-
Verfahren und Vorrichtung zum selbsttätigen Scharfeinstellen optischer
Geräte Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum selbsttätigen Scharfeinstellen
optischer Geräte auf ein durch ein Objektiv zu erfassendes Objekt, bei dem mittels
einer Einstell-Objektivanordnung zwei Bilder des Objekts erzeugt werden, die Bilder
laufend photoelektrisch zum Ermitteln der Kontrastschärfe abgetastet, die entstehenden
Photoströme verglichen und die Einstell-Objektivanordnung und das Objektiv so lange
verstellt werden, bis die Abweichung der beiden Photoströme voneinander ein Minimum
wird, sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
-
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (USA.-Patentschrift 2
922 351) wird aus dem Strahlengang eines Kameraobjektivs ein Teil ausgespiegelt
und durch ein periodisch bewegtes optisches Element mit über seine Fläche unterschiedlicher
Brechkraft in eine Kontrollebene geworfen. In dieser wird das Bild in den beiden
Extremstellungen des optischen Elementes, d. h. bei maximaler und minimaler
Brechkraft, von einer photoelektrischen Abtasteinrichtung abgetastet. Die durch
die beiden Bilder hervorgerufeneu Photoströme werden verglichen, und ihre Differenz
dient als Kriterium zum Einstellen des Objek-
tivs. Sind die beiden Photoströme
gleich, dann bedeutet dies, daß die abgetasteten Bilder in gleichem Maße unscharf
sind. Das zugehörige scharfe Bild liegt also in einem Fall vor und im anderen Fall
in gleicher Entfernung hinter der Kontrollebene. In der Kontrollebene, deren Lage
der Filmebene der Kamera entspricht, wäre dann bei Wegfall des optischen Elementes
das Bild scharf, und die Kamera ist fokussiert. Dieses Verfahren hat den Nachteil,
daß es auf einem Vergleich zweier unscharfer Bilder beruht. Die bei der Abtastunc,
entstehenden Photoströme sind flach, und ein Vergleich wird verhältnismäßig ungenau.
Das bekannte Verfahren eignet sich außerdem nicht zum Scharfeinstellen von optischen
Geräten auf Objektive mit großer räumlicher Tiefe.
-
Es ist auch ein Verfahren bekannt (deutsche Patentschrift
1087 372), bei dem ein mit dem im optischen Gerät zu erfassendes Bild übereinstimmendes
Bild allein abgetastet wird. Als Kriterium für die Scharfeinstellung dient hier
das Verhältnis der hohen zu den niedrigen Frequenzen in dem beim Abtasten erzeugten
Photostrom. Dazu ist ein besonderer Optimumfinder erforderlich, der den Einstellvorgang
-unterbricht, sobald ein Optimum erreicht ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
beschriebenen Gattung zu schaffen, mit dem eine größere Einstellgenauigkeit, breitere
Anwendbarkeit und einfache Durchführbarkeit erzielt wird. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß zwei Bilder mit unterschiedlicher Blendenzahl erzeugt werden.
-
Ein vom Objektiv entworfenes Bild ist bekanntlich um so schärfer,
je größer die Blendenzahl, d. h. das Verhältnis zwischen Brennweite
und Durchmesser der Eintrittspupille des Objektivs ist. Mit deutlich unterschiedlicher
Blendenzahl erzeugte Bilder werden also in ihrer Schärfe mehr oder weniger stark
von einander abweichen. Tastet man diese Bilder photoelektrisch ab, dann erhält
man Photoströme, die sich in Amplitude und Phase unterscheiden. Das mit der kleineren
Blendenzahl erzeugte Bild ist scharf eingestellt, wenn die Abweichungen zwischen
den beiden Photostromkurven ein Minimum sind. Wenn man bei der Auslegung der photoelektrischen
Abtasteinrichtung und der Einrichtung zum Vergleichen der Photoströme die Differenz
zwischen den Blendenzahlen von vornherein berücksichtigt, dann können die Abweichungen
der Photoströme bei fokussiertem Objektiv zum Verschwinden gebracht werden. Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also die beiden Bilder in ihrem jeweils schärfsten
Zustand abgetastet, wodurch sich eine größere Meßgenauigkeit erzielen läßt als beim
Abtasten absichtlich unscharf gehaltener Bilder. Das Verfahren eignet sich außerdem
vorzüglich zum Scharfeinstellen optischer Geräte auf Objekte mit großer räumlicher
Tiefe. Hier vermittelt das mit kleiner Blendenzahl erzeugte Bild der Einrichtung
bereits zu Anfang eine Information, ob sich in dem anvisierten Raum überhaupt ein
von dem optischen Gerät erfaßbares Objekt befindet. Ferner wird sichergestellt,
daß das mit der
kleineren Blendenzahl erzeugte Bild nach Fokussierung
zugleich eine optimale Schärfentiefe besitzt, ohne daß hierfür ein besonderer Meßvorgang
erforderlich wäre. Schließlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit einer
verhältnismäßig ein_ fachen Apparatur ausführen.
-
Ein mit baulich einfachen Mitteln durchführbares Verfahren ergibt
sich, wenn die beiden Bilder mit gleicher Brennweite aber unterschiedlicher Öffnung
erzeugt werden.
-
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die zwei
Bilder gleichzeitig erzeugt und unter Verwendung zweier getrennter photoelektrischer
Elemente abgetastet werden. Dadurch ist es möglich, die den Vergleich zwischen den
Photoströmen bewerkstelligende elektrische Einrichtung einfach zu gestalten, da
die zu vergleichenden Photoströme gleichzeitig entstehen.
-
Will man aus Platzgründen nur ein photoelektrisches Element zum Abtasten
benutzen, dann können die zwei Bilder auch in bekannter Weise zeitlich nacheinander
erzeugt und unter Verwendung desselben photoelektrischen Elementes mit nachfolgender,
von der Bilderfolge gesteuerter Wechselschaltung abgetastet werden. In diesem Fall
entstehen die Photoströme zeitlich nacheinander, und es muß zu Vergleichszwecken
eine Phasenverschiebung des einen Photostromes vorgenommen werden.
-
Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zweckmäßig von
einer bekannten Vorrichtung mit einer zwei räumlich oder zeitlich getrennte Bilder
mit gleicher Brennweite erzeugenden Einstell-Objektivanordnung, einer photoelektrischen
Abtasteinrichtung zum Ermitteln der Kontrastschärfe der Bilder, einem Differenzbildner
zum Vergleichen der Photoströme und einem von Signalen des Differenzbildners gesteuerten
Stellglied zum Einstellen des Objektivs auszugehen. Erfindungsgemäß wird bei einer
solchen Vorrichtung in dem das erste Bild erzeugenden Strahlengang eine kleinere
Durchtrittsöffnung angeordnet als in dem das zweite Bild erzeugenden Strahlengang.
Dadurch entstehen zwei Bilder, die mit verschiedener Blendenzahl entworfen werden
und zum Scharfeinstellen des Gerätes dienen können.
-
Uni zu einem einfachen Aufbau zu kommen, ist es zweckmäßig, wenn die
kleinere Durchtrittsöffnung durch eine Referenzblende in dem das erste Bild erzeugenden
Strahlengang mit einer konstanten Blendenöffnung gebildet ist, die kleiner als die
kleinste in dem das zweite Bild erzeugenden Strahlengang auftretende Durchtrittsöffnung
ist.
-
Eine andere Möglichkeit, Bilder mit unterschiedlicher Blendenzahl
unter Verwendung einer einfachen Vorrichtung zu erzeugen, besteht darin, daß zum
Schaffen der kleineren Durchtrittsöffnung in einem für die zwei Bilder gemeinsamen
Strahlenbündel ein Polarisator angeordnet ist, der den Polarisationszustand eines
aus dem Strahlenbändel ausgeschnittenen Teilbündels ändert, daß anschließend im
Strahlenbündel ein optischer Teller zum Erzeugen zweier getrennter Strahlengänge
für die zwei Bilder angeordnet ist und daß sich im Strahlengang des ersten Bildes
ein nur das Teilbündel durchlassender Polarisationsanalysator befindet.
-
Wenn die beiden Bilder gleichzeitig erzeugt werden sollen, dann ist
es zweckmäßig, einen optischen Teller zum Erzeugen zweier getrennter, jeweils den
Bildern zugeordneter Strahlengänge in einem den zwei Bildern gemeinsamen Strahlengang
anzuordnen, wobei sich ein die kleinere Durchtrittsöffnung definierendes optisches
Bauteil ständig in dem dem ersten Bild zugeordneten Strahlengang befindet und wobei
in jedem Strahlengang ein photoelektrisches Element angeordnet ist.
-
Sollen dagegen die beiden Bilder zeitlich nacheinander erzeugt werden,
dann ist es vorteilhaft, wenn in einen von der Objektivanordnung zu einem photoelektrischen
Element verlaufenden Strahlengang eine die Durchtrittsöffnung des Strahlengangs
verkleinernde Referenzblende periodisch einschaltbar ist, derart, daß auf das photoelektrische
Element abwechselnd mit unterschiedlicher Blendenzahl erzeugte Bilder auftreffen,
wobei ferner zwischen das photoelektrische Element und dem Differenzbildner ein
mit der Bewegung der Referenzblende synchronisierter Wechselschalter angeordnet
ist und dem Differenzbildner ein die Phasenverschiebung zwischen den von den zwei
Bildern nacheinander erzeugten Photoströnion berücksichtigendes elektrisches Bauelement
zugeordnet ist.
-
Zur weiteren Vereinfachung der Vorrichtung trägt es bei, wenn die
Einstell-Objektivanordnung das einzustellende Objektiv in an sich bekannter Weise
selbst umfaßt und wenn hinter dem Objektiv ein optischer Toller angeordnet ist,
der den vom Objektiv ausgehenden Strahlengang aufteilt in einen das vom optischen
Gerät zu entwerfende Bild erzeugenden Hauptstrahlengang und in einen die zwei zu
Einstellzwecken dienenden Bilder erzeugenden Nebenstrahlengang. Bei dieser Ausbildung
ist nur ein Objektiv erforderlich, das von einem einzigen Stellglied unmittelbar
fokussiert wird.
-
Zum Durchführen der Abtastung stehen wieder verschiedene Möglichkeiten
zur Verfügung, die je nach Art des optischen Gerätes unter Berücksichtigung des
vorhandenen Raums und der sowieso im Gerät vorgesehenen Bauteile angewandt werden.
-
Eine sehr einfache, vollkommen synchrone Abtastung ergibt sich, wenn
die photoelektrische Abtasteinrichtung eine in einem den zwei Bildern gemeinsamen
Strahlengang angeordnete optische Dewegungseinheit aufweist, die jedes Bild relativ
zu dem im zugeordneten photoelektrischen Element bewegt. Da
die Bewegung der
Bilder vom gleichen Bauteil hervorgerufen wird, ist hier ohne besondere Hilfsmittel
eine synchrone Bewegung der beiden Bilder sichergestellt. Durch entsprechend genaue
Anordnung der photoelektrischen Elemente läßt sich somit erreichen, daß immer genau
die gleichen Stellen der beiden Bilder abgetastet werden. Dies ist für den Vergleich
der beiden Photoströme Voraussetzung.
-
Es kann aber auch die photoelektrische Abtasteinrichtung eine Antriebsvorrichtung
für jedes photoelektrische Element aufweisen, die dieses relativ zu dem zugeordneten
Bild bewegt. In diesem Fall muß für eine synchrone Bewegung der beiden photoelektrischen
Elemente gesorgt werden.
-
Schließlich ist es auch möglich, die photoelektrische Abtasteinrichtung
in bekannter Weise als Fernsehaufnahmeröhre auszubilden. Diese Ausbildung der Abtasteinrichtung
eignet sich vorzugsweise für Fernsehkameras.
-
Um eine saubere Abtastung zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, wenn
das abgetastete Bildfeld durch einen Spalt oder durch die Abmessungen des photoelektrischen
Elementes selbst begrenzt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht
ebenso wie die bekannten Verfahren der gleichen Gattung darauf, daß beim photoelektrischen
Abtasten des Bildes an den Hell-Dunkel-Grenzen eine Änderung des Photostromes auftritt,
die um so steiler ist, je schärfer die Hell-Dunkel-Grenze ausgeprägt ist.
Das Verfahren ist also darauf angewiesen, daß in dem zu erfassenden Objekt eine
ausgeprägte Hell-Dunkel-Verteilung vorhanden ist. Dabei sollen die Hell-Dunkel-Grenzen
möglichst quer zur Abtasteinrichtung des Bildes verlaufen, da sich der Hell-Dunkel-Sprung
im Photostrom um so stärker ausprägt, je näher der Winkel zwischen der Abtasteinrichtung
und der Hell-Dunkel-Grenze bei 901 liegt. Bei einem Objekt mit beliebiger
Hell-Dunkel-Verteilung verläuft nur eine begrenzte, allein statistisch erfaßbare
Anzahl von Hell-Dunkel-Grenzen quer zur Abtastrichtung. Dies vermindert die Genauigkeit,
mit der der Bildkontrast ermittelt werden kann. Um hier eine Verbesserung zu schaffen,
schlägt die Erfindung vor, daß in dem jedem der zwei Bilder zugeodneten Strahlengang
eine Zylinderlinsc mit quer zur Abtastrichtung an den Bildern verlaufender Brennlinie
angeordnet ist, die jedes Bild zu einem nichtstigmatischen Bild mit quer zur Abtastrichtung
verlaufender Streifenstruktur macht. Eine Zylinderlinse betont die in Richtung ihrer
Brennlinie verlaufenden Hell-Dunkel-Grenzen, während sie quer dazu verlaufende Kontrastlinien
mehr oder weniger zum Verschwinden bringt. Sie macht also aus einem Bild mit beliebig
verlaufenden Hell-Dunkel-Grenzen ein solches, dessen Hell-Dunkel-Grenzen vorzu-sweise
in einer Richtung verlaufen, ohne dabei jedoch die Anzahl und Schärfe der insgesamt
vorhandenen Hell-Dunkel-Grenzen zu verändern. Wird das von der Zylinderlinse entworfene
Bild nun quer zur Brennlinie abgetastet, dann ergibt sich eine große Zahl von Kontrastsprüngen
und ein entsprechend intensiv ausgeprägter Photostrom, der einen sehr genauen Vergleich
ermöglicht.
-
Da eine Zylinderlinse, unabhängig von dem erfindungsgemäßen Verfahren,
generell bei jedem Fokussierverfahren, das auf einer photoelektrischen Abtastung
der Bildkontraste beruht, die geschilderten Vorteile entwickelt, wird für die Verwendung
einer Zylinderlinse selbständiger Schutz beansprucht.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung, F i g. 2 einen
Schnitt durch eine Kamera, die mit einer Vorrichtung nach dem Schema von F i
g. 1 ausgerüstet ist, und F i g. 3 eine zweite Ausführungsform in
schematischer Darstellung.
-
In F i g. 1 ist mit 1 ein Objektiv einer Kamera bezeichnet,
das in die Ebene eines Films 2 ein scharfes Bild eines nichtgezeichneten Objektes
entwerfen soll. Zwischen Objektiv und Film ist ein üblicher Verschluß
3 angeordnet. Vor dem Objektiv befindet sich eine verstellbare Blende 4 üblicher
Bauart mit variabler Durchtrittsöffnung. Der vom aufzunehmenden Objekt kommende,
die Blende 4, das Objektiv 1 und den Verschluß 3 durchsetzende und
auf den Film 2 auftreffende Hauptstrahlergang ist mit HS bezeichnet.
-
Das Objektiv 1 ist über ein Getriebe 5 mit einem Fokussiermotor
6 verbunden, der je nach Umlaufrichtung das Objektiv in der Richtung
des Hauptstrahlenganges vor- und zurückzuverschieben vermag.
-
Zwischen Objektiv 1 und Verschluß 3 ist ein Springspiegel
7 angeordnet, der im Sinn des Doppelpfeiles P aus dem Hauptstrahlengang HS
heraus und in diesen hinein zurückverschwenkbar ist. Ist der Spiegel 7 in
den Hauptstrahlengang HS hineingeschwenkt, dann lenkt er den Strahl in Richtung
eines Nebenstrahlenganges NS ab. In diesem liegt eine im Sinn des Drehpfeiles
R antreibbare optische Bewegungseinheit 8. Auf diese folgt ein als Zylinderlinse
ausgebildetes Mikroobjektiv 9. Dahinter ist ein Strahlenteiler
10 vorgesehen, der den Strahl des Nebenstrahlganges in einen ersten Bildstrahl
BS, und einen zweiten Bildstrahl BS# aufteilt. Im Weg jedes Bildstrahles liegt eine
photoelektrische Zelle 11 bzw. 12. Vor der Photozelle 11 ist eine
Referenzblende 13
mit konstant kleiner Durchtrittsöffnung d angeordnet.
Die Referenzblende ist zweckmäßig als Spaltblende ausgebildet. Dadurch ergibt sich
an der Zelle 11 ein verhältnismäßig starker, zu Steuerzwecken erwünschter,
Lichtstrom. Es ist Vorkehrung dafür getroffen, daß die Durchtrittsöffnung
D der Blende 4 der Kamera immer deutlich größer bleibt als d.
-
Die Photozellen 11, 12 stehen in elektrischer Verbindung mit
einem Differenzglied 14, an das sich ein Verstärker 15, ein Operator
16, ein Gleichrichter 17
und ein Relais 18 anschließen. Letzteres
steuert über eine Verbindung 19 den Fokussiermotor 6.
-
Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Vorrichtung ist folgende:
Wird die Kamera mit dem Objektiv 1 auf ein Objekt mit beliebiger Hell-Dunkel-Verteilung
gerichtet, dann ist zunächst der Springspiegel 7 nach unten geklappt. Der
optische Teiler 10 wirft auf die Photozelle 11 und die Photozelle
12 je ein Bild. Die Bilder haben infolge der Zylinderlinse 9 eine
streifige Struktur. Sie werden durch die optische Bewegungseinheit 8, die
als rotierende, planparallele Platte mit konstantem Anstellwinkel oder als rotierendes
Umkehrprisma ausgebildet sein kann, quer zur Brennlinie der Zylinderlinse
9 relativ zu den Photozellen 11, 12 bewegt. Das auf der Photozelle
12 erzeugte Bild ist mit einer kleinen Blendenzahl entstanden, die durch die Eintrittspupille
der Kamerablende 4 bestimmt ist. Das auf die Photozelle 11 fallende Bild
dagegen beruht auf einer großen Blendenzahl, die durch die kleine öffnungspupille
der Referenzblende 13 festgelegt ist. Die Drennweite ist für beide Bilder
die gleiche, da der optische Abstand zwischen dem Objektiv 1 und den Photozellen
gleich groß ist.
-
Durch die Bewegungseinheit 8 werden die Bilder relativ zu den
Photozellen 11, 12 quer zur Brennlinie der Zylinderlinse 9 bewegt.
Dabei werden die Bilder punktweise abgetastet. Die Punktgröße ergibt sich durch
die Flächenbegrenzung der Photozellen und die Brennweite der Zylinderlinse
9. Durch die Anordnung der Photozellen und der übrigen Teile der Vorrichtung
ist sichergestellt, daß die Photozellen immer gleichzeitig solche Bildpunkte abtasten,
die ein und demselben Objektpunkt entsprechen.
-
Durch die im Bild enthaltenen Kontraste entstehen in den Photozellen
Wechselströme. Je schärfer das abgetastete Bild ist, uni so mehr sind die beiden
Photoströme in Amplitude und Phase gleich. Solange das Objektiv 1 nicht fokussiert
ist, wird das auf der Photozelle 12 entworfene Bild im Vergleich zu dem auf der
Photozelle 11 aufgefangenen Bild unscharf
sein, da ersteres
mit der kleineren und letzteres mit der weit größeren Blendenzahl erzeugt wurde.
-
Die von den Photozellen 11, 12 ausgehenden Wechselströme werden
im Differenzglied 14 verglichen. Das Differenzglied gibt ein der zwischen den Wechselströmen
festgestellten Differen7 entsprechendes Signal auf den Verstärker 15, dei'
dieses auf den Operator 16 weitergibt. Der Operator 16 dient zur Empfindlichkeitssteigerung.
Im Gleichrichter 17 wird das Signal gleichgerichtet und schaltet das Relais
18. Dieses steuert den Fokussiennotor 6 und damit die Verstellung
des Objektivs 1.
-
Die Anordnung ist so gewählt, daß der Motor 6 so lange eingeschaltet
ist, als die Differenz zwischen den Photoströmen der Photozellen 11 und 12
kein Minimum erreicht hat bzw. zu Null geworden ist. Ein völliges Verschwinden der
Differenz der Photoströme bei gleichscharfen Bildern auf den Photozellen
11 und 12 läßt sich erreichen, wenn der durch die unterschiedlich großen
Blendenöffnungen immer gegebene Gesamthelligkeitsunterschied an den Photozellen
11 und 12 durch elektrische Mittel, beispielsweise durch dem Differenzglied
14 vorgeschaltete Widerstände oder durch optische Mittel, ausgeglichen wird.
-
Der Motor 6 kann als Reversiermotor ausgebildet sein, der das
Objektiv 1 über einen begrenzten Weg hin- und herbewegt. Er kann aber auch
auf positive oder negative Differenzen zwischen den Photoströmen ansprechen und
das Objektiv 1 von vornherein in der einer Vergrößerung der Schärfe an der
Zelle 12 entsprechenden Richtung vorstellen.
-
Sobald die Bilder an den Zellen 11 und 12 gleich scharf sind,
ist das Objektiv 1 fokussiert. Der Springspiegel 7 wird nach oben
verschwenkt, so daß durch Betätigung des Verschlusses 3 ein scharfes Bild
auf dem Film 2 erzeugt werden kann.
-
Die F 1 g. 2 zeigt eine Kamera, in welche eine Vorrichtung
nach F i g. 1 eingebaut ist. Die entsprechenden Teile sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen, so daß eine erneute Beschreibung dieser Teile hier nicht erforderlich
ist.
-
Die Kamera besitzt ein Gehäuse 31, in welches eine Sucheranordnung
32 eingebaut ist. Unterhalb letzterer befindet sich die optische Achse
0 der Kamera, in der das aus mehreren, beispielsweise zwei Linsen bestehende
und in einem Objektivfassungskörper 33
gehaltene Objektiv 1 sowie der
Film 2 angeordnet sind. Im Ojektivfassungskörper 1 befinden sich ferner die
Blende 4 und der Verschluß 3. Der Springspiegel 7
deckt in seiner in
ausgezogenen Linien dargestellten Einstellage zusammen mit einem Gehäusewandteil
31 a den Film 2 ab, so daß der Verschluß 3 zum Einstellen
des Objektivs 1 offenbleiben kann. In Aufnahmestellung nimmt der Springspiegel
die in gestrichelten Linien gezeichnete Lage ein.
-
Zum Einstellen verschiebt der Fokussiermotor 6
über das als
Schneckenrad ausgebildete Getriebe 5
den Objektivfassungskörper
33, der ein mit dem Schneckenrad zusammenwirkendes Gewinde 34 besitzt.
-
Die optische Bewegungseinheit 8 ist als schrägliegende planparallele
Platte ausgebildet, die in einer rohrförmigen Fassung 35 sitzt. Diese ist
in Kugellagern 36 gehalten und von einem Motor 37 aus zur Drehung
antreibbar.
-
Die Zylinderhülse 9, der optische Teiler 10, die Referenzblende
13 und die beiden Photozellen 11 und 12 befinden sich in einem gemeinsamen
Gehäuse 38.
Wie die F i g. 2 zeigt, lassen sich alle Teile der Fokussiervorrichtung
auf kleinem Raum im Kameragehäuse 31 unterbringen.
-
In F i g. 3 ist ein gegenüber den F i g. 1 und 2 geändertes
Ausführungsbeispiel gezeigt. Mit der Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 übereinstimmende
Teile sind mit gleichen, jedoch hochgestrichenen Bezugszeichen versehen. Abweichend
von der Vorrichtung nach F i g. 1 wird bei derjenigen nach F i
g. 3 die größere Blendenzahl bei dem auf der Photozelle 11'
erzeugten
Bild durch einen Polarisationsfilter 20 in Zusammenwirken mit einem Polarisationsanalysator
21 erzielt. Der Polarisationsfilter 20 enthält in der Mitte ein Plättchen
23, das die Polarisationsebene des durch das Objektiv l' eindringenden
Lichtes dreht oder linearpolarisiertes Licht in zirkular oder elliptisch polarisiertes
Licht umwandelt. Der Durchmesser d' des Plättehens 23 entspricht dem
Ouerschnitt d
der Referenzblende 13 in F i g. 1. Der Polarisationsanalysator
21 ist gegenüber dem Polarisationsfilter 20, 23 um 90' verdreht und
läßt nur das durch die öffnung d bestimmte Bündel durch. Auf die Photozelle
11' kann daher nur Licht auftreffen, das das Plättchen 23 durchsetzt
hat. Vor dem Polarisationsanalysator 21 liegt im Weg des Nebenstrahlenganges
NS' ein optischer Teiler 24, der die Hälfte des den gesamten Polarisationsfilter
20 durchsetzenden Lichtes in Richtung des Bildstrahlenganges BS2' zur Photozelle
1V
umlenkt. Die Blendenzahl des auf dieser entworfenen Bildes ist also ausschließlich
durch den Durchmesser D', der vor dem Objektiv l' angeordneten Blende
4' bestimmt.
-
An Stelle des Springspiegels 7 der Vorrichtung nach F i
g. 1 ist bei der Vorrichtung nach F i g. 3 vor dem optischen Teiler
24 ein weiterer optischer Teiler 25
angeordnet, der den Hauptstrahlengang
HS' zum Verschluß 3' und zum Film 2' umlenkt.
-
Um die Abtastbewegung zu erhalten, sind an Stelle der Bewegungseinheit
8 der Vorrichtung nach F i g. 1
bei derjenigen nach F i g. 3
Spaltscheiben 26 und 27
vorgesehen, die mit je einem schmalen
Spalt vor den Photozellen 11' und 12' verschoben werden können. Zum Verschieben
dienen Antriebsnocken 28 und 29,
die von einem Abtastmotor
30 aus gemeinsam und synchron antreibbar sind. Die Spalte in den Spaltscheiben
26 und 27 wandern dadurch synchron und in gleicher Richtung vor den
Photozellen 11' und 12', so daß immer gleiche Stellen der Bilder abgetastet
werden.
-
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach F i g. 3
stimmt mit derjenigen
nach F i g. 1 überein. Es ist lediglich die Wirkung der Referenzblende
13 durch das Zusammenwirken des Polarisationsfilters 20, 23
mit dem
Polarisationsanalysator 21 ersetzt; an die Stelle der Bewegungseinheit
8 treten die beweglichen Spaltscheiben 26, 27; und der Springspiegel
7 ist gegen den optischen Teiler 25 ausgetauscht. Eine spezielle Beschreibung
der Wirkungsweise der Vorrichtung nach F i g. 3 erübrigt sich daher.
-
Die Erfindung ist nicht auf die gezeichneten Ausführungsbeispiele
beschränkt.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich selbstverständlich auch auf
andere optische Geräte als Kameras anwenden. Es eignet sich zwar vorzugsweise für
solche optischen Geräte, die auf Objekte mit unbekannter räumlicher Verteilung scharf
einzustellen sind, doch läßt sich das Prinzip auch zur Scharfeinstellung auf nur
in einer Ebene liegende Objekte anwenden.
Die beiden charakteristischsten
Vertreter der erwähnten Gerätaattungen sind die photographische Steh- oder Laufbildkamera
einerseits und der Steh-und Laufbildprojektor andererseits.
-
Bei den beiden beschriebenen Vorrichtungen werden die abzutastenden
Bilder gleichzeitig erzeugt. Es ist aber auch möglich, die Bilder nacheinander dadurch
zu erzeugen, daß in den die Bilder entwerfenden Strahlengang eine Referenzblende
oder ein gleichwertiges optisches Element in periodischen Abständen eingeschaltet
wird. Ein einziges lichtelektrisches Element tastet dann zeitlich nacheinander die
Bilder so ab, daß einmal bei eingeschalteter und einmal bei aus-eschalteter Referenzblende
abgetastet wird. Zwisehen den dadurch entstehenden Wechselströmen ergibt sich eine
Phasenverschiebung, die durch ein Phasenschiebeglied ausgeglichen werden kann. Zwischen
das lichtelektrische Element und den Differenzbilder muß in diesem Fall ein Wechselschalter
eingeschoben werden, der die von den einander folgenden Bildern ausgehenden Wechselströme
abwechselnd auf verschiedene Leitungen gibt. Dieses Verfahren kann zu einer einfacheren
Vorrichtung führen. Es eignet sich jedoch nur für solche Geräte, die während ihrer
Einstellung sich relativ zu dem anzuvisierenden Objekt nicht bewegen.
-
Anstatt den die beiden Bilder erzeuoenden Strahlengang aus dem Strahlengang
des zu fokussierenden Objektivs auszuspiegeln, ist es auch möglich, eine Einstell-Objektivanordnung
mit einem eigenen Objek-
tiv vorzusehen, das in seiner Bewegung mit dem Objektiv
des optischen Gerätes gekoppelt ist. Ferner ist eine Zwischenlösung in der Weise
möglich, daß das Bild mit der großen Blendenzahl mit einem besonderen Objektiv entworfen
wird, während das mit der kleineren Blendenzahl vom Objektiv des Gerätes selbst
ausgeht. Auch in diesem Fall müssen die beiden Objektive in ihrer Bewegung miteinander
gekoppelt sein.
-
Zum Abtasten der Bilder ist es auch möglich, die lichtelektrischen
Elemente selbst synchron miteinander zu bewegen. Ferner kann das Abtasten auch auf
elektronischem Weg dadurch erfolgen, daß die lichtelektrischen Elemente als Fernsehaufnahmeröhren
ausgebildet sind.
-
Generell lassen sich als lichtelektrische Elemente nicht nur Photozellen,
sondern auch Transistoren, Dioden, Sperrschichtelemente, Photoleiter, Vakuumzellen
od. dgl. g verwenden.
-
An Stelle eines Springspiegels 7 kann auch ein feststehender
halbdurchlässiger Spiegel verwendet werden. Dadurch läßt sich der Springmechanismus
einsparen.
-
Die Zylinderlinse 9 kann auch eine der Linsen eines am gleichen
Ort befindlichen, mehrere Linsen umfassenden Hilfsobjektivs sein.
-
Es ist darauf hinzuweisen, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht
nur dann anwendbar ist, wenn die Bilder durch sichtbares Licht entworfen werden.
Es kommt vielmehr jede beliebige eIektromagnetische t3
Strahlung in Frage.
-
Die unterschiedliche Blendenzahl für die beiden Bilder braucht nicht
unbedingt durch abweichende Öffnungszeiten erzeugt zu werden. Verschiedene Blendenzahlen
ergeben sich vielmehr auch dann, wenn die Brennweiten beim Erzeugen der Bilder ungleich
sind.
-
Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß die Einstellgenauigkeit um
so größer gemacht werden kann, je
größer der Unterschied zwischen den Blendenzahlen
ist. Zu Einstellzwecken sollte die Blende 4, 4' daher immer ihre größte öffnung
haben, was z. B. durch eine Springblende erreicht werden kann.