mit veränderlicher Brechkraft verwendet wird, das imstande ist, die Brechkraft einer Linse zu steuern.
Bei einem bekannten optischen Abbildungssystem, das durch elektronische Steuerung fokussiert wird, z.B. bei einem Varioobjektiv, das in einer Einzelbildkamera oder einer Videokamera verwendet wird, ist eine Fokussierlinseneinheit, die Linsen mit geringem Gewicht enthält, erwünscht, weil eine Energieeinsparung und eine gedrungene Bauweise eines Antriebsmotors verlangt werden. Bei einem normalen Varioobjektiv wird die Scharfeinstellung bzw. Fokussierung mit einem Frontelement des Objektivs, das die schwerste Linseneinheit ist, durchgeführt. Aus den JA-OSS 107347/1978 und 127321/1979 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Fokussierung mit einer als Kompensator bezeichneten Linsen-
-4- DE 5441
. gruppe bzw. -einheit geringer Größe, wie sie in Fig. IA gezeigt ist, durchgeführt wird.
Fig. IA zeigt eine Frontlinse F, einen Variator V, der die _ Vergrößerung eines Gesamtsystems durch Verschiebung entlang einer optischen Achse verändert, einen Kompensator C, der entlang der optischen Achse bewegt bzw. verschoben wird, um das Bild des Gesamtsystems in einer konstanten Lage zu halten, und eine Relaislinsengruppe R. Vollinien, die unter V und C dargestellt sind, zeigen die Bewegungsbahn von V bzw. C für den Fall, daß das Objektiv zur Veränderung der Brennweite von einer Weitwinkelstellung zu einer Telestellung verstellt wird, wenn sich ein Objekt im Unendlichen befindet. Eine gestrichelte Linie zeigt eine ähnliche Bewegungsbahn für den Fall, daß sich das Objekt an einer sehr 15
nahen Stelle befindet. Fig. IB und IC zeigen ähnliche Bewegungsbahnen .
Wie aus Fig. IA bis IC ersichtlich ist, ist bei einem solchen System das Ausmaß der Verstellung für die Fokussierung 20
in der Telestellung groß. Um einen Raum für die Verstellung in einem solchen Ausmaß bereitzustellen, ist es notwendig, in Fig. IA und IC den Abstand zwischen dem Variator V und dem Kompensator C und in Fig. IB den Abstand zwischen dem
Kompensator C und der Relaislinsengruppe R zu erhöhen. Eine 25
Verminderung der Gesamtlänge des Varioobjektivs ist infolgedessen schwierig. Ferner ist es schwierig, den Durchmesser des Frontelements des Varioobjektivs zu vermindern, da sich eine Pupille in einem Abstand von dem Frontelement
befindet. In Fig. IC ist es grundsätzlich unmöglich, das 30
Objektiv auf ein sehr nahes Objekt zu fokussieren, wenn die Bildentfernung von dem Variator V weniger als das Vierfache der Brennweite des Variators V beträgt.
Da die Verschiebung des Kompensators nicht nur durch die
Vergrößerung des Varioobjektivs mit Frontelementfokussierung, sondern unter Zugrundelegung sowohl der Entfernung
-5- DE 5441
. von dem Objekt als auch der Vergrößerung bestimmt wird, ist eine mechanische Steuerung durch eine Steuerkurve nicht zulässig. Infolgedessen wird eine Beziehung zwischen der Lage des !Compensators C, der Lage des Variators V und der Entfernung von dem Objekt gespeichert, und die Lage des Variators V und die Entfernung von dem Objekt werden ermittelt, so daß die Lage des !Compensators C durch die Motorsteuerung festgelegt wird. Bei diesem System wird jedoch ein Lagedetektor für den Variator benötigt, und die Erzielung einer hohen Genauigkeit der Positionierung des !Compensators ist wegen der Speicherkapazität schwierig. Das wirksamste Positioniersystem für den Kompensator des Varioobjektivs ist ein sogenanntes TTL- oder Halb-TTL-Autofokussiersystem. Bei einem aktiven System, bei dem ein Lichtstrom projiziert und rückgestrahltes Licht ermittelt wird, 15
muß sowohl eine Projektions-Lichtquelle als auch ein Photoelement bereitgestellt werden. Dies hat zur Folge, daß der Aufbau kompliziert ist und zusätzliche Bauteile benötigt werden. Bei einem System, bei dem der Außer-Fokus-Zustand eines Bildes unter Zugrundelegung eines Bildsignals aus einer Abbildungseinrichtung, die in einer vorgegebenen Bildebene des Varioobjektivs angeordnet ist, ermittelt wird, ist die Fokussierdauer relativ lang.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Varioobjektiv 25
mit gedrungener Bauweise bereitzustellen, das für eine elektronische Steuerung geeignet ist.
Durch die Erfindung soll ferner ein optimales Steuerungssystem für ein Element mit veränderlicher Brechzahl bereitge-30
stellt werden.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
-6- DE 5441
, Fig. IA zeigt den Aufbau eines bekannten Varioobjektivs;
Fig. IB und IC zeigen andere Varioobjektive;
,- Fig. 2, 3 und 4 zeigen den Aufbau erfindungsgemäßer Varioobjektive;
Fig. 5A und 5B zeigen Elemente mit veränderlicher Brechzahl;
Fig. 6 zeigt eine Steuerschaltung für das Element mit
veränderlicher Brechzahl;
Fig. 7 zeigt eine in Fig. 6 dargestellte Schärfezu-
stands-Ermittlungseinrichtung;
Fig. 8 ist ein Ablaufschema, das ein Rechenschema für die
Steuerung des Elements mit veränderlicher Brechzahl zeigt, und
Fig. 3 ist ein Ablaufschema, das ein anderes Rechenschema
für die Steuerung des Elements mit veränderlicher Brechzahl zeigt.
Fig. 2 zeigt einen Aufbau des erfindungsgemäßen Varioobjek-
tivs mit einem stationären Frontelement F, einem Variator V, der entlang einer optischen Achse beweglich bzw. verschiebbar ist, um die Vergrößerung zu verändern, einer stationären Relaislinse R und einem stationären Kompensator C, der mindestens ein Element mit veränderlicher
Brechkraft aufweist, das imstande ist, die Brechzahl einer Linse durch Veränderung der Brechzahl eines Linsenwerkstoffs oder der Oberflächengestalt der Linse zu verändern. Durch Veränderung der Brechkraft des Elements mit
veränderlicher Brechzahl kann die Bildebene des Gesamtsy-35
stems trotz der auf die Verschiebung bzw. Bewegung des Variators V und auf die Veränderung der Entfernung von dem
-7- DE 5441
Objekt zurückzuführenden Veränderung der Vergrößerung immer in einer konstanten Lage gehalten werden. Fig. 2A zeigt den Einstellzustand in einer Weitwxnkelstellung; Fig. 2C zeigt den Einstellzustand in einer Telestellung, und Fig. 2B
c zeigt den Einstellzustand in einer mittleren Stellung. In
dem Fall, daß sich das Objekt im Unendlichen befindet, sind die Brechzahlen des !Compensators C in Fig. 2A und 2C annähernd gleiche negative Werte, und in Fig. 2B ist die negative Brechkraft kleiner als diejenige in Fig. 2A und 2C. In dem Fall, daß sich das Objekt an einer sehr nahen Stelle befindet, ist die Brechkraft von C kleiner als diejenige für das im Unendlichen befindliche Objekt in Fig. 2A, 2B und 2C, so daß die Bildebene in derselben Lage gehalten wird.
Wie aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht, benötigt das erfindungsgemäße Varioobjektiv bei seiner Fokussierung im Gegensatz zu dem in Fig. 1 gezeigten bekannten Objektiv keinen zusätzlichen Raum für die Verstellung des Objektivs, und es wird ein optisches System mit gedrungener Bauweise bereitgestellt, das für eine elektronische Steuerung geeignet ist.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung mit
einem stationären Frontelement F und einer Linsenein-25
heit V, die mindestens ein Element mit veränderlicher Brechzahl aufweist und entlang einer optischen Achse verschiebbar ist. Die Vergrößerung wird durch die Verschiebung bzw. Bewegung der Linseneinheit V entlang der optischen Achse verändert, und die Brechzahl des Elements mit verän-
derlicher Brechzahl wird verändert, um die Bildebene des Gesamtsystems in einer vorgegebenen Lage zu halten, wenn sich die Vergrößerung und die Entfernung von dem Objekt ändern. Anders als bei der vorhergehenden Ausführungsform ändert sich bei der in Fig. 3 erläuterten Ausführungsform
die Brechkraft des Variators V des Varioobjektivs. Infol-
-8- DE 5441
gedessen kann das Objektiv in jeder Entfernung auf das Objekt fokussiert werden.
Fig. 4 zeigt eine praktische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Varioobjektivs. Dieses Objektiv enthält vom Objekt aus gesehen eine Fokussiereinheit F aus zwei Gruppen und mit drei Linsen, einen Variator V aus zwei Gruppen und mit drei Linsen und einen Kompensator C aus einer Gruppe mit zwei Linsen, der ein Element mit veränderlicher Brechkraft aufweist, das Oberflächen mit den Krümmungsradien R11 und R12 hat und dessen Oberflächengestalt veränderlich ist. Rn (n = 1, 2, 3 ...) bedeutet den Krümmungsradius der von der Objektseite aus gerechneten η-ten Oberfläche, während Dn entweder den Luftzwischenraum oder die Dicke entlang der Achse zwischen der η-ten Oberfläche und der (n + l)-ten Oberfläche bedeutet. Tabelle 1 zeigt Objektivdaten der in Fig. 4 erläuterten Ausführungsform; Tabelle 2 zeigt Werte von Dg und D1Q für verschiedene Lagen a, b und c des Variators V, den Krümmungsradius R11 des Elements mit veränderlicher Brechkraft, der für jede Lage a, b und c des 20
Variators V bewirkt, daß das Objektiv bzw. die Linse (bzw.
die Linsenrückseite) im Fall eines im Unendlichen befindlichen Objekts zu einer Nullstellung zurückkehrt (bzw. eine Nullstellung einnimmt), und die Brennweite f des Gesamtsystems, und Tabelle 3 zeigt den Krümmungsradius R11 des Elements mit veränderlicher Brechkraft, der für die Lagen a, b und c von Tabelle 2 bewirkt, daß das Objektiv bzw. die Linse (bzw. die Linsenrückseite) im Fall eines Objekts, das sich 90 mm vor der ersten Oberfläche R1 befindet, zu einer
Nullstellung zurückkehrt (bzw. eine Nullstellung einnimmt). 30
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 "23 24 25 26 27 28 29
-9-Tabelle 1
DE 5441
9,041
4,214
-14,610
4,000
25,089
18,520
1,623
-2,015
2,015
-37,466
verander1ich
co
-19,477
12,026
-2,363
2,452
-7,619
-2,626
-19,095
1,511
-36,047
-2,711
0,949
3,310
-2,109
1,221
-4,062
co
co
0,235
0,883
0,013
0,541 veränderlich
0,106
0,387
0,097
0,284 veränderlich
0,047
0,040
0,384
0,417
0,097
0,417
0,146
0,113
0,013
0,532
0,829
0,071
0,245
0,248
0,013
0,470
0,532
0,532
N zwischen der η-ten und der (n + l)-ten Oberfläche
1,805
1,516
1,603
1,773
1,697 1,847
1,410 1,697
1,697
1,564
1,847
1,603
1,834
1,516
1,516
1,516
-10-Tabelle 2
DE 5441
a b C
D5 0,094 2,047 2,882
D10 3,048 1,095 0,260
R11 -1,992 -2,376 -1,948
f 1,01 3,07 5,95
Tabelle 3
a b C
«11 -2,006 -2,548 -2,425
Das Element mit veränderlicher Brechkraft kann ein Element sein, dessen Brechkraft durch Änderung einer Brechzahl unter Anwendung eines Flüssigkristalls verändert wird, wie es aus der JA-OS 151854/1979 bekannt ist, oder es kann ein Element sein, bei dem ein elektrooptischer Kristall angewandt wird, wie es aus der JA-OS 1126/1983 bekannt ist.
Nachstehend wird ein Element mit veränderlicher Oberflächengestalt erläutert, das in den Japanischen Patentanmeldungen 219113/1983 und 228692/1983 der Anmelderin Canon K.K. offenbart ist.
Fig. 5Ά zeigt eine Ausführungsform eines Elements mit veränderlicher Oberflächengestalt mit lichtdurchlässigen elastischen Teilen 1 und 2, einer Blendenplatte 3, die eine kreisrunde Blendenöffnung hat, einer Glasplatte 4, einem Laminat 5 aus ringförmigen piezoelektrischen Elementen und einer Hochspannungserzeugungsschaltung 6. An die ringförmigen piezoelektrischen Elemente 5 wird eine durch die Hochspannungserzeugungsschaltung 6 erzeugte Hochspannung VH angelegt, so daß die ringförmigen piezoelektrischen Elemente 5 in der Längsrichtung der Zeichnung schrumpfen
-11- DE 5441
, bzw. zusammengepreßt werden, was dazu führt, daß die mit den ringförmigen piezoelektrischen Elementen 5 verbundene Glasplatte 4 näher an die Blendenplatte 3 gebracht wird. Dies hat zur Folge, daß die elastischen Teile 1 und 2 zusammengepreßt werden und aus der Blendenöffnung der Blendenplatte 3 vorragen, so daß die Gestalt der Oberfläche 1' des elastischen Teils 1 verändert wird. Als Ergebnis wird die Brechkraft des elastischen Teils 1 verändert. Die Änderung der Brechzahl kann durch die Hochspannung Vjj, die durch die Hochspannungserzeugungsschaltung 6 an die ringförmigen piezoelektrischen Elemente 5 angelegt wird, mittels eines Steuersignals S gesteuert werden.
Die elastischen Teile 1 und 2 haben verschiedene Elastizitätsmoduln. Durch geeignete Wahl der Elastizitätsmoduln und 15
der Dicke kann die Oberfläche 1' des elastischen Teils 1 auch im Fall der Änderung der Brechzahl in einer gewünschten Gestalt, beispielsweise in einer sphärischen Gestalt, gehalten werden. Die Werkstoffe für die elastischen Teile 1 und 2 können unter dem Gesichtspunkt der Lichtdurchlässigkeit und der Gleichmäßigkeit Siliconkautschuke sein. Das elastische Teil 1 kann beispielsweise aus Shinetsu Silicone KE106 hergestellt sein, während das elastische Teil 2 aus Shinetsu Silicone KE104 Gel bestehen kann. In diesem Fall
kann eine Beeinflussung durch die Formänderung in der 25
Grenzfläche bei vielen Anwendungen vernachlässigt werden, weil die Brechzahlen der elastischen Teile 1 und 2 nahe beieinander liegen.
In Fig. 5B wird ein Werkstoff mit negativer Brechkraft 30
verwendet. Diejenigen Bauteile, die in Fig. 5A gezeigten Bauteilen gleichen, sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Bei der in Fig. 5B erläuterten Ausführungsform ist der obere Rand des lichtdurchlässigen elastischen Teils 2 mit der Blendenplatte 3 verbunden bzw. verklebt,
während seine untere Oberfläche mit der Glasplatte 4 verbunden bzw. verklebt ist.
-12- DE 5441
, Nachstehend wird ein Steuerungsverfahren für das Element mit veränderlicher Brechkraft, das für das Varioobjektiv geeignet ist, erläutert. Bei der erläuterten Ausführungsform erfolgt die Scharfeinstellung unter Berücksichtigung
c der Änderung der Vergrößerung und der Änderung der Entfernung vom Objekt durch Änderung der Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft. Die Scharfeinstellung wird infolgedessen schneller erreicht als bei dem bekannten System, bei dem die Linseneinheit bewegt wird. Andererseits ,Q ist wegen einer Änderung der Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft infolge einer Temperatüränderung eine rückführungslose Steuerung der Brechkraft schwierig. Bei der erläuterten Ausführungsform wird der Schärfezustand eines auf die Abbildungseinrichtung projizierten Bildes durch das Bildsignal ermittelt, das aus der Abbildungseinrichtung erhalten wird, die in einer vorgegebenen Bildebene des Varioobjektivs angeordnet ist, und die Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft wird derart gesteuert, daß immer die höchste Schärfe erzielt wird. Die Brechzahl des Elements mit veränderlicher Brechkraft wird unter Ausnutzung der schnellen Ansprechzeit der Änderung der Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft mit einer hohen Geschwindigkeit um einen geringen Betrag verändert, so daß die Richtung, in der die Schärfe zunimmt,
ermittelt wird. Die Erfindung ist für eine Fernsehkamera 25
oder eine Videokamera besonders gut geeignet. Ein typischer Zeitabschnitt für die mit hoher Geschwindigkeit erfolgende, geringe Änderung der Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft ist der Zeitabschnitt eines Teilbildes
In der folgenden Beschreibung wird das in Fig. 5A und 5B gezeigte Element mit veränderlicher Brechkraft angewandt.
Fig. 6 zeigt den grundlegenden Aufbau einer Steuerschaltung 35
für das Element mit veränderlicher Brechkraft. Die Steuerschaltung weist ein ladungsgekoppeltes Bauelement 7 (nach-
-13- DE 5441
stehend als CCD-Element bezeichnet), das in einer vorgegebenen Brennebene des Gesamtsystems angeordnet ist, einen Treiber 8 für die Ansteuerung des CCD-Elements 7 und einen Zeitgebersignalerzeuger 9 zur Erzeugung eines Zeitgebersi-
_ gnals für das Gesamtsystem auf. Das Bildsignal, das durch
das CCD-Element 7 erzeugt wird, wird mit einem Synchronisierungssignal kombiniert, um ein Videosignal zu bilden, das einer Schärfezustands-Ermittlungseinrichtung 10 zugeführt wird. Die Schärfezustands-Ermittlungseinrichtung 10 ermittelt für jedes Teilbild in Übereinstimmung mit dem durch den Zeitgebersignalerzeuger 9 erzeugten Zeitgebersignal den Schärfezustand des Bildes, das auf eine vorgegebene Fläche auf dem CCD-Element 7 projiziert wird, und führt einem Mikroprozessor 11 ein Ermittlungssignal zu. Am
Ende der Ermittlung durch die Schärfezustands-Ermitt-15
lungseinrichtung 10 liest der Mikroprozessor 11 in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des Zeitgebersignalerzeugers 9 das ermittelte Schärfezustandssignal ein. Die in Fig. 5 gezeigte Hochspannungserzeugungsschaltung, die auch
in Fig. 6 mit der Bezugsziffer 6 bezeichnet ist, verän-20
dert die Spannung Vjj, die an die in Fig. 5 gezeigten ringförmigen piezoelektrischen Elemente 5 anzulegen ist, in Übereinstimmung mit dem Steuersignal S^, das durch den Mikroprozessor 11 erzeugt wird. Wenn ein Anwender bzw. Bediener eine gewünschte Vergrößerung wählt, erzeugt eine
Brennweitenänderungs-Steuervorrichtung 12 ein entsprechendes Signal S2/ das mit dem Steuersignal S^ kombiniert und an die Hochspannungserzeugungsschaltung 6 angelegt wird.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der Schärfezustands-
Ermittlungseinrichtung 10 mit einer Differenzier- oder Differentialschaltung 10-1 zum Differenzieren des von dem CCD-Element 7 zugeführten Bildsignals, einer Absolutwertschaltung 10-2, einer Integrierschaltung 10-3 und einem A/D-Wandler 10-4. Die Integrierschaltung 10-3 integriert das Eingangssignal für einen vorgegebenen Zeitabschnitt in Übereinstimmung mit dem durch den Zeitgebersignalerzeuger 9
-14- DE 5441
erzeugten Zeitgebersignal. Das integrierte Signal wird einer A/D-Wandlung unterzogen, und das digitale Signal wird dem Mikroprozessor zugeführt. Durch diese Anordnung wird der Kontrast des auf das CCD-Element projizierten Bildes ermittelt und zur Bewertung des Schärfezustands des Bildes verwendet.
Nachstehend wird ein Rechenschema für die Steuerung der Brechzahl des Elements mit veränderlicher Brechkraft erläu-
^q tert. Fig. 8 zeigt ein grundlegendes Ablaufschema. Die Schärfezustände von zwei Bildern, die unter zwei verschiedenen Bedingungen ermittelt werden, unter denen die Brechzahlen des Elements mit veränderlicher Brechkraft in geringem Maße verschieden sind und folglich die Lägen der BiIdebene des Gesamtsystems in geringem Maße verschieden sind, werden verglichen, und die Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft wird in der Richtung verändert, in der die Schärfe zunimmt.
In Fig. 8 wird das Steuersignal S derart an die Hochspannungserzeugungsschaltung 6 angelegt, daß die an die ringförmigen piezoelektrischen Elemente angelegte Spannung Vj1 gleich dem Inhalt eines Registers V1 ist. Dann wird der Schärfezustand A in ein Register A1 eingelesen. Der Inhalt eines Registers V2 wird auf V1 + ^V (^V > 0) eingestellt, und Vjj wird so gesteuert, daß sie gleich V2 ist. Dann wird der Schärfezustand A in ein Register A2 eingelesen, und A1 und A2 werden verglichen. Wenn A1 < A2, nimmt die Schärfe zu, wenn V11 erhöht wird. Infolgedessen wird V1 zu V2 verändert und A1 zu A2 verändert, und V2 = V1 + Avi wird als V11 angelegt. Der Vergleich von A1 und A2 wird wieder durchgeführt. Wenn A1 > A2, muß Vj1 vermindert werden. Infolgedessen wird V2 zu V1 verändert und A2 zu A1 verändert, und V1 = V1 - ^V wird als Vj1 angelegt. Dann werden die Schärfezustände verglichen.
35
-15- DE 5441
Auf diese Weise wird die Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft immer in der Richtung verändert, in der die Schärfe zunimmt, so daß ein Bild mit hoher Qualität erzeugt wird.
Fig. 9 zeigt ein verbessertes Rechenschema für die Steuerung der Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft. In Fig. 9 zeigt V1 -♦ VH (i = 1 bis 6) an, daß das Steuersignal S derart >an die Hochspannungserzeugungsschaltung 6 angelegt wird, daß die an die ringförmigen piezoelektrischen Elemente 5 angelegte Spannung den Inhalt des Registers V1 des Mikroprozessors erreicht, und A^-«—A (i = 1 bis 6) zeigt an, daß der Schärfezustand des Bildes in das Register A^ eingelesen wird, wenn die angelegte Spannung VH gleich V^ ist.
Wie es in Fig. 9A gezeigt ist, wird nach der Initiierung T-2 eine Höchstwertermittlung T-3 durchgeführt. Bei der Höchstwertermittlung T-3 wird die an die ringförmigen piezoelektrischen Elemente angelegte Spannung VH verändert, 20
und die Werte V1, V2 und V3 (V1 < V2 < V3), die bewirken, daß die Schärfezustände A1, A2 und A3 unter den drei Bedingungen V1, V2 und V3 den Ungleichungen A1 < A2 und A2 > A3 genügen, werden gesucht. Wenn solche Werte V1, V2 und V3
ermittelt werden, ist die Schärfe des Bildes am höchsten, 25
wenn VH zwischen V1 und V3 liegt. Bei der nächsten Annäherung T-4 wird VH zwischen V1 und V3 verändert, und der Wert V2, der bewirkt, daß die Schärfe am höchsten ist, wird ermittelt und als VH an die ringförmigen piezoelektrischen Elemente angelegt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Brechkraft
des Elements mit veränderlicher Brechkraft derart gesteuert worden, daß die optimale Brennebene für die gegenwärtige Vergrößerung des Varioobjektivs und für die gegenwärtige Entfernung von dem Objekt mit der Bildebene des CCD-Elements, bei der es sich um die vorgegebene Bildebene han-
delt, übereinstimmt.
-16- DE 5441
- In einem Monitor T-5 wird die Ermittlung des Schärfezustands mit dem konstanten Wert VH wiederholt, um jede Änderung der Schärfe zu überwachen. Wenn keine Änderung festgestellt wird, wird die Überwachung fortgesetzt. Wenn
._ eine Änderung festgestellt wird, wird ein Wiederanlauf T-6
Ji
initiiert, und die Höchstwertermittlung T-3 und die Annäherung T-4 werden wiederholt, um den optimalen Wert für VH festzulegen, so daß die Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft verändert wird, um die höchste Qualität des Bildes sicherzustellen. Wenn für einen vorgegebenen Zeitabschnitt, beispielsweise 1 s lang, keine Änderung der Schärfe festgestellt wird, wird der Wiederanlauf T-6 zwangsläufig initiiert, um den Wert VH neu einzustellen. Es ist möglich, daß der anfänglich festgelegte Wert für VH wegen verschiedener Fehler nicht der beste Wert ist oder daß eine sehr schnelle Änderung des Schärfezustands eintritt, die nicht ermittelt werden kann. Dieser zwangsläufige Wiederanlauf verhindert infolgedessen, daß für VH ein unrichtiger Wert festgelegt wird.
Bei einer in Fig. 9B gezeigten Initiierung T-2 werden die Werte V2, Avi un<* Δν2, die bei der nächsten Höchstwertermittlung notwendig sind, auf Vq und Avo ^Vq > 0) eingestellt.
Fig. 9C zeigt ein Beispiel für die Höchstwertermittlung T-3. Die angelegte Spannung VH wird auf V1 = V1 - AV1; V2 und V3 = V2 +Av2 eingestellt, und die Schärfezustände A1, A2 und A3 bei diesen angelegten Spannungen werden ermittelt und verglichen. Wenn eine Differenz zwischen A1, A2 und Ag kleiner ist als ein minimales feststellbares Schärfeinkrement Δα, wird V1 zu einem kleineren Wert und V3 zu einem größeren Wert verändert, und die Inkremente Δνι un<* AV2 für die Änderung von VH werden ebenfalls verändert. A1, A2 und A3 werden verglichen, und wenn A2 den größten Wert hat, liegt der Schärfezustand, der die höchste Schärfe liefert, zwischen V1 und V3. Der Prozeß kehrt folglich zurück.
-17- DE 5441
Falls AjL > Ä2 > A3, wird die höchste Schärfe bei einem niedrigeren Wert für VH erhalten. Die Werte von V1, \Λ> und V3 werden infolgedessen vermindert. Falls A1 <£ K^ < A3, werden die Werte von V1, V2 und V3 erhöht. Dann werden die Schärfezustände A1, K^ und A3 bei den neuen Werten von V1, V2 und V3 verglichen. Diese Operation wird wiederholt, bis die Werte von V1, V2 und V3 gefunden werden, die bewirken, daß die Ungleichungen A1 < A2 und A2 > A3 erfüllt werden.
Wenn ein Kontrast des Objekts sehr niedrig ist oder wenn der Fall eintritt, daß die Entfernung vom Objekt nicht eindeutig ermittelt werden kann, ist es möglich, daß die Ungleichungen A1 > A2 und A2 < A3 erfüllt werden. In diesem Fall wird keine Höchstwertermittlung erzielt. Folglich kann in einem Sucher angezeigt werden, daß die Scharf-15
einstellung unmöglich ist, oder der Prozeß kann zum Start T-I zurückkehren, um den Prozeß nochmals zu versuchen, "oder die Fläche auf dem CCD-Element, das den Schärfezustand ermittelt, kann verändert werden.
Da bei der Annäherung T-4 von Fig. 9D V1 < V2 < V3, die bewirken, daß die Ungleichungen A1 < A2 und A2 > A3 erfüllt werden, bekannt sind, wird Vjj zwischen V1 und V3 verändert, um einen optimalen Wert für VH zu finden. Ein zwischen V1 und V2 liegender Wert V4 und ein zwischen V2
und V3 liegender Wert Vg werden eingestellt, und die Schärfezustände A4 und Ag für den Fall, daß VH gleich V4 bzw. gleich Vg ist, werden mit dem Schärfezustand A2 für den Fall, daß VH gleich V2 ist, verglichen. Wenn A2 den größten Wert hat, ist die Schärfe am höchsten, wenn VH zwischen
V4 und V5 liegt. Folglich wird V1 auf V4 und wird V3 auf V5 eingestellt, um den Bereich von VH zu verkleinern, und der Prozeß kehrt zum Start zurück. Wenn A4 den größten Wert hat, ist die Schärfe am höchsten, wenn VH zwischen V1 und V9 liegt, und wenn Ac den größten Wert hat, ist die Schär-
fe am höchsten, wenn VH zwischen V2 und V3 liegt. Folglich
-18- DE 5441
werden V1, V2 und V3 verändert, um den Bereich von VH zu verkleinern, und der Prozeß kehrt zum Start zurück.
Durch Wiederholung der vorstehend erwähnten Schritte nähern sich V1, V2 und V3 an den optimalen Wert für VH an, und die Differenz zwischen den Schärfezuständen A1, A2 und A3 erreicht das minimale feststellbare Schärfeinkrement ΔΑ. In diesem Fall ist die Annäherung beendet, und V2 wird auf (V3 + V1)/2 eingestellt und als VH angelegt. Dann kehrt der
Prozeß zurück.
10
In einem Monitor T-5 von Fig. 9E ist VH gleich V2, und die Brechzahl des Elements mit veränderlicher Brechkraft wird gesteuert, um die höchste Qualität des Bildes zu erhalten.
In dem Monitor T-5 wird eine Zeitzählung durchgeführt, und 15
dann wird für jedes Teilbild der Schärfezustand Ag ermittelt und mit dem Schärfezustand A2 verglichen. Wenn sich Ag im Vergleich zu A2 verändert hat, ist es erforderlich, Vj1 auf den optimalen Wert zu verändern. Der Prozeß kehrt infolgedessen zum Wiederanlauf T-6 zurück. 1 s nach
dem Beginn der Zeitmessung kehrt der Prozeß zum Wiederanlauf T.-6 zurück, um nachzuprüfen, ob die gegenwärtige Spannung V11 den optimalen Wert hat. Auf diese Weise kehrt der Prozeß in dem Monitor T-5 zum Wiederanlauf T-6 zurück, um die Höchstwertermittlung und die Annäherung zu wiederho-
len, wenn sich die Schärfe verändert oder wenn 1 s vergangen ist. Da die anfänglichen Werte für V2, Δνι unt*
beim Wiederanlauf die Werte sind, die in dem vorangehenden Schritt die geeignetsten Werte waren, ist die Annäherung für die Änderung der Vergrößerung und die Änderung der
Entfernung vom Objekt bei normaler Geschwindigkweit bzw. Lichtstärke sehr schnell. Infolgedessen folgt die Brechkraft schnell der Änderung der Vergrößerung und der Änderung der Entfernung vom Objekt, sobald die Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft auf einen geeigneten Wert eingestellt worden ist. Wenn keine Änderung der Vergrößerung oder der Entfernung vom Objekt eintritt, wird die
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Brechkraft in 1 s nur in einigen Teilbildern verändert. Infolgedessen tritt keine Defokussierung ein.
Wie es vorstehend beschrieben wurde, ist das erfindungsge-
_ mäße Varioobjektiv einfach. Es hat eine gedrungene Bauwei-5
se und ermöglicht eine TTL-Autofokussiersteuerung, die praktisch und schneller als das bekannte System ist, bei dem die Linseneinheit verschoben wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Varioobjektiv mit mehreren Linseneinheiten weist mindestens eine der Linseneinheiten ein Element mit veränderlicher Brechzahl zum Zweck der Verstellung der Brennweite und der Scharfeinstellung auf. Die Brechzahl des Elements mit veränderlicher Brechzahl des
Varioobjektivs wird durch ein Ausgangssignal aus einer 15
Autofokussiereinrichtung verändert.

Claims (6)

Patentansprüche
1. Varioobjektiv mit mehreren Linseneinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Linseneinheiten ein Element mit veränderlicher Brechkraft aufweist, das imstande ist, eine Brechkraft zum Zweck der Verstellung der Brennweite und der Scharfeinstellung zu verändern.
2. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linseneinheit, die das Element mit veränderlicher Brechkraft aufweist, stationär ist und eine andere Linseneinheit zum Zweck der Verstellung der Brennweite entlang einer optischen Achse verschiebbar ist.
3. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linseneinheit, die das Element mit veränderlicher Brechkraft aufweist, entlang einer optischen Achse verschiebbar ist und eine andere Linseneinheit stationär ist.
4. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Oberfläche des Elements mit veränderlicher Brechkraft einen veränderlichen Krümmungsradius hat.
—2—
5. Varioobjektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Element mit veränderlicher Brechkraft aus einem lichtdurchlässigen elastischen Werkstoff hergestellt ist.
6. Vorrichtung, gekennzeichnet durch
ein optisches System, das mindestens ein Element mit veränderlicher Brechkraft aufweist,
eine Einstelleinrichtung zur Veränderung der Brechkraft des Elements mit veränderlicher Brechkraft,
eine Abbildungseinrichtung für die Abbildung eines Objektbildes durch das optische System,
eine Schärfezustands-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung des Schärfezustands eines auf die Abbildungseinrichtung projizierten Bildes in Übereinstimmung mit einem aus der Abbildungseinrichtung erhaltenen Bildsignal,
eine Einrichtung zur Verschiebung des Objektbildes entlang einer optischen Achse über eine vorgegebene Strecke,
eine Einrichtung für den Vergleich der Schärfezustände der
Bilder bei verschiedenen Lagen des Objektbildes zur Ermitt-25
lung der Einstellrichtung für das Objektbild bezüglich einer vorgegebenen Bildebene und
eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Einstelleinrichtung in Übereinstimmung mit der Einstellrichtung.
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DE (1) DE3546211A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3702188A1 (de) * 1986-01-27 1987-07-30 Canon Kk Optisches vergroesserungswechselsystem
DE10349293A1 (de) * 2003-10-23 2005-06-09 Carl Zeiss Stereo-Mikroskopiesystem und Stereo-Mikroskopieverfahren
US7411739B2 (en) 2003-10-23 2008-08-12 Andreas Obrebski Imaging optics with adjustable optical power and method of adjusting an optical power of an optics

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63208817A (ja) * 1987-02-25 1988-08-30 Canon Inc 屈折力可変レンズを有した変倍光学系
JPH04242384A (ja) * 1991-01-16 1992-08-31 Sony Corp フォトビデオカメラ装置
DE4224394B4 (de) * 1991-07-23 2005-08-04 Pentax Corp. Zoomlinsen-System
JPH1195099A (ja) * 1997-09-22 1999-04-09 Olympus Optical Co Ltd 実体顕微鏡のアフォーカルズームレンズ系
US6618209B2 (en) * 2000-08-08 2003-09-09 Olympus Optical Co., Ltd. Optical apparatus
JP2005258138A (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Konica Minolta Opto Inc ズームレンズ
KR20060078445A (ko) * 2004-12-31 2006-07-05 엘지전자 주식회사 초점 조절 장치
JP4432822B2 (ja) * 2005-04-19 2010-03-17 船井電機株式会社 形状可変ミラー及びそれを備えた光ピックアップ装置
JP6161522B2 (ja) * 2013-11-20 2017-07-12 オリンパス株式会社 撮像素子
JP2017003810A (ja) * 2015-06-11 2017-01-05 ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 電気レンズ、光学ユニット及び撮像装置
JP7189702B2 (ja) * 2018-08-30 2022-12-14 株式会社ミツトヨ 焦点距離可変レンズ装置および焦点距離可変レンズ制御方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2006970A1 (en) * 1969-02-17 1970-12-10 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Laser lens with focal distance controlled - by electric signal
DE2222536A1 (de) * 1971-05-08 1972-11-23 Canon Kk Vario-Objectiv
DE2458893A1 (de) * 1973-12-14 1975-06-19 Minolta Camera Kk Varioobjektiv
JPS53107347A (en) * 1977-03-01 1978-09-19 Canon Inc Zoom lens
DE2802754A1 (de) * 1978-01-23 1979-09-27 Bell & Howell Co Varioobjektiv
JPS54127321A (en) * 1978-03-25 1979-10-03 Canon Inc Zoom lens
JPS54151854A (en) * 1978-05-20 1979-11-29 Sato Susumu Variable focal length lens
JPS581126A (ja) * 1981-06-26 1983-01-06 Canon Inc 焦点距離可変レンズ
DE3300226A1 (de) * 1982-01-07 1983-07-14 Canon K.K., Tokyo Varioobjektiv
JPS58219113A (ja) * 1982-06-01 1983-12-20 ベ−リンガ−・インゲルハイム・コマンデイツト・ゲゼルシヤフト 肥満治療剤

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2425085A1 (fr) * 1978-05-05 1979-11-30 Quantel Sa Objectif a longueur focale variable
JPS57122413A (en) * 1981-01-22 1982-07-30 Canon Inc Zoom lens
US4444471A (en) * 1982-03-12 1984-04-24 Polaroid Corporation Variable focus lens system employing elastomeric lens
JPS59116710A (ja) * 1982-12-24 1984-07-05 Canon Inc 変倍光学系
JPS59101618A (ja) * 1982-12-01 1984-06-12 Canon Inc 変倍光学系
JPS59116711A (ja) * 1982-12-24 1984-07-05 Canon Inc 変倍光学系
JPS6053907A (ja) * 1983-09-02 1985-03-28 Canon Inc 可変焦点距離レンズ装置
JP3646409B2 (ja) * 1996-06-17 2005-05-11 住友化学株式会社 ビスアゾ化合物及びそれを用いる繊維材料の染色又は捺染方法
JP3893191B2 (ja) * 1997-06-16 2007-03-14 松下電器産業株式会社 計測用撮像装置の校正値測定方法
JP2956657B2 (ja) * 1997-06-17 1999-10-04 日本電気株式会社 距離測定装置
JPH116712A (ja) * 1997-06-18 1999-01-12 Dainippon Printing Co Ltd 検査用画像処理装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2006970A1 (en) * 1969-02-17 1970-12-10 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Laser lens with focal distance controlled - by electric signal
DE2222536A1 (de) * 1971-05-08 1972-11-23 Canon Kk Vario-Objectiv
DE2458893A1 (de) * 1973-12-14 1975-06-19 Minolta Camera Kk Varioobjektiv
JPS53107347A (en) * 1977-03-01 1978-09-19 Canon Inc Zoom lens
DE2802754A1 (de) * 1978-01-23 1979-09-27 Bell & Howell Co Varioobjektiv
JPS54127321A (en) * 1978-03-25 1979-10-03 Canon Inc Zoom lens
JPS54151854A (en) * 1978-05-20 1979-11-29 Sato Susumu Variable focal length lens
JPS581126A (ja) * 1981-06-26 1983-01-06 Canon Inc 焦点距離可変レンズ
DE3300226A1 (de) * 1982-01-07 1983-07-14 Canon K.K., Tokyo Varioobjektiv
JPS58219113A (ja) * 1982-06-01 1983-12-20 ベ−リンガ−・インゲルハイム・コマンデイツト・ゲゼルシヤフト 肥満治療剤

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3702188A1 (de) * 1986-01-27 1987-07-30 Canon Kk Optisches vergroesserungswechselsystem
DE10349293A1 (de) * 2003-10-23 2005-06-09 Carl Zeiss Stereo-Mikroskopiesystem und Stereo-Mikroskopieverfahren
DE10349293A8 (de) * 2003-10-23 2005-10-27 Carl Zeiss Stereo-Mikroskopiesystem und Stereo-Mikroskopieverfahren
US7411739B2 (en) 2003-10-23 2008-08-12 Andreas Obrebski Imaging optics with adjustable optical power and method of adjusting an optical power of an optics
DE10349293B4 (de) * 2003-10-23 2010-10-21 Carl Zeiss Surgical Gmbh Stereo-Mikroskopiesystem und Stereo-Mikroskopieverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
DE3546211C2 (de) 1991-07-25
US4820028A (en) 1989-04-11
JPS61156213A (ja) 1986-07-15

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