DE3604141A1 - Autofokusanordnung - Google Patents
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/30—Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line
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Description
Es sind zahlreiche Verfahren und Anordnungen bekannt, insbesondere
für fotografische Aufnahmekameras, bei denen das
Aufnahmeobjektiv entsprechend unterschiedlicher Aufnahmeentfernungen
bzw. Objektentfernungen automatisch so verstellt
wird, daß das vom Objektiv erzeugte Bild des Aufnahmegegenstandes
in der gerätefesten Sollschärfenebene
- dies ist bei fotografischen Aufnahmekameras die Filmebene
- liegt.
Die vorliegende Erfindung dient vorzugsweise der automatischen
Scharfstellung von Kameras.
Besonders verbreitet sind bei Kameras Triangulierungsverfahren.
Dabei weist die Kamera neben dem eigentlichen Objektiv
zwei Hilfsoptiken auf, die - entsprechend den relativ
geringen Kameraabmessungen - in verhältnismäßig geringem
Abstand (z. B. ca. 3 cm) voneinander gebracht sind
und von denen mindestens eine Optik gegen die Verbindungslinie
(Entfernung) Kamera/Objekt mit ihrer optischen Achse
verdreht werden kann. Wird bei einem bestimmten Drehwinkel
von beiden Hilfsoptiken die gleiche Bildstruktur vom Aufnahmegegenstand
erzeugt, was mit geeigneten optoelektronischen
Sensoren gemessen wird, so ist damit das vom Abstand
der Hilfsoptiken (Basis) und Entfernung gebildete Dreieck
und damit die Entfernung bestimmt. Mit Hilfe einer geeigneten
Elektronik wird dann entsprechend der ermittelten Entfernung
das Aufnahmeobjektiv verstellt und die Bildebene in
die Sollschärfenebene (Filmebene) geschoben. Dabei wird entweder
die natürliche Helligkeit des Aufnahmegegenstandes
ausgenutzt oder der Aufnahmegegenstand mit einer kameraseitigen
Lichtquelle, z. B. einer Infrarot-Leuchtdiode,
beleuchtet.
Da die Kameraabmessungen verhältnismäßig klein sind, wobei
im allgemeinen sogar ein besonders geringes Bauvolumen angestrebt
wird, ist dementsprechend auch die Triangulierungsbasis
in bezug auf die Aufnahme- bzw. Meßentfernung sehr
klein. Dies bedingt eine geringe Meßgenauigkeit, insbesondere
für größere Entfernungen, was sich bei längeren Brennweiten
der Aufnahmeoptik (Teleoptik) in Verbindung mit hohen Öffnungsverhältnissen
bzw. niedrigen Blendenzahlen besonders
störend bemerkbar macht.
Es sind ferner Verfahren bekannt, bei denen kameraseitig
ein Signal, z. B. mittels einer Infrarot-Lichtquelle, ausgesandt
wird und bei denen die Amplitude des vom Aufnahmegegenstandes
reflektierten und in einen kameraseitigen Sensor
gelangenden Signals zur Entfernungsbestimmung benutzt
wird. Diese Verfahren sind sehr ungenau, da die Amplitude
des reflektierten Signals vom (unbekannten) Reflexionsvermögen
des Aufnahmegegenstandes abhängt. Hinzukommt, daß mit
wachsender Entfernung die Amplitude des Nutzsignales sehr
stark abnimmt, was sich wiederum bei längeren Brennweiten
der Aufnahmeoptik (Teleoptik) in Verbindung mit niedrigen
Blendenzahlen besonders störend bemerkbar macht.
Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen die Laufzeit eines
kameraseitig ausgesandten und vom Aufnahmegegenstand reflektierten
Ultraschallsignals zur Entfernungsbestimmung
ausgewertet wird. Diese Verfahren sind jedoch sehr störanfällig,
da Dichteschwankungen im Aufnahmebereich, z. B.
Glasscheiben, aufsteigende warme Luft, den Meßvorgang
stark beeinflussen. Wegen räumlicher Divergenz des
Ultraschallimpulses sowie Absorption nimmt die Anwendbarkeit
des Verfahrens mit wachsender Entfernung außerordentlich
rasch ab.
Allen genannten Verfahren ist gemeinsam, daß sie für geringe
und mittlere Entfernungen eine mäßige Genauigkeit liefern
und daß sie für größere Entfernungen insbesondere in Verbindung
mit Teleoptiken und relativ niedrigen Blendenzahlen
kaum oder nur bedingt einsetzbar sind.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile
zu vermeiden, d. h. die Genauigkeit auch gehobenen
Anforderungen entsprechend zu steigern und insbesondere
eine derartige Genauigkeit auch für größere Entfernungen
in Verbindung mit Teleoptiken, auch für relativ niedrige
Blendenzahlen, sicherzustellen.
Die vorliegende Erfindung soll am Beispiel einer fotografischen
Kamera ausgehend von Fig. 1 prinzipiell erläutert
werden.
Das Aufnahmeobjektiv AO wird, wie üblich, durch Verschieben
entlang der kamerafesten x-Achse, in welche die optische
Achse fällt, so justiert, daß für unendlich weit entfernte
Objekte O die Schärfenebene des Bildes von O durch x = f
geht und so mit der Filmebene F zusammenfällt. Mit Hilfe
eines ein- und ausschwenkbaren oder festen teildurchlässigen
Spiegels SP wird dementsprechend die Schärfenebene
für unendlich weit entfernte Objekte in die Sollschärfenebene
SE durch y = f-a gelegt, so daß die Sollschärfenebene
SE der Filmebene F entspricht, d. h. ein scharfes
Bild in SE bedeutet gleichzeitig ein scharfes Bild in F
bei ausgeschwenktem Spiegel. Für die kürzeste Aufnahmeentfernung
geht die Schärfenebene dann durch y 1, alle
möglichen Schärfenebenen y i liegen somit im Bereich
y i = f-a bis y i = y 1.
Um zu erreichen, daß die Schärfenebene wieder in die Sollschärfenebene
SE bzw. die Filmebene F fällt, wird das Aufnahmeobjektiv
AO um die Strecke y i -f entlang der x-Achse/
optischen Achse verschoben. Dies entspricht dem von Spiegelreflexkameras
her bekannten Prinzip.
Erfindungsgemäß befindet sich im Schärfenbereich y = f-a
bis y = y 1 ein fotoelektrischer Sensor FS (z. B. ein CCD-
Element oder eine andere Fotodiodenanordnung), der schärfeabhängige
Signale liefert und der periodische Bewegungen
mit den Amplituden ±Δ y vorzugsweise um y = f - a und etwa
senkrecht zur Sollschärfenebene SE ausführt. Diese Bewegung
erfolgt mit Hilfe des Antriebes A 1 und ist durch Pfeile
angedeutet.
Entsprechend der Prinzipdarstellung von Fig. 2 liefert der
Sensorantrieb A 1 bzw. ein damit verbundener Geber G Signale
an die Signalverarbeitung SV, welche mit der jeweiligen
Sensorposition y = y s im Bewegungsbereich korrespondieren.
Der Sensor FS liefert seine Schärfeinformation ebenfalls an
die Signalverarbeitung SV. Die Signalverarbeitung SV steuert
den Antrieb A 2 zur Verstellung des Aufnahmeobjektives AO an.
Steigt die Schärfe im Bereich y ≦λτ f-a mit wachsenden y an
bzw. liegt die Schärfenebene im Bereich y ≦λτ f-a (dies kann
mit Amplituden Δ y ≦λτ y 1-(f-a) sichergestellt werden),
wird das Aufnahmeobjektiv AO in Richtung Objekt verschoben,
so oft, bis die Schärfenebene innerhalb zulässiger Toleranzen
in der Sollschärfenebene liegt. Entsprechend wird das
Aufnahmeobjektiv bis zur Überdeckung von Schärfen- und Sollschärfenebene
in der Gegenrichtung verschoben, wenn die
Schärfe im Bereich y ≦ωτ f-a mit abnehmenden y ansteigt bzw.
die Schärfenebene in diesem Bereich liegt.
Sobald die Schärfenebene in der Sollschärfenebene liegt,
wird über das Antriebselement A 3 der Spiegel zum Wegklappen
bzw. die Auslösefunktion der Kamera freigegeben.
Selbstverständlich muß zur nötigen Verschiebung der Schärfenebene
bei entsprechender Konstruktion nicht das gesamte
Aufnahmeobjektiv verschoben werden, sondern nur die dafür
vorgesehenen Linsen bzw. Linsengruppen.
Eine technisch besonders vorteilhafte Modifikation des in
Fig. 2 dargestellten Prinzips zur Schärfenregelung zeigt
Fig. 3. Hierbei steuert ein Taktgenerator TG den Sensorantrieb
A 1 an und übermittelt gleichzeitig die mit der Sensorlage
korrespondierende Taktinformation an die Signalverarbeitung
SV.
In technisch besonders vorteilhafter Fortführung des Erfindungsgedankens
entsprechend Fig. 4 kann der Klappspiegel
entfallen. Hierbei weist die Kamera neben dem Aufnahmeobjektiv
AO eine Hilfs- bzw. Meßoptik MO auf, die beide vom Antrieb
A 2 bewegt werden bzw. die hinsichtlich ihrer Verschiebung
miteinander gekoppelt sind. Die Schärfemessung erfolgt nunmehr
mit dem von der Meßoptik erzeugten Bild des Objektives O.
Die Meßvorrichtung von Fig. 4 geht gedanklich aus Fig. 3
durch Kippen der Sensoranordnung in die x-Achse hervor. Die
Sollschärfenebene SE geht nunmehr durch x = f. Die Kopplung
der beiden Optiken MO und AO erfolgt so, daß die Schärfenebene
von AO in der Filmebene F liegt, wenn sich die Schärfenebene
von MO mit der Sollschärfenebene SE deckt. Die
Schärfenregelung erfolgt wiederum entsprechend den Prinzipdarstellungen
von Fig. 2 und Fig. 3.
Steigt die Schärfe im Bereich x 2 ≦λτ x ≦λτ f (Gesamtschärfenbereich
= x 2-x 1) mit wachsenden x an bzw. liegt die
Schärfenebene im Bereich x ≦λτ f (dies kann mit Amplituden
Δ x ≦λτ x 2-f sichergestellt werden), wird das Meß- bzw.
Aufnahmeobjektiv in Richtung Objekt verschoben, solange,
bis die Schärfenebene von MO in der Sollschärfenebene SE
bzw. die Schärfenebene von AO in der Filmebene F liegt.
Entsprechend wird das Meß- bzw. Aufnahmeobjektiv bis zur
Überdeckung von Schärfen- und Sollschärfenebene bzw.
Filmebene in der Gegenrichtung verschoben, wenn die
Schärfe im Bereich x 1 ≦ωτ x ≦ωτ f mit abnehmenden x ansteigt
bzw. die Schärfenebene in diesem Bereich liegt.
Sobald die Schärfenebene in der Sollschärfenebene liegt,
wird über das Antriebselement A 3 die Auslösefunktion der
Kamera freigegeben.
Selbstverständlich bleibt das meßtechnische Prinzip erhalten,
wenn die x-Achse (z. B. durch Festspiegel, Prismen) "geknickt"
wird. Eine derartige Anordnung geht aus Fig. 1 hervor, wenn
SP als Festspiegel ausgeführt ist. Die Umlenkung kann auch
unter anderen Winkeln als 90° erfolgen.
Statt das Meßobjekt zu verschieben, kann dieses kameraseitig
fixiert werden und dafür der Antrieb A 1 des Sensors,
d. h. dessen Schwingungsmittelpunkt/Schwingungsendpunkte
verschoben werden, wie dies aus dem Schema der Fig. 5 hervorgeht.
Sensor FS bzw. Sensorantrieb A 1 sowie Aufnahmeobjektiv
AO werden beide vom Antrieb A 2 bewegt bzw. sind hinsichtlich
ihrer Verschiebung miteinander gekoppelt.
Ferner kann auch der Sensor kameraseitig fixiert werden,
während die Meßoptik mittels Antrieb A 1 periodische Bewegungen
weitgehend in Richtung der optischen Achse ausführt und
die Meßoptik mitsamt ihrem Antrieb A 1 vom Antrieb A 2 verschoben
wird, wie dies aus dem Schema der Fig. 6 hervorgeht.
Meßoptik MO und Aufnahmeoptik AO werden beide vom Antrieb A 2
bewegt bzw. sind hinsichtlich ihrer Verschiebung miteinander
gekoppelt.
Als vorteilhafte Lösung, welche die periodische Bewegung des
in manchen Fällen empfindlichen Sensors bzw. der Meßoptik
vermeidet, hat sich erwiesen, die erforderliche Relativbewegung
zwischen Schärfenebene und Sensor durch einen Körper
unterschiedlicher optischer Dicke (z. B. einen durchsichtigen
Kunststoff- oder Glaskeil K, oder ein aus mehreren Keilen bestehendes
Teil K′), der etwa senkrecht zur optischen Achse
periodische Bewegungen ausführt, während der Sensor kameraseitig
fixiert ist, zu erzeugen, wie dies aus der Prinzipdarstellung
von Fig. 7 hervorgeht, wobei die periodische Veränderung
der optischen Weglänge im Strahlengang vor dem Sensor
auch durch eine rotierende Keilscheibe realisiert werden
kann (nicht dargestellt).
Dieses Prinzip ist natürlich auch im Falle der Anordnung nach
Fig. 1 anwendbar.
Bei allen beschriebenen Anordnungen hat es sich als besonders
vorteilhaft erwiesen, vor der lichtempfindlichen Fläche LF
des fotoelektrischen Sensors als zusätzliche Komponente des
Sensors seine Blendenmaske BM anzubringen, die eine vorzugsweise
größere Anzahl n (z. B. 10 000) von lichtdurchlässigen Zonen
(Blenden) B aufweist (Fig. 8). Diese Blendenmaske kann beispielsweise
mit einem fotografischen Film oder einer fotografischen
Platte, auf welche die gewünschte Blendenstruktur
belichtet wurde, realisiert werden.
Die besonderen Vorteile bei der Verwendung der Blendenmaske
bestehen darin, daß einfache, billige Bauelemente (z. B.
Fotowiderstand, Fotodiode) eingesetzt werden können und
ferner die für das voranstehend beschriebene Autofokusverfahren
notwendige Relativbewegung der Schärfenebene, statt,
wie bisher beschrieben durch periodische Bewegung des eigentlichen
Sensorbauelementes der Meßoptik oder z. B. eines Keiles
K, auch durch periodische Bewegung der leichten Blendenmaske
(z. B. in leichtem Rahmen gefaßter Film) innerhalb des Sensorsystems/
Sensors realisiert werden kann (Fig. 9).
Die Sensorblendenmaske BM wird dabei durch den Antrieb A 1
periodisch etwa in der optischen Achse bewegt, die Verschiebung
zum Scharfstellen erfolgt mittels A 2, womit wiederum
die Abbildungsoptik AO gekoppelt ist.
Solange die Blendenmaske BM infolge Unschärfe weitgehend
gleichmäßig mit der Intensität beleuchtet wird, trifft
auf die lichtempfindliche Fläche des Sensors die mittlere
Intensität = nf (n = Zahl der Blenden in der Blendenmaske,
f = Geometriefaktor). Mit zunehmender Schärfe
auf der Blendenmaske ändert sich die Intensität i auf der
Sensorfläche entsprechend i = ±Δ I f√ . Dabei ist Δ I die
mittlere Intensitätsschwankung innerhalbdes auf der Blendenmaske
vom Objekt erzeugten Bildes.
Diese erreicht ihren maximalen Wert Δ I max , wenn die Schärfenebene
in der Blendenmaske (Sollschärfenebene) liegt, so
daß dann i = ± Δ I max f√ ist. Die Abweichung i- = ± Δ If√
bzw. deren Extremwert ±Δ I max f√ und der daraus resultierende
Wert der aus der Intensität abgeleiteten, vom fotoelektrischen
Sensor gelieferten elektrischen Größe (z. B. im Falle eines
Fotowiderstandes ist dies der elektrische Leitwert) wird zur
Bestimmung der Lage der Schärfenebene benutzt. Die meßtechnische
Auswertung erfolgt mit bekannten Methoden und wird
hier nicht beschrieben. Besonders hohe Genauigkeit wird mit
großen Werten von n erreicht. Die Empfindlichkeit ist für
die Ermittlung des Schärfemaximums besonders hoch, wenn
die Blendenabmessungen etwa der aufzulösenden Bildstruktur
entsprechen. Um die Schärfe auch außerhalb des Maximums
mit hoher Empfindlichkeit beurteilen zu können, wenn also die
Schärfenebene noch nicht nahe der Blendenmaske (Sollschärfenebene)
liegt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, auch
Blenden mit größeren Abmessungen in der Blendenmaske anzubringen.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die
Blenden auf der Fläche der Blendenmaske weitgehend entsprechend
einer örtlichen Zufallsverteilung anzubringen. Dadurch
wird vermieden, daß Ortsfrequenzen der Blendenverteilung die
Entstehung der statistischen Schwankungsgröße ±Δ I√ stören.
In Fortführung des Erfindungsgedankens der vorliegenden Erfindung
kann entsprechend der schematischen Darstellung von
Fig. 10 der fotoelektrische Sensor FS mit oder ohne Blendenmaske
BM (Fig. 10a) durch eine stufenartige Anordnung von
fotoelektrischen Sensoren FS′ (Fig. 10b) in verschiedenen
Positionen x s der Schärfenebene S innerhalb des Schärfebereiches
x 2-x 1 bzw. im Falle der Anordnung nach Fig. 2
y 2-y 1 ersetzt werden. Statt des fotoelektrischen Sensors
FS kann ferner entsprechend Fig. 10c eine gegen die Schärfenebene
S (z. B. um etwa 30°) geneigte Sensorplatte (Array) FS″,
auf der sich fotoelektrische Sensoren befinden (z. B. charge
coupled device, CCD), innerhalb des Schärfenbereiches x 2-x 1
bzw. y 2-y 1 angebracht werden. Mit Hilfe der Signalverarbeitung
SV werden die Sensoren nach Fig. 10b bzw. Fig. 10c sequentiell
angesteuert bzw. hinsichtlich ihrer Schärfeinformation
abgefragt und so die Position x s bzw. y s (im Falle der
Anordnung nach Fig. 2 treten an die Stelle der x-Bezeichnungen
die entsprechenden y-Bezeichnungen), bei der maximale Schärfe
auftritt bzw. die Abweichung x s -x ss (bzw. y s -y ss ) gegen
die Sollschärfenebene SE, ermittelt und wird mittels einer Antriebes
A 2 wie voranstehend beschrieben das Aufnahmeobjektiv AO
(vgl. Fig. 1) bzw. die Meßoptik MO (vgl. Fig. 2) so verstellt,
daß |x s -x ss | bzw. |y s -y ss | kleiner wird. Die simulierte
Bewegung der Sensoren von Fig. 10b, Fig. 10c mittels sequentieller
Ansteuerung/Abfragung der Sensorelemente und der weitere
voranstehend beschriebene Vorgang erfolgt periodisch solange,
bis |x s -x ss |≈0 bzw. |y s -y ss |-≈0 ist, d. h. bis die
Schärfenebene innerhalb zulässiger Toleranzen in der Sollschärfenebene
liegt.
Fig. 1 zeigt als erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eine
fotografische Aufnahmekamera. Das Aufnahmeobjektiv AO
erzeugt reelle Bilder des in variierender Entfernung
befindlichen Aufnahmeobjektes O, die über einen Klappspiegel
SP im Bereich y 1-y 2 entstehen.
Ein fotoelektrischer Sensor FS mißt in Verbindung mit
einer Signalverarbeitung SV (Fig. 2) die Schärfe während
er mit der Amplitude Δ y mittels Antrieb A 1 durch Pfeile
angedeutete periodische Bewegungen ausführt. Antrieb A 2
verstellt das Aufnahmeobjektiv AO, bis die Schärfenebene
in der Sollschärfenebene SE bzw. nach Wegklappen
des Spiegels in der Filmebene F liegt.
Fig. 2 zeigt das Regelprinzip zum Einstellen der Schärfenebene
in der Sollschärfenebene. Sensorantrieb A 1/Geber G
liefert an die Signalverarbeitung SV mit der jeweiligen
Sensorposition im Bewegungsbereich korrespondierende
Signale. Sensor FS liefert seine Schärfeinformation
ebenfalls an die Signalverarbeitung SV, die ihrerseits
den Antrieb A 2 zur Verstellung des Aufnahmeobjektives
steuert. Sobald die Schärfenebene in der Sollschärfenebene
liegt, gibt die Signalverarbeitung SV über das
Antriebselement A 3 den Spiegel SP zum Wegklappen bzw.
die Auslösefunktion der Kamera frei.
Fig. 3 zeigt eine technisch besonders vorteilhafte Lösung des
in Fig. 2 dargestellten Prinzips zur Schärfenregelung.
Ein Taktgenerator TG steuert den Sensorantrieb A 1 an
und übermittelt gleichzeitig die mit der Sensorlage
korrespondierende Taktinformation an die Signalverarbeitung
SV.
Fig. 4 zeigt das Schema einer automatischen Scharfstellung
entsprechend Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, bei der jedoch
die zur Schärfebeurteilung verwandte Abbildung des
Objektes O von einer Hilf-/Meßoptik MO erzeugt wird,
mit deren Verschiebung die Aufnahmeoptik AO gekoppelt
ist.
Fig. 5 zeigt das Schema einer automatischen Scharfstellung
entsprechend Fig. 4, bei der jedoch der periodische
Bewegungen auführende Sensor FS bzw. dessen diese Bewegungen
erzeugende Antrieb A 1 vom Antrieb A 2 verschoben
wird, womit wiederum die Aufnahmeoptik AO gekoppelt
ist.
Fig. 6 zeigt das Schema einer automatischen Scharfstellung
entsprechend Fig. 4, bei der jedoch die Meßoptik MO,
angetrieben von A 1, periodische Bewegungen in der
optischen Achse ausführt und die (bzw. der Antrieb A 1)
durch den Antrieb A 2 zur Scharfstellung verschoben
wird, womit wiederum die Aufnahmeoptik AO gekoppelt ist.
Fig. 7 zeigt das Schema einer automatischen Scharfstellung
entsprechend Fig. 4, bei der jedoch im Strahlengang der
Meßoptik MO ein durchsichtiger Körper unterschiedlicher
optischer Dicke, z. B. ein Keil K, senkrecht zur optischen
Achse von A 1 erzeugte periodische Bewegungen
ausführt, wobei wiederium zur Scharfstellung die entsprechenden
Verschiebungen mittels Antrieb A 2 erfolgen,
womit die Aufnahmeoptik AO gekoppelt ist.
Fig. 8 zeigt das Schema einer automatischen Scharfstellung
entsprechend Fig. 1 bis Fig. 4, bei der sich vor der
lichtempfindlichen Fläche LF des fotoelektrischen
Elementes E eine Blendenmaske BM mit den Blendenöffnungen
B befindet, so daß nunmehr der fotoelektrische
Sensor FS aus den Komponenten E und BM besteht.
Diese Blendenmaske BM kann bei den Prinzipien entsprechend
Fig. 1 bis Fig. 7 fest mit E verbunden sein;
sie kann aber auch besonders vorteilhaft bei den
Prinzipien entsprechend Fig. 1 bis Fig. 4, selber an
den Antrieb A 1 gekoppelt, periodische Bewegungen
entlang der optischen Achse und damit auch gegenüber
der lichtempfindlichen Fläche LF des fotoelektrischen
Elementes E ausführen, wobei Meßoptik AO bzw. E keine
derartigen Bewegungen machen (vgl. Fig. 9).
Fig. 9 zeigt das Schema einer automatischen Scharfstellung
als Beispiel entsprechend Fig. 4, bei der der fotoelektrische
Sensor FS nunmehr aus fotoelektrischem
E (z. B. Fotowiderstand) und Blendenmaske BM
besteht (entsprechend Fig. 8) und BM entlang der optischen
Achse von A 1 erzeugte periodische Bewegungen
ausführt, wobei wiederum zur Scharfstellung die entsprechenden
Verschiebungen mittels Antrieb A 2 erfolgen,
womit die Aufnahmeoptik AO gekoppelt ist.
Fig. 10 zeigt das Schema einer automatischen Scharfstellung
bei der die periodische Relativbewegung zwischen
Schärfenebene und fotoelektrischem Sensor durch periodisches
sequentielles Ansteuern/Abfragen von stufenartig
im Schärfenbereich angebrachten fotoelektrischen
Sensoren FS′ oder von auf einer gegen die Schärfenebene
S geneigten Sensorplatte FS″ aufgebrachten fotoelektrischen
Sensoren simuliert wird.
Claims (18)
1. Anordnung zum automatischen Scharfstellen eines von einem
Objektiv erzeugten optischen Bildes bestehend aus einem
solchen Objektiv AO oder einem solchen Objektiv AO und
einem mit diesem gekoppelten Meßobjektiv MO sowie einem
Sensor FS im Bereich der Schärfenebene des Objektives und/
oder des Meßobjektives MO zur Messung der Schärfe, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schärfenebene periodische echte
oder simulierte Relativbewegungen in bezug auf den Sensor
FS oder Teile hiervon ausführt.
2. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 1.,
dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung der Schärfenebene
etwa senkrecht zur Schärfenebene erfolgt.
3. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 1.
und 2., dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Relativbewegung
der Schärfenebene in bezug auf den Sensor durch
periodische Bewegung des Sensors oder von Sensorkomponenten
erzeugt wird.
4. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 1.
und 2., dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Relativbewegung
der Schärfenebene in bezug auf den Sensor
durch periodische Bewegung eines durchsichtigen Körpers
K unterschiedlicher optischer Dicke etwa parallel zur
Sensorfläche realisiert wird.
5. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 4.,
dadurch gekennzeichnet, daß der Körper K aus mindestens
einem Keil besteht.
6. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 4.,
dadurch gekennzeichnet, daß der periodische Bewegungen ausführende
Körper K durch eine rotierende Keilscheibe realisiert
wird.
7. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 1.
bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Objektiv AO
austretende bilderzeugende Strahlengang zur Schärfenmessung
über einen Klappspiegel oder teildurchlässigen Spiegel SP
dem Sensor zugeführt wird.
8. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 1.
bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß das zur Schärfenmessung
ausgewertete Bild im Bereich des Sensors von einer zusätzlich
zum Objektiv AO angebrachten Hilfs-/Meßoptik MO erzeugt
wird.
9. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 8.,
dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Relativbewegung
der Schärfenebene in bezug auf den Sensor durch periodische
Bewegung der Meßoptik MO etwa entlang der optischen Achse
erzeugt wird.
10. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 1.
bis 9., dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor aus einem
lichtempfindlichen Sensorelement E und einer vor dessen
lichtempfindlicher Fläche angeordneten Blendenmaske BM
mit lichtdurchlässigen Blendenöffnungen B besteht.
11. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 10.,
dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnungen B auf
der Fläche der Blendenmaske BM weitgehend entsprechend
einer örtlichen Zufallsverteilung angebracht sind.
12. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 10.,
11., dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Abmessungen
der Blendenöffnungen mindestens teilweise der aufzulösenden
Bildstruktur entsprechen.
13. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 10.
bis 12., dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenmaske
BM bzw. deren Blendenöffnungen B fotografisch erzeugt
sind.
14. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 1.,
2., 3., 7., 8., 10., 11., 12., 13., dadurch gekennzeichnet,
daß die periodische Relativbewegung der Schärfenebene
in bezug auf den Sensor oder Teile hiervon
durch eine periodische Bewegung der Blendenmaske etwa
senkrecht zu ihrer Ebene realisiert wird.
15. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 1.,
bis 14., dadurch gekennzeichnet, daß die periodische
Relativbewegung der Schärfebene in bezug auf den Sensor
oder Teile hiervon durch einen Antrieb A 1 erfolgt und
daß dieser oder ein mit A 1 gekoppelter Geber G Signale
an eine Signalverarbeitung SV liefert, welche mit der
Position des Sensors oder Teilen hiervon im Schärfenbereich
korrespondieren und daß der Sensor FS seine Schärfeinformation
ebenfalls an die Signalverarbeitung SV liefert
und ferner die Signalverarbeitung SV einen Antrieb A 2
zur Verstellung der Optik AO oder der Meßoptik MO und
der Optik AO, oder des Sensors bzw. einer Sensorkomponente
und der Optik AO oder eines Körpers K und der
Optik AO steuert und daß die Signalverarbeitung SV
ferner die Freigabe eines Klappspiegels SP und/oder der
Kameraauslösefunktion über ein Antriebselement A 3 ansteuern
kann.
16. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 1.
bis 14., dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgenerator TG
den die periodische Relativbewegung zwischen Schärfenebene
und Sensor erzeugende Antrieb A 1 ansteuert und
ferner die mit der Sensorlage korrespondierende Taktinformation
an die Signalverarbeitung SV liefert und ferner
die Signalverarbeitung SV einen Antrieb A 2 zur Verstellung
der Optik AO oder der Meßoptik MO und der
Optik AO oder des Sensors bzw. einer Sensorkomponente
und der Optik AO oder eines Körpers K und der Optik AO
steuert und daß die Signalverarbeitung SV ferner die
Freigabe eines Klappspiegels SP und/oder der Kameraauslösefunktion
über ein Antriebselement A 3 ansteuern
kann.
17. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 1.,
2., 3., 7., 8., 10., 11., 12., 13., dadurch gekennzeichnet,
daß die periodische Relativbewegung zwischen
Schärfenebene und fotoelektrischem Sensor durch periodisches
sequentielles Ansteuern/Abfragen von stufenartig
im Schärfenbereich angebrachten fotoelektrischen Sensoren
FS′ simuliert wird.
18. Anordnung zum automatischen Scharfstellen nach Anspruch 1.,
2., 3., 7., 8., 10., 13., dadurch gekennzeichnet,
daß die periodische Relativbewegung zwischen Schärfenebene
und fotoelektrischem Sensor durch periodisches
sequentielles Ansteuern/Abfragen von auf einer Sensorplatte
(Array) FS″ (vorzugsweise als CCD ausgeführt)
befindlichen fotoelektrischen Sensoren simuliert wird,
wobei die Sensorplatte FS″ innerhalb des Schärfenbereiches
liegt und gegen die Schärfenebene geneigt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863604141 DE3604141A1 (de) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | Autofokusanordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863604141 DE3604141A1 (de) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | Autofokusanordnung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3604141A1 true DE3604141A1 (de) | 1987-08-13 |
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ID=6293798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19863604141 Withdrawn DE3604141A1 (de) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | Autofokusanordnung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3604141A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4113537A1 (de) * | 1990-04-25 | 1991-11-14 | Olympus Optical Co | Geraet zur automatischen scharfeinstellung |
DE29921664U1 (de) | 1999-12-10 | 2000-02-10 | Sick AG, 79183 Waldkirch | Optische Vorrichtung |
DE102004006246A1 (de) * | 2004-02-05 | 2005-10-13 | X3D Technologies Gmbh | Verfahren zur Aufnahme von räumlichen Szenen bzw. Gegenständen |
DE102012103339A1 (de) * | 2012-04-17 | 2013-10-17 | Philippe Vogt | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Tiefenschärfe für eine bestimmte Distanz mittels einer Mess-Optik |
-
1986
- 1986-02-10 DE DE19863604141 patent/DE3604141A1/de not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5115262A (en) * | 1990-04-25 | 1992-05-19 | Olympus Optical Co., Ltd. | Auto-focusing apparatus |
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