DE3239615A1 - Anordnung zum feststellen eines abstands zu einem objekt - Google Patents

Description

Ο:·'·.. Ί f:. X"*': 3 23961 S

Beschreibung

Anordnung zum Feststellen eines Abstands zu einem Objekt ___ ^

Die Erfindung bezieht sich generell auf eine Anordnung zum Feststellet! eines Abstands zu einem Objekt und insbesondere auf eine neue Anordnung zum Ermitteln eines Abstands zu einem Objekt mit hoher Feststellgenauigkeit, wobei die betreffende Anordnung einen Abstand zu einem Objekt dadurch feststellen kann, daß Licht ausgenutzt wird, welches durch ein optisches Aufnahmesystera hindurchtritt, wodurch keinerlei Veranlassung zu einer Parallaxe gegeben ist. Die dabei verwendete Anordnung weist darüber hinaus keine beweglichen Teile auf und stellt somit eine einfache mechanische Anordnung und Struktur dar, so daß die betreffende Anordnung ohne weiteres kompakt ausgebildet werden kann und der Lei~ stungsverbrauch in der betreffenden Anordnung sehr gering ist.

Kurzlich sind verschiedene Autofokussierungskameras entwickelt worden, die automatisch den Abstand zu einem Objekt ermitteln können. Als eine Kamera derartiger Kameras ist eine Autofocus-Kamera vom Ultraschalltyp bekannt. Bei der Autofocus-Kamera vom Ultraschalltyp wird dann, wenn deren Verschluß ausgelöst ist, eine Ultraschallwelle an ein Objekt von der Innenseite der Kamera aus abgegeben, und dann empfängt die Kamera die von dem Objekt reflektierte Ultraschallwelle, wodurch die Zeitspanne ermittelt wird, welche die Ultraschallwelle von ihrer Aussendung von der Kamera bis zu ihrer

BAD ORIGINAL

Rückkehr zu der Kamera benötigt, um den Abstand zwischen der Kamera und dem Objekt zu messen. Sodann wird eine in der Kamera enthaltene bzw. eingebaute Aufnahmelinse bzw. ein Aufnahmeobjektiv in geeigneter Weise auf das Ergebnis der Bestimmung des Abstands hin bewegt, um den Brennpunkt automatisch auf den richtigen Schärfepunkt einzustellen. Eine derartige Autofocus-Kamera vom Ultraschalltpy weist einen Vorteil insofern auf, als die Genauigkeit der Ermittlung des Abstands zum Objekt von der Kamera nicht abhängig ist von der Helligkeit und vom Kontrast des Objekts. Es ist jedoch ein fataler Mangel insofern vorhanden, als unterschiedlich gemessene Ergebnisse in den Fällen hervorgerufen werden, daß das Objekt mittels der Kamera von der Vorderseite und von der Schrägseite her aufgenommen wird, und außerdem in dem Fall, daß das Objekt durch ein Fenster aufgenommen wird. Dabei kann der Abstand zu dem Objekt nicht ermittelt werden, sondern es wird lediglich der Abstand zu dem Fenster ermittelt.

Als weiterer Typ einer Autofocus-Kamera ist eine Kamera vom sogenannten Triangulationstyp bekannt. Die Autofocus-Kamera dieser Art umfaßt generell einen feststehenden Spiegel und einen bewegbaren Spiegel, der in Kupplung mit dem Aufnahmeobjektiv betätigt wird, welches mit dem Spiegel in der Kamera enthalten ist. Bei der betreffenden Kamera sind der feststehende Spiegel und der bewegliche Spiegel so angeordnet, daß ein Licht von der Vorderseite der Kamera her auf zwei Flächen eines Prismas reflektiert wird, die rechtwinklig zueinander stehen, wobei die Lichtstrahlen von dem feststehenden Spiegel und von dem beweglichen Spiegel durch das Prisma reflektiert und dem Lichtaufnahmeschirm eines Lientempfangers zugeführt werden. Sodann wird die Positionsbeziehung zwischen dem Bild des Objekts von dem feststehenden Spiegel und dem Bild des Objekts von dem beweglichen

Spiegel - die beiden Bilder sind auf den Lichtaufnahmeschirm des Lichtempfängers projiziert, - ermittelt, und der bewegliche Spiegel wird drehbar oder schräg in Zuordnung zu dem Ergebnis der Feststellung· derart bewegt, daß die Positionsbeziehung zwischen den betreffenden Bildern eine beistimmte Beziehung wird, indem das Aufnahmeobjektiv entsprechend der Bewegung des beweglichen Spiegels nach vorn und hinten bewegt wird, womit der Brennpunkt in den Zustand der richtigen Schärfe gebracht wird. Venn bei einer solchen Autofocus-Kamera das Objekt von vorn oder von einer schrägen Richtung her aufgenommen wird, dann kann der Brennpunkt zu allen Zeiten in den Zustand der richtigen Schärfe gebracht werden. Venn das Objekt durch das Fenster hindurch aufgenommen wird, tritt überdies keine Schwierigkeit auf. Da das Bild des Objekts, welches durch das Aufnahmeobjektiv hindurchtritt, bei der Autofocus-Kamera des bekannten Triangulationstyps im Brennpunkt, beispielsweise eines Films positioniert ist, nämlich auf °-e^r Grundlage der Ergebnisse der Ermittlung des Abstands zwischen dem Objekt und der Kamera, und zwar gemessen durch ein optisches Entfernungsmeßsystem, welches von dem. Aufnähmeobjektiν gesondert vorgesehen bzw. angeordnet ist, wird dabei jedoch eine Parallaxe auftreten. Damit ist diese Kamera ziemlich ungeeignet, und zwar speziell bei Verwendung einer Zoom- bzw. Gummilinse. Darüber hinaus bringt diese Kamera auch ein Problem insoweit mit sich, als ein Spezialmotor erforderlich ist, um den beweglichen Spiegel anzutreiben. Im Falle einer Standbildkamera kann, nebenbei bemerkt, bei effektiver Ausnutzung einer Feder oder dergl. cer bewegbare Spie-. gel irgendwie angetrieben werden. Im Falle einer Kamera für die Aufnahme von bewegten Szenen bzw. für Trickaufnahmen ist der Motor in dem Fall, daß die Lage des Brennpunkts stets verändert wird, unerläßlich für den Antrieb des beweglichen Spiegels, was somit zu Problemen

ORlQlHAL

■- 8 - -

hinsichtlich der Störung, des Anstiegs des Leistungsverbrauchs, einer größeren Anordnung, hinsichtlich der Steigerung der Kosten usw. führt, d«h. zu Problemen, die nicht vernachlässigt werden können.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine neue Anordnung zum Feststellen eines Abetands zu einem Objekt zu schaffen, wobei diese Anordnung die vorstehend aufgezeigten, der herkömmlichen Anordnung anhaftenden IQ Mängel beseitigen soll.

Darüber hinaus soll eine Anordnung zum Feststellen eines Abstands zu einem Objekt geschaffen werden, wobei diese Anordnung einen Abstand zu einem Objekt mit hoher Genauigkeit ermitteln können soll.

Ferner soll eine Anordnung zum Feststellen eines Abstands zu einem Objekt geschaffen werden, die einen Abstand zu einem Objekt präzise durch Ausnutzen eines Lichtes ermitteln können soll, welches durch ein optisches Aufnahmeobjektivsystem hindurchtritt, wodurch keine Parallaxe hervorgerufen wird.

Außerdem soll eine Anordnung zum Feststellen eines Abstands zu einem Objekt geschaffen werden, die keine beweglichen Objektivteile umfaßt und bei der die mechanische Anordnung und Struktur einfach sein sollen, damit die Anordnung ohne weiteres in kompakter Größe ausgeführt werden kann.

Ferner soll eine Anordnung zum Feststellen eines Abstands zu einem Objekt geschaffen werden, deren Leistungsverb rauch ziemlich herabgesetzt Lst.

Schließlich soll eine Anordnung zum Feststellen eines Abstands zu einem Objekt geschaffen werden, die beson-

fi

PD

ders geeignet ist für die Verwendung in Verbindung mit einer Videokamera und einer 8-mm-Kamera.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Anordnung zum Feststellen eines Abstands zu einem Objekt vorgesehen, wobei diese Anordnung folgende Merkmale aufweist: a) ein Aufnahmeobjektiv sammelt Licht von einem Objekt;

b) eine erste Objektiveinrichtung formt das Licht, welches von dem Objekt herstammt und durch das Aufnahmeobjektiv getreten ist, zu einem parallelen Lichtbündel, wenn das Objekt im Brennpunkt des Aufnahmeobjektivs positioniert ist»

c) eine zweite Objektiveinrichtung fokussiert das durch die erste Objektiveinrichtung hindurchtretende bzw. hindurchgetretene Licht}

d) eine LichtfOststelleinrichtung nimmt das durch die zweite Objektiveinrichtung hindurchtretende bzw. hindurchgetretene Licht auf;

e) eine Trenneinrichtung trennt das Licht von der ersten Objektiveinrichtung in zumindest zwei Lichtbündel auf, die rechtwinklig zu der optischen Achse der zweiten Objektivanordnung miteinander verschoben werden;

f) eine Detektoreinrichtung ermittelt die Verschiebung der Vielfachbilder auf der Lichtaufnahmeeinrichtung, auf der die Vielfaehbilder durch die von der Trenneinrichtung her getx"ennten Lichtbündel hervorgerufen werden, und zwar für den Fall, daß das Objekt nicht im Brennpunkt des AufnahmeObjektivs liegt, wobei ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches sich mit der Entfernung zu dem Objekt ändert,

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

WkO

-i

^sr\ Ί :

-ιοί Fig. 1Α bis ID zeigen schematische Diagramme, die für die Erläuterung eines bei der Erfindung genutzten optischen Prinzips von Nutzen sind.

Fig, 2A bis 2C zeigen schematische Diagramme, die zur Erläuterung eines Prinzips einer Lichtverschiebungseinrichtung herangezogen werden, mit der Licht rechtwinklig zur optischen Achse eines Objektivs mittels eines Spiegels verschoben wird, wobei dieses Prinzip bei einem Teil der Ausführungsformen einer Anordnung gemäß der Erfindung benutzt wird,

Fig. 3 zeigt in einem schematischen Diagramm eine Gesamtanordnung eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung zur Feststellung eines Abetands zu einem Objekt gemäß der Erfindung.

Fig. 4a zeigt in einer Frontansicht einen gemäß der Erfindung verwendeten Fotosensor oder Fotodetektor, der sich in dem Zustand befindet, in welchem ein Objekt genau im Brennpunkt positioniert ist.

Fig. 4B und kC veranschaulichen in Frontansichten die Anordnung gemäß Fig. kA, allereings in dem Zustand, in welchem das Objekt nicht genau im Brennpunkt positioniert ist.

Fig. 5 zeigt in einem schematischen Diagramm ein modifiziertes Ausführungsbeispiel eines zweiten optischen Systems und eines Fotoc'etektors einer Anordnung gemäß der Erfindung.

Fig. 6 zeigt in einem schematischen Diagramm ein weiteres modifiziertes Ausführungsbeispiel eines zweiten optischen Systems und eines Fotodetektors einer Anordnung gemäß der Erfindung, Fig. 7 zeigt in einer Seitenansicht schematisch eine Gesamtanordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Anordnung gemäß der Erfindung,

BAD ORIGINAL

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht derselben Anordnung.
Pig, 9 zeigt in einer Perspektivansichi ein Ausführungsbeispiel eines Stufenspiegels, der bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß
Fig. 7 und 8 verwendet wird.

Fig. 1OA zeigt eine Vorderansicht eines Fotodetektors,
der bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird und der sich in dem Zustand befindet, in welchem das Objekt präzis im Brenn-. punkt liegt.

Fig. 1OB und TOC zeigen in entsprechenden Vorderansichten den Fotodetektor in dem Zustand, in welchem das Objekt nicht genau im·Brennpunkt positioniert ist.

Fig. 11 zeigt in einem schematischen Diagramm ein drittes Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemäß
der Erfindung.

Fig. 12 bis 14 veranschaulichen in Diagrammen modifizierte Ausführungsformen, bei denen eine Anordnung gemäß der Erfindung anwendbar ist.

Fig· 15 veranschaulicht in einem Diagramm schematisch

eine Gesamtanordnung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Anordnung gemäß der Erfindung. Fig. 16 zeigt in einem vergrößerten Diagramm eine Struktür einer Facettenaugenlinse und eines Bildfeststellteiles, welches mit der betreffenden Linse bei dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 15 verwendet wird.

Fig. I7A. und 17B zeigen in vergrößerten Diagrammen eine Art und Weise, wie Licht in dieselbe Facetten-

augenlLnse und die Bildfeststellteile im Zustand der Defokussierung eingeführt werden.
Fig. 18 zeigt in einem charakteristischen Kurvendiagramm ein Ausgangs signal eines Lichtaufnahtnee lernen t
oder eines Lichtfeststellelements.

- 12 -

Im folgenden worden die bevorzugten AußfUhrungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Dabei werden nachfolgend ein optisches Prinzip, welches die vorliegende Erfindung ausnutzt, beschrieben, und danach werden Ausführungsbei— spiele einer Anordnung zum Feststellen eines Abstände zu einem Objekt gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. TA bis ID ein optisches Prinzip beschrieben werden, welches von der Erfindung benutzt wird.

In Fig. IA bis 1D ist jeweils in einem Diagramm schematisch die Lage eines von einem Objekt Ob abgegebenen Lichtes in dem Zustand veranschaulicht, in welchem Konvexlinsen LI und L2 mit derselben Brennweite f 1 und f2 parallel zueinander und in einem Abstand D voneinander entfernt angeordnet sind, der gleich der Brennweite fi oder f2 ist, wobei mit H1-HI· die Hauptebene der Konvexlinse L1 auf der Seite des Objekts Ob und mit H2-H2» die Hauptebene der Konvexlinse L2 auf der Seite eines Bildes Im bezeichnet sind. Mit 0-0 ist die optische Achse der Konvexlinsen LI und L2 bezeichnet.

Wie in Fig. 1A gezeigt, werden dann, wenn das Objekt Ob mit einer Höhe h im Brennpunkt P^₁ der Konvexlinse L1 positioniert ist, die von einem bestimmten Punkt des Objekts Ob an die Linse L1 abgegebenen Lichtstrahlen parallel innerhalb eines Bereiches TD zwischen den beid_en Konvexlinsen L1 und L2 gemacht. Genauer gesagt heißt dies, daß die Lichtstrahlen, die von dem unteren Ende des Objekts Ob abgegeben werden, welches in dem Brennpunkt P^- der Konvexlinse L1 positioniert ist, vorverschoben sind, wie dies durch einen einzelnen Pfeil ver- anschaulicht ist, und zu Lichtbündeln gemacht werden, die parallel zur optischen Achse 0-0 der beiden lonvex-

BAD ORIGINAL

- 1 3-

linsen L1 und L2 im Bereich TD zwischen den beiden Konvexlinsen L1 und L2 veriaufen. Sodann treten die betreffenden Lichtstrahlen durch die Linse L2 hindurch, um im Brennpunkt P^o der Linse L2 gesammelt zu werden 5 oder dort zu konvergieren. Demgegenüber sind die von einer oberen Si eile Su des Objektv Ob ausgehenden Lichtstrahlen vorverschoben, wie dies durch einen Doppelpfeil veranschaulichi ist. Diese Lichtstrahlen werden dann zu einem parallelen Lichtbündel in dem Bereich TD, welches sich nach unten vorbewegt, wie dies in der betreffenden Figur für den Pail veranschaulicht ist, daß das betreffende Lieht weitergeleitet wird. Nach Durchtritt durch die Konvexlinse L2 konvergiert das parallele Lichtbündel *in einem Punkt Su^f, der niedriger ist als der Brennpunkt Ρ,ρρ der Konvexlinse L2, und zwar um den Betrag der Höhe h des Objekts Ob. Obwohl in Fig. IA lediglich die Lage bzw, die Orte der Liefetstrahlen vom unteren Ende des Objekts Ob und der Spitze des betreffenden Objekts veranschaulicht sind, und zwar für den Fall, daß Uberhaupt Lieht auftritt, werden diese Lichtstrahlen, solange sie von dem einen Punkt des Objekts Ob abgegeben werden, durch die Linse L1 hindurchgeleitet, werden dann zu dem parallelen Lichtbündel im Bereich TD und werden dann an einem Punkt konvergiert, der um die Brennweite f2 von der Linse L2 entfernt ist. Demgemäß erscheint das Bild Im des Objekts Ob an der Stelle, die um die Brennweite £2 von der Linse L2 entfernt ist.

Darüber hinaus werden beispielsweise, wie dies in Fig, IB und IC durch vollausgezogene Linien Veranschaulicht ist, in dem Fall, daß das Objekt Ob von dem Brennpunkt P_f1 der Linse L1 weiter entfernt positioniert ist, die von den betreffenden Punkten des Objekts Ob an die Linse L1 abgegebenen Lichtstrahlen in geeigneter Weise konvergiert, weshalb sie nicht zu parallelen LichtbundeIn im Bereich TD zwischen den Linsen L1 und L2 werden. Nach

ORIGINAL

.X\:323961€

- 14 -

Hindurchtreten durch die Linse L2 werden die Lichtbündel an den Positionen nahe der Linse L2 konvergiert anstatt im Brennpunkt Ρ~_ο der Linse L2", nämlich vor dem Brennpunkt Pf₂*

Wie in Fig. 1D durch eine vollausgezogene Linie veranschaulicht, werden in dem Fall, daß das Objekt Ob an der Stelle positioniert ist, die näher bei der Linse L1 als beim Brennpunkt P-... der Linse Li liegt, die von den betreffenden Punkten des Objekts Ob zu der Linse LI hin abgegebenen Lichtstrahlen wahrscheinlich im Bereich TD zwischen den Linsen L1 und L2 divergieren, weshalb sie nicht zu den parallelen Lichtbündeln werden. Nach Hindurchtreten durch die Linse bzw. das Objektiv L2 werden die Lichtbündel an der Stelle konvergieren, die weiter zurückliegt als der Brennpunkt P.p der Linse L2, nämlich hinter dem Brennpunkt P^₂.

Wenn die Lichtbündel rechtwinklig zu der optischen Achse 0-0 in dem Bereich TD verschoben werden, in welchem die Lichtstrahlen von dem Objekt Ob zu den parallelen Lichtbündeln im Zustand del* richtigen Schärfe werden, dann werden die Lichtbündel zu folgenden Lichtbündeln. Wenn das Objekt Ob im Brennpunkt P-... der Linse bzw. des Objektivs LI positioniert ist, werden zunächst die von den entsprechenden Punkten des Objekts Ob abgegebenen Lichtstrahlen zu den parallelen Lichtbündeln in dem zuvor erwähnten Bereich TD. Demgemäß wird sogar dann, wenn die entsprechenden parallelen Lichtbündel in der Richtung rechtwinklig zu der optischen Achse 0-0 verschoben werden, Iceine Änderung in der Position der betreffenden Punkte hinter der Linse L2 auftreten, wo die Lic htbündel konvergieren. Demgemäß wird sich die Lage des Bildes Im insgesamt nicht ändern.

Wenn, wie dies in Fig. 1C und 1D veranschaulicht ist,

- .15 -

das Objekt Ob sich in_der Position befändet, die vom Brennpunkt P„- der Linse L1 verschoben ist, oder im Zustand der Defokussierung sich befindet, werden die Lichtstrahlen von den entsprechenden Punkten des Objekts Ob nicht zu den parallelen Lichtbündeln in dem Bereich TD. Wenn die entsprechenden Lichtbündel, deren jedes kein paralleles Lichtbündel ist, rechtwinklig zu der optischen Achse 0-0 verschoben werden (wobei P einen Verschiebungsbetrag angibt), dann werden die Lichtbündel an verschiedenen Punkten in der Ebene rechtwinklig zu der optischen Achse 0-0 hinter der Linse L2 konvergieren. Praktisch ausgedrückt, heißt dies, wie dies Fig. 1C veranschaulicht, daß dann, wenn das Objekt Ob sich in der Position hinter dem Brennpunkt (einfach als "Überfokus" bezeichnet) befindet, die entsprechenden Punkte, an denen die Lichtbündel zu konvergieren haben bzw. sind, nahe der optischen Achse 0-0 abweichen, so daß die Höhe B des Bildes Im herabgesetzt ist. Demgegenüber wird in dem Fall, wie dies Fig. 1D veranschaulicht, daß das Objekt Ob sich in der Position vor dem Brennpunkt befindet (in entsprechender Veise nachstehend einfach als "TJnterf okus" bezeichnet), die Höhe B des Bildes Im zunehmen, wie dies in der betreffenden Figur veranschaulicht ist. Als Änderungsbetrag AB der Höhe B des Bildes Im läßt sich durch die nachfolgende Gleichung der Änderungsbetrag ΔB angeben, der im Verhältnis zu einem Versehiebungsbetrag SZ zwischen der Position, an der das Bild Im gebildet wird, und dem Brennpunkt P der Linse L2 steht:

30

ΔΒ = J-Af 2.

Wie oben beschrieben, sind im Zustand der Defokussierung;, wenn die Lichtbündel parallel in der Richtung rechtwinklig zu der optischen Achse 0-0 innerhalb des Bereichs TD zwischen den Linsen L1 und L2 verschoben sind, die ent-

BAD ORIGINAL

- 16 -

sprechenden Positionen, in denen die Bilder gebildet werden, in der Ebene rechtwinklig zu der optischen Achse 0-0 verschoben,

Durch effektives Ausnutzen eines derartigen optischen Prinzips stellt die Erfindung eine Anordnung bereit zur Ermittlung eines Abstands zu einem Objekt. Dies beöeutet, daß gemäß der Erfindung auf die Feststellung hin ein Lichtbündel, welches durch dieselbe Stelle der Linse Ll in derselben Richtung hindurchgetreten ist, in eine Vielzahl von Lichtbündeln aufgeteilt wird und daß die aufgeteilten Lichtbündel rechtwinklig zu der optischen Achse 0-0 der Linse L2 verschoben werden, und zwar so, daß sie durch verschiedene Positionen ler Linse L2 hindurchtreten, durch die zumindest im Zustand der Defokussierung Vielfachbilder erzeugt werden können. Sodann wird eine .Positionsbeziehung der Vielfachbilder ermittelt, um festzustellen, wo und wie der Brennpunkt verschoben ist, nämlich ob der Brennpunkt sich im Zustand des Unter-Fokus oder des Über-Fokus befindet, und um den Betrag der Verschiebung festzustellen.

Bei der Erfindung, wie sie oben beschrieben worden ist, ist es erforderlich, durch die Linse L1 hindurchtretende parallele Lichtbündel an derselben Stelle in derselben Richtung in eine Vielzahl von Lichtbündeln zu trennen, wenn der Abstand zum Objekt; ermittelt wird, und die voneinander getrennten Lichtbündel parallel in Bezug auf die Linse L2 so zu verschieben, daß die getrennten Lichtbündel durch verschiedene Stellen der Linse L2 hindurchtreten. Während verschiedene Verfahren betrachtet werden, um den oben geforderten Vorgang auszuführen, wird es als besonders zweckmäßig angesehen, einen Spiegel zu verwenden, weshalb die Ausführungsformen der Erfindung den Spiegel wirksam ausnutzen. Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2A bis 2C ein

ι ^

{ "j; '7

-Πι Prinzip bezüglich Einrichtungen beschrieben werden, mit denen die Lichtbündel unter Verwendung des Spiegels getrennt werden und mit denen die getrennten Lichtbündel parallel in Bezug auf die Linse L2 verschoben werden.

In Fig. 2A bis 2C sind in Diagrammen schematisch der Ort bzw. die Lage des von dem Objekt Ob abgegebenen Lichts i^ß dom Zustand veranschaulicht, daß zwei Linsen LI und L2 mit ihren Hauptebenen-H1-H1' bzw. H2-H2¹ beispielsweise weitgehend rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Ferner ist ein Spiegel M vorgesehen, der das durch die Linse L1 von dem Objekt Ob her abgegebene Licht zu der Linse L2 reflektiert. Der Spiegel ist dabei unter einem Winkel von nahezu k-5 zu jeder der Hauptebenen H1-H1' und H2-H2' der obigen Linsen LI bzw. L2 angeordnet.

Wenn das Objekt Ob im Brennpunkt P_. der Linse L1 positioniert ist, wie dies Fig. 2A veranschaulicht, dann werden die von den entsprechenden Punkten des Objekts Ob ausgehenden und durch die Linse LI hindurchtretenden Lichtstrahlen zu den parallelen Lichtbündeln. Die betreffenden parallelen Lichtbündel werden durch den Spiegel M zta|der Linse L2 hin reflektiert und dann im Brennpunkt P-,- der Linse L2 als Bild Im gesammelt oder konvergiert. Demgemäß ist das Bild Im des Objekts Ob im Brennpunkt Ρ__ der Linse L2 gebildet.

Sogar dann, -wenn die Lage des Spiegels M parallel nach rechts tun einen geeigneten bestimmten Betrag P längs der Richtung der optischen Achse der Linse L1 verschoben wird, wie dies durch eine geetri.ah.elte Linie M¹ in Fig« 2B veranschaulicht 1st, und zwar im Zustand der richtigen Scharfabbildung, werden die von dem Objekt Ob abgegebenen Lichtstrahlen, die durch die Linse L1 hindurchtreten und die dann durch den Spiegel M' zu der

BAD ORIGINAL

Linse L2 hin.reflektiert werden, zu parallelen Lichtbündeln im Bereich zwischen den Linsen L1 und L2, so daß die Positionen, an denen die Lichtbündel gesammt werden, sich insgesamt nicht ändern.
5

Wenn sich das Objekt Ob an der vom Brennpunkt P^₁ der Linse L1 entfernten Position befindet, nämlich hinter dem Brennpunkt P»,, wie dies beispielsweise in Fig. 2C gezeigt ist, dann wird das durch die Linse L1 von den entsprechenden Punkten des Objekts Ob hindurchtretende Licht nicht zu parallelen Lichtbündeln. Wenn der Spiegel M parallel verschoben wird, um den Lichtbündeln zu ermöglichen, parallel verschoben zu werden,wie dies oben beschrieben worden ist, dann sind die Stellen, an denen die Lichtbündel gesammelt werden, in der Ebene rechtwinklig zu der optischen Achse der Linse L2 entsprechend damit verschoben, Die Richtung, in der die obigen Stellen der gesammelten Lichtbündel verschoben sind, werden verschieden sein, und zwar in Abhängigkeit davon, ob das Objekt sich in der Position vor oder hinter dem Brennpunkt befindet, wie dies Pig. 20 veranschaulicht. Darüber hinaus befindet sich der Verschiebungsbetrag ,dB im Verhältnis zu dem Verschiebungsbetrag Δf2 zwischen dem Brennpunkt P!pp der Linse L2 und den konvergierten Punkten bzw. Konvergierungspunkten. Wenn ein Halbspiegel an der Stelle M eingesetzt wird, wie dies durch die vollausgezogene Linie veranschaulicht ist, und wenn ein Vollspiegel an der Stelle M' eingesetzt wird, wie dies durch eine gestrichelte Linie in Fig. 2B und 2C veranschaulicht ist, dann ist es demgemäß möglich» ein Doppelbild zumindest im Zustand der Defokussierung zu erhalten. Das zuvor erwähnte Prinzip wir<I bei den Ausführungsbeispielen einer Anordnung wirksam ausgenutzt, mit der ein Abstand zu einem Objekt gemäß der Erfindung ermittelt wird. Die betreffenden Ausführungsbeispiele werden weiter unten näher beschrieben werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele einer Anordnunggemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

Fig. 3 und Fig. ^A bis 4C zeigen in Diagrammen ein erstes Ausführuncsbeispiel einer Anordnung gemäß der Erfindung, die beispielsweise bei einer Standbildkamera angewandt wird. In Fig. 3 ist mit TL ein Aufnahmeobjektiv bezeichnet, und im Brennpunkt P_. des betreffenden Objektivs bzw. der betreffenden Linse gegenüber einem Objekt ist ein Hauptabbildungsschirm STL gebildet, der durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist und aiif dem ein lichtempfindliches Material, wie ein Film und dergl. (nicht dargestellt) angeordnet ist. Mit HM1 ist ein Halbspiegel bezeichnet, der zwischen dem Aufnahmeobjektiv TL und dem Hauptbild-Abbildungsschirm STL positioniert ist. Die Reflexionsfläche dieses Spiegels bildet einen Winkel von nahezu k% zu der Hauptebene des AufnahmeObjektivs TL. Mit L1 ist ein Objektiv bew.

eine Linse bezeichnet, welches bzw. welche so angeordnet ist, daß die Lichtstrahlen aufgenommen werden, welche durch das Aufnahmeobjektiv TL hindurchtreten und welche durch den Halbspiegel HM1 reflekfciert sind. Die Hauptebene des betreffenden Objektivs bildet dabei einen Winkel von beispielsweise ^5° zti der Reflexionsfläche des Halbspiegels HM1. Dieses Objektiv L1 ist um eine Brennweite f1 von einem Subbildbildungsschirm P_f, , entfernt, der durch den Halbspir.gel IIM1 hervorgerufen wird. Demgemäß werden die duxⁿch das Objektiv Ll hindurchtretenden und von den entsprechenden Punkten des Objekts abgegebenen Lichtbündel zu parallelen Licntbündeln im Zustand der richtigen Schärfe.

Demgemäß wird ein Bereich von dem Objektiv LI bis zu der Seite gegenüber dem Halbspiegel HM1 , nämlich die untere Seite des Objektivs bzw. dei^ Linse LT gemäß

BAD ORIGINAL

Fig. 3 zu einem Bereich TD, in welchem die Lichtstrahlen von den entsprechenden Punkten des Objekts zu parallelen Lichtbündeln im Zustand der richtigen Schärfe werden. Innerhalb des Bereichs TD ist ein Halbspiegel HM2 schräg zur optischen Achse der Linse L1 tauter einem Winkel von beispielsweise im wesentlichen 45 angeordnet, und zwar mit einem geeigneten Abstand von dem Objektiv LI, und ferner ist ein Vollspiegel PM parallel und in Abstand von dem Halbspiegel HM2 angeordnet, und zwar mit einem geeigneten Abstand zur Richtung, in der die Lichtbündel fortschreiten. Infolgedessen wird ein Teil des durch das Objektiv L1 hindurchtretenden Lichts durch den Halbspiogel HM2 reflektiert, und der restliche Teil des Lichts, der durch den Ilalbspiegel HM2 hindurchgetreten ist, wird durch den Vollspiegel FM reflektiert. In diesem Falle werden die reflektierten Lichtstrahlen von dem Ilalbspiegel HM2 und von dem Vollspiegel FM weitgehend parallel zueinander gelegt. Demgemäß stellen der Halbspiegel HM2 und der Vollspiegel FM die Einrichtung 1 dar, welche die durch den Bereich TD hindurchtretenden Lichtbündel in zwei Lichtbündel trennt. Diese Einrichtung 1 wix'd hier zweckmäßigerweise zuweilen als Lichtbündel-Trennexnrichtung bezeichnet.

In Fig. 3 i^i.· mit L2a ein Objektiv bzw. eine Linse bezeichnet , die beispielsweise in ihrer oberen Hälfte die Lichtstrahlen von dem Halbspiegel HM2 aufnimmt. Mit L2b ist ein Objektiv bzw. eine Linse bezeichnet, welche beispielsweise in ihrer unteren Hälfte die Lichtstrahlen von dem Vollspiegel FM aufnimmt. In diesem Falle sind die Linsen L2a und L2b so angeordnet, daß sie einen Winkel von 45 bezüglich des Halbspiegels HM2 und bezüglich des Vollspiegels FM aufweisen. Die Lagebeziehung zwischen den Linsen L2a und L2b und jene zwischen der Linse L1, dem Ilalbspiegel HM2 und dem Vollspiegel FM ist so festgelegt, daß die folgenden Bedingungen er-

340 oft/r?

füllt sind. Dios heißt, daß zur Ex-leichterung des Verständnisses daii durch die optische Achse der Linse L1 hindurchtretende Licht als ein Beispiel erfaßt wird. Ein Teil des durch den Halbspiegel HM2 reflektierten Lichts tritt durch die Linse bzw. das Objektiv L2a an der Stelle hindurch, die um P zu der oberen Richtung von der optischen Achse der Linse L2a gemäß Fig. 3 versetzt ist. Demgegenüber tritt der restliche Teil des Lichts, der durch den Halbspiegel HM2 hindurchgetreten ist und der durch den Vollspiegel FM reflektiert ist, durch die Linse bzw. das Objektiv L2b an der Stelle hindurch, die um P' zu der unteren Richtung von der optischen Achse der Linse L2b gemäß Fig. 3 aus versetzt ist. Dies kann gleich dem Fall betrachtet werden, daß auf die Ermittlung des Abstands von der Kamera bis zum Objekt zwei Linsen bzw. Objektive L2a und L2b angenommen werden, welche eine Linse bzw. ein Objektiv L2 darstellen, wobei das durch die Linse bzw. das Objektiv L1 an dem selben Punkt hindurchtretende Licht in derselben Richtung in die Linse bzw. das Objektiv L2 an Punkten eingeführt wird, die um P+P' voneinander verschieden sind, was zu einem weitgehend ähnlichen bzw. entsprechenden Effekt führt, daß nämlich die Positionsbeziehung zwischen der Linse L2 und dem Spiegel M in Fig. 2A bis 2C rechtwinklig zur optischen Achse der Linse L2 verschoben ist, wie dies zuvor beschrieben worden ist. Der Verschiebungsbetrag P gemäß Fig. 2A bis 2C entspricht beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie dies Fig. zeigt, P+P¹.

In Fig. 3 sind mit PS1 bzw. PS2 Fotodetektoren oder Fotosensoren bezeichnet, die parallel zueinander und um eine Brennweite f_To der Linsen bzw. Objektive L2a

JLr jd

und L2b voneinander entfernt sind. Die Fotodetektoren oder -sensoren PS1 und PS2 sind durch eine ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD), durch einen Licht.soiisor usw.

»AD ORIGINAL

- 22 -

gebildet, in welchem - wie dies in Fig. 4A bis 4C veranschaulicht ist, eine Anzahl von Lichtfeststellelementen oder Aufnahmeelementen 2, 2, ... längs der Versehieberichtung (der vertikalen Richtung bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig.3) der beiden Lichtbündel angeordnet sind, welche durch die Lichtbündel-Trenneinrichtung 1 getrennt werden.

Die Fig. 4A bis kC veranschaulichen in Frontansichten jeweils die Fotodetektoren PS1 und PS2. Im Zustand der richtigen Scharfabbildung liegt eine solche Einstellung vor, daß - wie dies in Fig. 4A veranschaulicht ist die Lichtstrahlen von dem Objekt gesammelt werden, um das Bild auf dem Lichtfeststeil- oder· Aufnahmeschinn des mittleren Lichtaufnahmeelements 2_Q der Fotodetektoren PS1 und PS2 zu bilden.

Zurückkommend auf Fig. 3 sei angemerkt, daß mit COM ein Komparator bezeichnet ist, der die Ausgangssignale der Fotodetektoren PS1 und PS2 vergleicht. Mit PDC ist eine Brennpunkt-Detektorschaltung bezeichnet, welche das Ausgangssignal des !Comparators COM aufnimmt, um den Brennpunkt zu ermitteln.

Bei der in den Zeichnungen dargestellten Anordnung gemäß der Erfindung zum Ermitteln eines Abstands zu einem Objekt werden im Zustand der richtigen Scharfabbilung bei den mittleren Lichtaufnahmegliedern 2- der Fotodetektoren PSI und PS2 die Bilder des Objekts abgebildet, wie dies oben beschrieben worden ist. Im Zustand der Defokussierung werden die durch den Bereich TD, Ln welchem die Lichtbündel-Trenneinrichtung 1 vorgesehen ist, hindurchtretenden Lichtstrahlen von den entsprechenden Punkten des Objekts nicht parallele Lichtbündel sein, sondern vielmehr werden die Lichtbündel dazu neigen, zu konvergieren oder zu divergieren. Obwohl die durch den HaIb-

SAD

- 23 -

spiegel HM2 reflektierten Lichtbündel und die durch, den Spiegel FM reflektierten Lichtbündel in entsprechender Weise durch die Linse L1 hindurchgeleitet werden, treffen die obigen beiden Lichtbündel auf die Linse L2 an den verschiedenen Positionen auf. Die betreffende Linse kann dabei als nahezu eine Linse L1 betrachtet werden, obwohl sie durch zwei physikalisch voneinander unabhängige Linsen bzw. Objektive L2a und L2b gebildet ist. Wie aus dem in Fig. 2A bis 2C gezeigten Prinzip ersichtlich ist, werden somit die Abbildungspositionen des Objekts auf den Fotodetektoren PSI und PS2 verschoben. Überdies werden die durch den Halbspiegel I-IM2 reflektierten Lichtbündel zu der optischen Achse der Linse L2 gemäß Fig. 3 nach oben hin verschoben, während die durch den Spiegel FM reflektierten Lichtstrahlen nach unten zu der optischen Achse der Linse L2 gemäß Fig. 3 hin verschoben werden. Die betreffenden Verschieberichtungen sind dabei entgegengesetzt zueinander. Wie in Fig. kB oder in Fig. kC veranschaulicht, ist demgemäß in dem Fall, daß die Position nach oben verschoben ist, in der das Bild auf dem einen Fotodetektor PS gebildet ist, die Position, in der das Bild auf dem anderen Fotodetektor PS gebildet ist, nach unten verschoben. In welche Position das abgebildete Bild verschoben wird, hängt dann davon ab, ob der Brennpunkt im Unter-Fokus oder im Über-Fokus sich befindet, so daß festgestellt werden kann, ob der Brennpunkt im TJnter-Fokus oder im Über-Fokus sich befindet, indem ermittelt wird, zu welcher der Verschiebungsrichtungen der Bild-Abbildungspositionen gemäß Fig. ^B und 4C die resultierenden Verschiebungsmuster der betreffenden Positionen gehijren. Durch Feststellen der Größe, d.h. um wie weit die Bild-Abbildungsposicion verschoben ist, ist es möglich, den Verschiebungsbetrag des Brennpunkts zu ermitteln. Demgemäß werden die in den entsprechenden Lichtaufnahmegliedern 2, 2, ... akkumulierten Signale in den beiden Fotodetektoren PS1 und -PS2 sequentiell

IAD OBSGiNAL

• ·

• ·

- Zh - ·

verschoben und mittels des !Comparators COM verglichen. Das Ausgangssignal des betreffenden !Comparators wird von der Brennpunkt-Detektorschaltung PDG verarbeitet, um festzustellen, zu welcher der in Fig. hA bis 4C gezeigten Zustände die Positionen der Bild-Formation bzw. -Abbildung gehört. Ferner kann dabei festgestellt werden, ob die Lage der betreffenden Abbildung bei der richtigen Schärfe, beim Unter-Fokus oder beim Über-Fofcus liegt. Da der Verschiebungsbetrag ΔB mehr und mehr zunimmt, wenn die Lichtfeststellelemente 2, 2, ..., bei denen das Bild geformt bzw. abgebildet wird, von den mittleren Lichtfeststellgliedern 2_O entfernt positioniert sind, kann darüber hinaus der Verschiebungsbetrag Δ Β auch durch die Brennpunkt-Detektorschaltung PDC ermittelt werden. Wenn die Aufnahmelinse bzw. das Aufnahmeobjektiv in Abhängigkeit von dem ermittelten Ergebnisssignal bewegt wird, um dem Objekt zu ermöglichen, in eier richtigen Schärfeposition zu sein, wird ein automatischer Fokussierungsbetrieb möglich. Dadurch ist die richtige Scharfeinstellung zu allen Zeiten vorhanden.

Da die Entfernung zwischen den optischen Achsen der beiden Objektive bzw. Linsen L2a und L2b relativ groß ist in der Liehtbündel-Trenneinrichtung 1 t^emäß der in Fig.

dargestellten ersten Ausführungsform, sind zwei Fotodetektoren PSI und PS2 erforderlich. In Fig. 5 ist ein modifiziertes Ausführungsbeispiel des Objektivs bzw. der Linse L2 und des Fotodetektors PS veranschaulicht. Dies bedeutet, daß bei diesem Ausführungsbeispiel jede der Hälften der beiden Objektive bzw. Linsen L2a und L2b, die weitgehend nicht als Objektiv bzw. Linse ausgenutzt sind, beseitigt ist, so daß die Entfernung zwischen den optischen Achsen der Objektive bzw. Linsen L2a und L2b reduziert ist. Die Bildformationen bzw. Abbildungen werden durch die beiden Linsen L2a und L2b auf dem Fotodetektor PS1 vorgenommen. Gemäß einem derart modifizierten

BAD ORiGiNAL

χ Ausführungsbeispiel genügt lediglich ein Fotodetektor PS1 mit derselben Wirkung, so daß die Anzahl der dabei benutzten Einzelteile herabgesetzt werden kann. Die Anordnung kann daher kompakter ausgebildet werden. In diesem Falle sind die optischen Achsen der beiden Objektive bzw. Linsen L2a und L2b nicht parallel zueinander zu legen, sondern die Positionen <ier Bild-Abbildung im Zustand de.r richtigen Scharf abbildung auf dem Fotodetektor .PS1 kann nahe beieinander oder weit voneinander weg vorgenommen werden, und zwar in geeigneter Weise durch Einstellen der beiden optis-chen Achsen zueinander.

Fig. 6 zeigt in einem schematischen Diagramm ein weiteres modifiziertes Ausführungsbeispiel der Linse bzw. des Objektivs L2 und des Fotodetektors PS1. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Toil der durch die Linse bzw. das Objektiv L1 hindurchtretenden Lichtstrahlen zuerst durch einen Vollspiegel FMT zu einem Vollspiegel FM2 hin reflektiert, und das reflektierte Licht wird dann durch den Spiegel FM2 weiter zurückreflektiert (zum rechten Ende gemäß Fig. 6), um durch den oberen Halbteil der Einzellinse L2 gemäß Fig. 6 hindurchzutreten Und dann den Fotodetektor PSl zu erreichen. Darüber hinaus wird der Teil der Lichtstrahlen, der auf einen Vollspiegel FM3 von der Linse bzw. dem Objektiv L1 her auftrifft, durch den Vollspiegel FM3 zu einem Vollspiegel FM4 hin reflektiert, und sodann wird das Licht weiter durch den Vollspiegel FM'i zurückreflektiert, um durch den unteren Halbteil der Linse bzw. des Objektivs L2 hindurchzutreten und dann den Fotodetektor PS1 zu erreichen. Wie oben beschrieben, kann durch die Verwendung von vier Vollspiegeln FMI, FM2, FM3 und FM'l ein Lichbbündel in zwei Lichtbündel aufgeteilt werden, die parallel zueinander verschoben sind bzw. werden.

Diese modifizierten Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 5

und 6 sind geeignet für einen Fall, in welchem es erforderlich ist, die Fotodetektoren PS1 hinter dem Objektiv bzw. der Linse LI anzuordnen, die den Bereich TD bildet, in welchem die von dem Objekt an den entsprechenden Punkten abgegebenen Lichtstrahlen zu parallelen Lichtbündeln im Zustand der richtigen Scharfeinstellung werden.

In Fig. 7 bis 9 und in Fig. 1OA bis 1OC sind Diagramme gezeigt, die jeweils ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Feststellen eines Abstands zu einem Objekt gemäß der Erfindung veranschaulichen.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Stufenspiegel SM als Lichtbündel-Trenneinrichtung 3 für die Trennung de» Lichtbündels verwendet, welches durch die Linse Lt hindurchtritt. Der betreffende Spiegel wird dabei an derselben Stelle und in derselben Richtung auf bzw. für 'lie Ermittlung in bzw. von zwei Lichtbündeln und zum Verschieben der getrennten Lichtbündel parallel zur optischen Achse der Linse L2 verwendet (der Klarheit halber wird nachstehend einfach von einer "Lichtbündel-Treun- und Parallelverschiebungseinrichtung" gesprochen). Der Stufenspiegel SM weist Reflexionsflächen ref1 und ref2 auf, die über einen Stufenteil h in zwei verschiedenen jedoch parallelen Ebenen einander benachbart sind.

Wie in Fig. 9 veranschaulicht, kann dear Stufenspiegel SM ohne weiteres so gebildet werden, daß ein Reflexionsfilm auf einer halben Frontfläche, beispielsweise einer unteren Halbfläche 6 einer transparenten Platte 5 aufgebracht bzw. überzogen wird, die aus Glas oder einem Kunstharz usw. besteht, um die Reflexionsfläche ref2 zu bilden. Ein Reflexionsfilm wird außerdem auf dem anderen Halbteil der Rückseite der transparenten Platte 5 aufgebracht, beispielsweise auf der oberen halben Rückfläche 7, um die Reflexionsfläche ref1 zu bilden. Das durch das

BAD ORIGINAL

' - 27 -

1 Objektiv bzw. die Linse L1 hindurchtretende Licht wird durch die beiden Reflexionsflachen ref1 und ref2 des Stufenspiegels SM zu dem Objektiv bzw. der Linse L2 hin reflektiert.
5

Mit CL ist in den betreffenden Zeichmmgen eine zylindrische Linse von einer Rinnenform bezeichnet, wobei diese Linse auf der £;egenüberliegenden Seite des Stufenspiegels SM in Bezug auf das Objektiv bzw. die Linse L2 angeordnet ist, und zwar im Brennpunkt P_₂ der betreffenden Linse L2. Die zylindrische Linse verläuft dabei in der horizontalen Richtung (d.h. in der Richtung von der Oberfläche des Zeichnungsblatts zur Rückseite gemäß Fig. 7 oder in vertikaler Richtung gemäß Fig. 8), Die zylindrische Linse CL funktioniert in der Weise, daß die in dieser Linse von den Reflexionsflächen ref1 und ref2 her konvergierenden Lichtstrahlen getrennt werden, was die Abbildung zweier gesonderter Bilder auf den Fotodetektoren PS1 und PS2 ermöglicht.

Die Fotodetektoren PS1 und PS2 sind parallel zu der zylindrischen Linse CL so angeordnet, daß sie um die Brennweite f-,_L der zylindrischen Linse CL von deren Rückseite aus entfernt sind. Die Fotodetektoren PS1 und PS2 sind außerdem in vertikaler Richtung derart bzw. in solcher Art und Weise voneinander entfernt, daß ein Abstand SP zwischen den Mitten der entsprechenden Licht'· feststellschirme der betreffenden Detektoren durch folgende Gleichung erfüllt werden kann:

SP = fc * Q/f2 ,

wobei mit Q ein Abstand zwischen der Mitte des durch die Reflexionsfläche ref1 reflektierten Lichtbündels und der Mitte des durch die Reflexionsfläche ref2 reflektierten Lichtbündels im Zustand der richtigen Scharfabbildung bedeutet.

BAD

- 28 -

BoI der Anordnung zum Ermitteln eines Abstands zu einem Objekt gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird von den durch die Linse L1 hindurchtretenden und durch den Stufenspiegel SM reflektierten Lichtstrahlen das durch die Reflexionsfläche refi reflektierte Licht durch den oberen Halbteil der Linse L2 in der zylindri<schen Linse CL gesammelt und durch diese zylindrische Linse CL auf den Fotodetektor PS1 auf der Unterseite projiziert. Demgegenüber wird das durch die Linse L2 hindurchtretende und durch die Reflexionsfläche ref2 reflektierte Licht mittels des unteren Halbteils der Linse L2 in der zylindrischen Linse CL gesammelt und ferner durch diese zylindrische Linse CL auf den Fotodetektor PS2 auf der Oberseite projiziert. Im Zustand der richtigen Scharfabbildung oder dann, wenn die durch die Linse L1 von dem Objekt her in den entsprechenden Teilen hindurchtretenden Lichtstrahlen zu parallelen Lichtbündeln werden, wird das Abbild des Objekts auf den Lichtfeststellgliedern 2_Q gebildet, die in der Mitte der Fotodetektoren PS1 und PS2 angeordnet sind,

wie dies Fig. K)A veranschaulicht. Die beiden Lichtbündel werden um den Betrag P parallel in der vertikalen Richtung entsprechend verschoben, wie dies in Fig. 8 veranschaulicht ist.
25

Demgemäß wird im Unter-Fokus-Zustand oder im Über-Fokus-Zustand, wie dies die Frontansichten dor Fotodetektoren PS1 und PS2 gemäß Fig. 10B bzw. 10G veranschaulichen, die Posl !,Ionen der BiId-Abbildung auf den Foto-Detektoren PS1 und PS2 in der hotizontalen Richtung verschoben. Entsprechend wie beim ersten Ausführungsbeispiel kann dadurch, daß festgestellt wird, welches der Verschiebungsmuster vorliegt, wie sie in Fig. 10B und 10C gezeigt sind, festgestellt werden, daß das Verschiebungsmuster zu dem betreffenden Zeitpunkt zu dem Unter-Fokus-Zustand oder zu dem Über-Fokus-Zustand gehört. Darflber

BAD ORiQINAL

liinaus kann der Verschiebiingsbetrag des Brennpunkts durch den Verschiebimgswert der Position der Bild-Abbildung ermittelt werden. Demgemäß werden in entspreeilender Weise wie bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten ersten Ausfülirungsform die Ausgangssignale von cien Fotodetektoren PS1 und PS2 in geeigneter Weise verarbeitet, um dadurch, die automatische Ez-mittlung des Brennpunkts zu ermöglichen.

Wenn zwei Fotodetektoren PS1 und PS2 zusammen gebildet bzw. angeordnet oder als integrale Detektoren aufgebaut werden, so daß ein einheitlicher Körper gebildet ist, kann überdies die Anzahl der Einzelteile reduziert werden, und die Zusammenbau-Vorgänge können eingeschränkt werden.

Fig. 11 zeigt in einem Diagramm schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Ermittlung eines Abstands zu einem Objekt gemäß der Erfindung. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel wird eine transparente Platte 8 als Lichtbünde1-Trenn- und -Verschiebeeinrichtung verwendet. Die transparente Platte 8 ist unter einem Winkel von beispielsweise 45 in Bezug auf die Hauptebene der Linse L1 angeoi'dnet. Die zu der Linse bzw. dem Objektiv L1 hinzeigende Ebene der betreffenden Platte wirkt dabei als Halbspiegel. Mit L2a ist die Linse bzw. das Objektiv bezeichnet, die bzw. das die Lichtstrahlen aufnimmt, welche durch die transparente Platte 8 reflektiert sind. Mit L2b ist dio Linse bzw. das Objektiv bezeichnet, die bzw. das die Lichtstrahlen aufnimmt-, die gebrochen sind und die durch die transparente Platte 8 hindurchtreten. Die Linse L2a .ist dabei so angeordnet, daß sie dem Licht, welches durch die optische Achse der Linse L1 hindux'chtritt und durch die Reflexionsplatte oder transparente Platte 8 reflektiert wird, ermöglicht, durch die optisehe Achse der betreffenden Platto hindui^clizutreten. Demgegenüber ist die Linse L2b so angeordnet, daß die opi i-

BÄD ORIGINAL

sch«') AcIiMt? mil, Jomvr dor Lineo L1 zu« aminonffillt. Mit 1'S I ist der Fotodetektor bezeichnet, der das durch die Linse L2a hindurch!.!·« Lende Lieht aufnimmt.. Mit PS2 ist, .der Fotodetektor bezeichnet, der das durch die Linse L2b hindurchtretende Licht aufnimmt.

In Übereinstimmung mit der Anordnung gemäß dem dritten AusfiUi ruiiß-fiboispiel wird von den durch die optische Achse dor Linse L1 hindurch tretenden Lichtstrahlen das durch die transparente Platte 8 reflektierte und dann in die Linse L2a eingeführte Licht durch die optische Achse der Linse L2a geführt. Demgegenüber wii'd das durch die transparente Platte 8 gebrochene und dxirch diese hindmrchgeleibete und dann in die Linse L2b eingeführte Licht in diese Linse L2b an den Stellen eingeführt, die von der optischen Achse der Linse L2b entfernt und parallel dass-u vorlaufen. Der Verschiebungsbetrag P dabei wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:

P « _#

COS 11

wobei 11 den Lichteinfallswinkel des etuf die transparente Platte 8 einfallenden Lichts, 12 den Brechungswinkel und el die Dicke der transparenten Platte 8 bedeuten.

Demgemäß sei angenommen, daß zwei Linsen L2a und L2b eine Linse L,? bilden bz\i. darstellen. Sodann kann in derselben Weise betrachtet werden, daß ein Teil der auf die Linse L2 einfallenden Lichtstrahlen um den Verschiebungsbetrag P parallel nennenswert bewegt oder verschoben wird. Wenn das Ausgangssignal, welches von dem Fotodetektor PS1 abgeleitet bzw. gewonnen wird, der das Licht aufnimmt, welches nicht parallel verschoben worden ist, und das Ausgangssignal von dem Fotodetektor PS2, der das parallel verschobene Licht aufnimmt, ermittelt wird, dann kann demgemäß der Abstand zu dem Objekt automatisch

BAD ORiGiNAL

in entsprechender Weise ermii;telt wei'don wie bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen der Erfindung.

In Fig. 12 bis 14 sind in Diagrammen entsprechende Ausführungsformen der Anordnung gemäß der Erfindung dargestellt.

Pig» 12 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Halbprisma HP verwendet wird, um einen Teil der Lichtstrahlen zu gewinnen bzw. abzuleiten, die zu dem Bild-Abbildungsschirm STL von der Aufnahmelinse TL her verlaufen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht die Linse L1 den Lichtstrahlen von den entsprechenden Punkten des Objekts parallel zuToptischen Achse der Linse L1 im Zustand der richtigen Scharfabbildung zu verlaufen, und zwar ähnlich der Fig. 3. Auf der gegenüberliegenden Seit« 1*1 in Bezug auf das Halbprisma HP wind die Lichtbündel-Trenneinrichtung 1 oder die Lichtbündel-Trenn- und Parallelverschiebungseinrichtung 3 usw. angeordnet, und die Linse L2 wird sodann dazu ausgenutzt, ein Abbild auf dem geeigneten Fotodetektor PS zu bilden.

Fig. 13 veranschaulicht die Ausführungsform der Erfindung in Anwendung bei einer Kamera, die eine Zoom- bzw. Gummilinse verwendet. Bei dieser Kamera wirkt im Zustand der richtigen Scharfabbildung der Bereich zwischen einem Zoom-Linsenbereich ZOOM und einem Hilf s lins ent eil RELAY derart, daß die Lichtstrahlen von den entsprechenden Punkten des Objekts zu parallelen Lichtbündeln werden, innerhalb der der Halbspiegel HM angeordnet ist. An der Stelle innerhalb der Bahn, durch die das durch den Halbspiegel HM reflektierte Licht hindurchtritt, isfc die geeignete Lichtbündel-Trenneinrichtung 1 oder dergl. angeordnet, und zwar so, wie sie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen benutzt worden ist. Das Licht von der betreffenden Einrichtung 1 wird mittels

BAD ORIGINAL

der Linse L2 auf dem Fotodetektor PS gesammelt. Das Ausgangssignal des Fotodetektors PS wird durch die Brennpunkt-Detektorschaltung PDC verarbeitet und dann an eine Treiberschaltung DRI abgegeben, welche den Treiber$trom einem Motor M- zuführt, so daß dieser sich im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn auf die Brennpunkterniittlung hin dreht. Dadurch wird der Motor M durch den Treiberstrora im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wodurch eine Fokussierungslinse FL bewegt wird, die innerhalb des Zoom-Linsenteils ZOOM angeordnet' ist. Die betreffende Fokussierungslinse FL wird dabei in die Vorwärtsrichtung oder in die Rückwärtsrichtung bewegt, um den Zustand der richtigen Schürf· einzustellen» Mit TID ist ein Aufnahmeelement oder ein Abbildungselement bezeichnet, wie eine ladungsgekoppelte Einrichtung und dergl..

Fig. 14 zeigt in einem Diagramm scheraatisch eine Kamera, die mit einem optischen Bildsucher ausgestattet ist, bei dem eine Anordnung gemäß der Erfindung angewandt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Teil der Lichtstrahlen, welche durch ein optisches System des optischen Bildsuchers hindurchtreten, der die Linsen LS, L4, L1, L5, L7_f den Halbspiegel HM2 und den Spiegel M-umfaßt, gewonnen, und aus dem betreffenden gewonnenen Licht wird der Brennpunkt ermittelt. Darüber hinaus ist zwischen den Linsen L1 und L5 der Halbspiegel HM2 angeordnet, und an der Stelle, durch die das mit Hilfe des Spiegels HM2 reflektierte Licht hindurchtritt, ist in geeigneter Weise die Lichtbündel-Trenn- und Verschiebeeinrichtung 1 oder die Lichtbündel-Trenn- und Parallelverschiebungseinrichtung 3 vorgesehen.

Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, dessen Kennzeichen in der Detektor anordnung liegt. ·

ί BAD

In Fig. 15 bis 18 sind Diagramme gezeigt", die zur Erläuterung, der oben genannten weiteren AusführungsTorrn der Erfindung herangezogen werden.

In Fig. 15 ist mit ZOOM das Zoom-Linsenteil bezeichnet, dessen Brennweite dadurch verändert werden kann, daß die in diesem Objektiv enthaltene Fokussierungslinse FL nach vorn und nach hinten bewegt wird, was durch einen Schneckentrieb erifolgt, der durch den Motor M gedreht

IQ wird. Mit RELAY ist ein Hilfslinsenglied bezeichnet, durch das das Licht von dem Zoom-Linsenteil ZOOM derart konvergiert wird, daß ein Abbild des Objekts auf dem Aufnahmeelement TID gebildet wird. Das Licht von dem betreffenden Objekt an den entsprechenden Punkten wird zu parallelen Lichtbündeln im Bereich zwischen dem Zoom-Linsenteil ZOOM und dem Zwischenlinsenteil RELAY, und zwar im Zustand der richtigen Sch&rfe. Innerhalb dieses Bereichs ist der Halbspiegel HM1 angeordnet, um einen Teil der Lichtbündel aufzunehmen, die von dem Zoom-Linsenteil ZOOM zu dem Zwischenlinsenteil RELAY hin abgegeben werden, und zwar als Licht für die Feststellung des Brennpunkts. Der. Halbspiogel HM1 ist unter einem ¥inicel von beispielsweise b5° in Bezug auf die optische Achse des Zoom-LinsenteiIs ZOOM angeordnet.

Mit HM2 ist der Halbspiegel bezeichnet, der so angeordnet ist, daß er wirksam das durch den Halbspiegel HM1 reflektierte Licht aufnimmt. Mit FM ist der Vollreflexionsspiegel bezeichnet, der parallel zu dem Halbspiegel HM2 angeordnet ist, um zu ermöglichen, daß das durch den Halbspiegel HM2 hindurchtretende Licht vollständig reflektiert wird. Demgemäß wird das in den Halbspiegel HM2 an der einen Stelle in derselben Richtung eingeführte und dann dadurch reflektierte Licht parallel zu dem Licht ausgerichtet bzw. gemacht, welches durch den Vollref lexions-spiegel FM reflektiert wird. Der Halbspiegel HM2 und der

BAD ORIGINAL

Vollreflexionsspiegel FM bilden die Einrichtung zur Trennung dei" von dem Zoom-Linsenteil ZOOM abgegebenen Lichtbündel auf, die an derselben Stelle in derselben Richtung in zwei Lichtbündel aufgeteilt werden, welche rechtwinklig zur optischen Achse der Linse L2 verschoben sind. Dies bedeutet, daß die betreffenden Einrichtungen die Lichtbündel-Trenn- und Parallelverschiebungseinrichtung 3 bilden, wie sie zuvor beschrieben worden ist.

Die Linse L2 ist so angeordnet, daß sie das Licht von dem Vollreflexionsspiegel FM in ihrem halben Bereich aufnimmt (bei diesem Ausführungsbeispiel im oberen- Halbbereich gemäß Fig. I5)· Außerdem nimmt die betreffende Linse das Licht von dem Halbspiegel HM2 in ihrer anderen Hälfte auf (das ist der untere Halbbereich in Fig. 15), Die in die betreffende Linse eingeführten Lichtstrahlen werden unter Bildung eines Abbildes des Objekts gesammelt. Mit FEL ist eine Facettenlinse bezeichnet, die aus einer Anzahl sehr kleiner Linsenelemente 1, 1,...

besteht, die längs einer geraden Linie zusammengestellt sind und die um die Brennweite f2 der Linse L2 von dieser Linse L2 derart entfernt angeordnet sind, daß die betreffenden Linsenelemente 1, 1, ... :^.n der vertikalen Richtung gemäß Fig. I5 angeordnet sind. Im Zustand der richtigen Schärfe wird damit ein Abbild des Objekts auf der Facettenlinse gebildet. Die Facettenlinse FEL wirkt derart, daß sie die auf die betreffenden Linsenelemente 1, 1, ... konvergierenden Lichtstrahlen in Lichtstrahlen von dem oberen Halbteil und in Lichtstrahlen von dem unteren Halbteil der Linse L2 trennt, wodurch die getrennten Lichtstrahlen an den vertikal versetzten Stellen gesammelt werden. Mit PSA ist eine Fotosensoranordnung bezeichnet, die hinter der Facettenlinse FEL angeordnet ist, nämlich auf der rechten Seite gemäß Fig. I5. Diese Fotosensoranordnung ist beispielsweise durch eine ladungsgekoppelte CCD-Einrichtung gebildet. Wie in Fig. 1 6

gezeigt, umfaßt die Fotosensoranordnung PSA die Lichtfeststellglieder PS1 , PS2, ..., die durch, zwei Lichtfeststellelemente PSaI, PSb1;PSa2, PSb2; ... gebildet sind, welche längs einer geraden Linie mit demselben Intervall oder mit demselben Abstand angeordnet sind, wie die Linsenelemente 1, 1, ... der Facettenlinse FEL. Die entsprechenden Lichtfeststellglieder PS1 . PS2, ... sind hinter den entsprechenden Linsenelementen 1, 1, ... der Facettenlinse FEL angeordnet.

Die einen Lieh·feststellelemente PSaI , PSa2, ... des Paares der Lichtfeststellelemente PSaI, PSb1; PSa2, PSb2, ..., welche die entsprochenden Lichtfeststellglieder PSI, ... bilden, sind so angeordnet, daß sie die Lichtstrahlen von dem unteren Halb beil der Linse L2 aufnehmen, welche Lichtstrahlen durch die entsprechenden. Linsenelemente 1 auf die Lichtfeststellglieder PS1, ... auf der Facettenlinse FEL konvergiert werden, während die anderen Lichtfeststellelemente PSb1, ... in entsprechender Weise angeordnet sind, um die konvergierten Lichtstrahlen von dem oberen Ilalbteil der Linse L2 her aufzunehmen.

Bezugnehmend auf Fig. I5 sei angemerkt, daß mit PSC die Brennpunkt-D etekt or schalttuig bezeichnet ist, welche die Ausgangssignale von der Fotosensoranordnung PSA her aufnimmt und diese Signale verarbeitet. Dies bedeutet, daß der Brennpunkt-Detektorschaltung PSC an ihrem einen Eingangsanschluß a die Ausgangssignale von den Lichtfest-Stellelementen PS*J, PSa2, ... des einen Lichtfeststellgliedes PS1, PS2, ... zugeführt werden, und daß dem anderen Eingangsanschluß b der betreffenden Detektorschaltung die Ausgangssignale zugeführt werden,die von den anderen Lichtfeststellelementen PSb1, PSb2, ... der Lichtfeststellglieder PSt, PS2, ... abgeleitet bzw. gewonnen werden. Dadurch werden verschiedene SignaIverar-

BAD ORiGiMAL

beitungsoperationen durchgerührt, wie ein Vergleich der Ausgangssignalο usw., d.h. Operationen, die erforderlich sind, um daxi Brennpunkt zu ermitteln. Mit DXR ist eine Treiberschaltung bezeichnet, welche das Brennpunkt-Detekiorsignal von ('er Brennptinkt-De tekt or schaltung PSC her aufnimmt, um das entsprechende Antriebs- bzw. Treibersignal zu erzeugen. Mit. M_ ist der Motor· bezeichnet., der durch das Treibersignal gedreht wird,, welches von der Treiberschaltung DRI her gewonnen wird. Der Motor wird dabei entweder· im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht, um die Fokussierungslin.se FL innerhalb des Zoom-LinsenLeiIes ZOOM nach vorn bzw. nach hinten zu bewegen.

Nachfolgend wird ein Prinzip einer Anordnung gemäß dieser Ausführungsform beschrieben werden.

Gemäß Fig. 15 wird der meiste Anteil des durch das Zoom-Linsenteil ZOOM hindurchtretenden Lichts durch den HaIbspiegel IIM1 hindurchgeleitet und dann in das Zwischenlinsenteil RlCLAY eingeführt. Derartige Lichtstrahlen werden durch das Zvi sclierilinsenglied RELAY konvergiert, und. sodann wird ein AbbiJd des Objekts auf i,v>m Lichtaufnahmeschirm des Aufnalimeelements TID gebildet, wenn das Zoom-Linsentoil ZOOM sich im Zustand der richtigen Schärfe befindet. Demgegenüber" wird ein Toil dor durch das Zoom-Linfeenteil ZOOM hindurch tretenden Lichtstrahlen mittels des Halbspiegels HM1 zu dem Ilalbspiogel HM2 hin reflektiert. Ein Teil der reflektierten Lichtstrahlen wird durch den Halbspiegel HM2 zu dem einen Halbbereich hin reflektiert, mimlich zu dem unteren Halbbereich gemäß Fig. 15 der Linse L2, wahrend die übrigen Lichtstrahlen durch den Halbspiegel HM2 hindurchtreten und dann durch den Vollreflexionsspiegel FM zu dem oberen Halbbereich der Linse L2 hin reflektiert werden. Die durch den Vollref lexionsspiegel FM zu der Linse L2 hin reflektierten

BAD ORIGJNAL

Lichtstrahlen werden durch die Linse L2 derart gesammelt, daß ein Abbild des Objekts auf der Facet.tenlinse FEL im Zustand, der richtigen Schürfe gebildet wird. Genauer gesagt bedeutet dies, daß die Lichtstrahlen von den entsprechenden Punkten des Objekts im Zuslaml der rich I i.f.yon. Scharfeinstellung- bzw. Schärfe nur den Linsene.lemenuiii 1, 1, ... eier Facettenlinse FEL gesammelt, werdon. Von uen gesammelten Lichtstrahlen werden die Lichts ι. ran lon von dem unteren Halbteil der Linse L2 durch die Linsen-

JO elemente 1 derm~t gesammelt, daß ein Abbild des Objekts auf dem Oberseiten-Lichtfeststellelement PSp.1 , PSa2, gebildet wird. Demgegenüber werden die Lichtstrahlen von dem unteren Haibteil der Linse L2 durch die Linnenelemonte 1 derart gesammelt, daß das Abbild des Objekts auf dem Unterseiten-Lichtfeststellelement PSbI, PSb2, ... gebildet wird. ¥ie in Fig. 16 bezüglich des Lichtes von dem Objekt beispielsweise an einem bestimmten Punkt 1 veranschaulicht, werden oin Lichtstrahl K1, der durch den oberen Halbteil der Linse L2 hindurchtritt, sowie ein Lichtstrahl RI', der durch den unteren Halb hell der betreffenden Linse hindurchtritt. gemeinsam in das Linsenelement 11 eingeführt. Im Hinblick auf das Licht von dem Objekt an einem Punkt 2 neben dem zuvor genannten Punkt 1 werden ein Lichtstrahl R2, der durch den oberen Halbteil der Linse L2 hindurchtritt, sowie ein Lichtstrahl R2^r, der durch den unteren Halb teil der betreffenden Linse hindurchtritt, gemeinsam in das Linsenelement 12 eingeführt, welches dem Linsenelement 11 benachbart ist, in das das Licht von dem Punkt 1 her einfällt.

Das Licht RI wird in das Lichtfeststellelement PSbI eingeführt; das Licht R1' wird in das Liehtfeststellelem«nt PSaI eingeführt; das Licht R2 wird in das Lichtfes '< s: u 11-element PSb2 eingeführt; das Licht R2' wird in das Lichtfeststellelement PSa2 eingeführt. In entsprechender Weise werden Lichtstrahlen R3, R3', R-I, R^' , R 5 und II5^f von entsprechenden Punkten 3» Ί bzw. 5 des Objekts in die

BAP, OBiGiNAL

Lichtfeststellelemente PSb3, PS'a3, PSb4, PSa4, PSb5 bzw. PSa5 eingeführt. Demgemäß werden die Lichtstrahlen von demselben Punkt des Objekts in die Lichtfeststellelemente PSa und PSb desselben Lichtfeststellelements bzw. -gliedes PS eingeführt. Die vollausgezogenen Kurven in dem Diagramm gemäß Fig. 18 veranschaulichen dabei Beispiele für die Ausgangssignale von entsprechenden Lichtfeststellelemeiiten im Zustand der richtigen Scharfeinstellung. Dabei zeigt eine vollausgezogene Kurve Wa den Verlauf des Ausgangs signals der Lichtfeststellelemente PSaI, PSa2, ..., während eine vollausgezogene Kurve Wb den Verlauf des Ausgangssignals der Lichtfeststellelemente PSb1, PSb2, ... veranschaulicht.

Im Zustand der Defokussierung werden sogar dann, wenn die Lichtstrahlen von den entsprechenden Punkten des Objekts her von dem Zoom-Linsenteil ZOOM abgegeben werden, diese nicht zu parallelen Lichtbündeln, so daß kein Abbild des Objekts auf der Facettenlinse bzw. dem Facettenlinsenobjektiv FEL gebildet wird, und zwar auch dann nicht, wenn die Lichtstrahlen durch die Linse L2 gesammelt sind. Demgemäß wird, wie dies in Fig. I7A und 1JB veranschaulicht ist, das Licht von demselben Punkt des Objekts in die verschiedenen Linsenelemente 1 und 1 eingeführt, so daß die betreffenden Lichtstrahlen auf Lichtfeststellelemente PSa und PSb der voneinander verschiedenen Lichtfeststellglieder PS einfallen. So Wird beispielsweise in derartigen Fällen von den Lichtstrahlen R2 und R2¹ , die vom Punkt 2 des Objekts herrühren, der eine Lichtstrahl R2 in das Lichtfeststellelement PSb3 des Lichtfeststellgliedes PS3 eingeführt, und der andere Lichtstrahl R2¹ wird in das Lichtfeststellelement PSaI des Lichtfeststellgliedes PS1 eingeführt, wie dies Fig, 17A veranschaulicht. In entsprechender './eise wird das Licht R3 in das Lichtfeststellelement PSb4 eingeführt; das Licht R3¹ wird in das Lichtfeststellelement PSa2 ein-

BAD ORIGINAL

geführt; das Licht Rh wird in das Lichtfeststellelement PSb5 eingeführt; das Licht R4¹ vird in das Lichtfeststellelement PSa3 eingeführt; das Licht R5 vird in das Lichtfeststellelement PSb6 eingeführt;das Licht R5 wird in das Lichtfeststellelement PSa4 eingeführt. Im Zustand der richtigen Scharfeinstellung oder der Defokussierung sind jedoch die Lichtfeststellelemente, denen das Licht von demselben Punkt des Objekts her zugeführt bzw. dort eingeführt wird, verschoben. Das Ausgangssignal der Lichtfeststellelemente PSaI, PSa2, ... wird in diesem Pail als Signalwelle angezeigt, wie dies durch eine gestrichelte Linie Wa¹ in Fig. 18 angedeutet ist. Dies resultiert aus der Verschiebung des Auegangssignals ¥a zum linken Ende in der betreffenden Figur. Demgegenüber stellt das durch eine gestrichelte Linie Wb' angedeutete Ausgangssignal der Lichtfeststellelemente PSb1, PSb2, den Signalverlanif dar, der sich aus einer Verschiebung des Ausgangssignale Wb zum rechten Ende hin ergibt, wie dies in Fig. 18 veranschaulicht ist. Darüber hinaus ist die Position des Lichtfeststellelements, an der die Lichtstrahlen von demselben Punkt des Objekts zuweilen in der Richtung verschoben werden, vollständig umgekehrt zu der in Fig. T7A gezeigten Stellung, so daß, wie dies Fig.· I7B veranschaulicht, das Licht R2 in das Lichtfeststeilelement PSb1 des Lichtfeststellgliodes PS1 eingeführt wird; das Licht R2¹ wird dabei in das Lichtfeststellelement PSa3 eingeführt; das Licht R3 wird in das LichläClMrtSte11 element PSb2 eingeführt; das Licht R3¹ wird in das Lichtfeststellelement PSa4 eingeführt; das Licht Rk wird in das Lichtfeststellelement PSb3 eingeführt, und das Licht Rk¹ wird in das Lichtfeststellelement PSa5 eingeführt. Ob das Licht nun in das Lichtfeststellelement in der aus Fig. I7A ersichtlichen Weise oder in der aus Fig. I7B ersichtlichen Weise eingeführt vrircl, hängt davon ab, ob der Fokuaaierungsiras t:and dor Unter-Fokus-Zustand oder der Über-Fokus-Zustand ist.

BAD ORIGINAL

- 4ο - ^r :

Wie oben beschrieben, ist es in der Brennpunkt-Deteletorsohaltung PSC, die das Ausgangs signal der Fotosenspranordnung PSA aufnimmt, möglich, genau den Brennpunkt zu ermitteln, sofern ein Zustand der in Fig. 16, 17A und I7B gezeigten Zu η t linde ermittelt wird, zu dem die Position des Lichts gehört, in der das Licht in das Lichtfeststellelement tatsächlich eingeführt wird. Sodann erzeugt die Antriebs- bzw. Treiberschaltung DRI, der das so ermittelte Brennpunlct-Detektorsignal zugeführt wird,· das Antriebssignal auf das betreffende ermittelte Signal hin, um den Motor M_Q im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, so daß der betreffende Motor M_ die Fokussierungslinse FL bewegt, die innerhalb des Zoom-Linsenteiles ZOOM angeordnet ist, wobei die Bewegung nach vorn oder hinten erfolgt, um dadurch die Verschiebung des Brennpunkts zu beseitigen.

Da die Lichtbündel-Trenn- und Parallelverschiebungseinrichtung aus dem Halbspiegel HM2 und aus dem Vollreflexionsspiegel FM besteht, wird unter—dessen bei der Anordnung gemäß Fig. I5 das von dem einen Punkt des Zoom-Linsenteiles ZOOM in derselben Richtung abgegebene Licht durch die Lichtbündel-Trenn- und Parallelverschiebungseinrichtung in parallele Lichtbündel getrennt, die durch die verschiedenen Stellen bzw. Positionen der Linse L2 hindurchtreten. Um das Verständnis zu erleichtern, sei ein Lichtstrahl R._T betrachtet, der von dem Zoom-Linsenteil ZOOM längs dessen optisch er Achse abgegeben wird und der dann durch den Halbspiegel HMI reflektiex-t wird. Das Licht JL. wird durch, den Halbspiegel HM2 teilweise reflektiert und tritt dann durch einen Teil a der Linse L2 hindurch, der tiefer liegt als die optische Achse dieser Linse gemäß Fig. 15« Demgegenüber wird der restliche Anteil des Lichtes R^., der durch den Halbspiegel HM2 hindurchtritt, durch den Reflexionsspiegel FM reflektiert, und sodann tritt dieses Licht durch

BAD ORIGINAL, _{; ä};₍ - _;>ii ;· ^₁ U^:::;- :_; -- -..φ.

einen Teil b hindurch, der höher liegt als die optische Achse der Linse L2. Dies tritt unabhängig von tier F-Zahl auf, die das betreffende Zoom-Llnsenteil ZOOM hat. Nunmehr sei angenommen, daß ein Abstand ρ zwischen den Punkten a und b vorliegt. Sodann werden die durch den Halbspiegel HMI reflektierten Lichtstrahlen in zwei Lichtbündel getrennt, die durch die Lichtbündel-Trenn- und Parallelverschiebungseinrichtung 3 rechtwinklig zur optischen Achse der Linse L2 um die Strecke P verschoben werden. Das Paar der Lichtfeststellelemente PSa und PSb, die jeweils die Lichtfeststellglieder PS, PS, ... darstellen, weisen einen geeigneten Zwischenlageabstand Sp auf. Dieser geeignete Lageabstand Sp wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:

f

ο FE

Sp = ψ£- · P,

wobei f-cv-p die Brennweite des jeweiligen Linsenelements der Facettenlinse FEL bedeutet.

¥ie aus der obigen Gleichung hervorgehen dürfte, hängt der geeignete Lageabstand Sp zwischen den beiden Lichtfeststellelementen PSa und PSb von dem Betrag P ab, um den die voneinander getrennten parallelen Lichtbündel rechtwinklig zur optischen Achse der Linse L2 verschoben sind, sowie von der Brennweite f2 der Linse L2 und von der Brennweite fpp des jeweiligen Linsenelements 1 der Facettenlinse FEL; alle diese Größen sind dabei frei von der F-Zahl, welche das Zoom-Linsenteil ZOOM aufweist.

¥ie oben beschrieben, kann eine Anordnung zur Feststellung eines Abstands zu einem Objekt gemäß der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen Anordnungen angewandt werden.

BAD ORlGiNAL

Wie oben ausgeführt, umfaß t die Anordnung gemäß dear Erfindung das erste optische System, um die Lichtstrahlen von den entsprechenden Punkten des Objekts zu parallelen Lichtbündeln im Zustand der richtigen Scharfeinstellung zu rannhi'n. α ο ν ir dn.s awcile optische System, um die durch ''as erste optische System liinüurchgetretenon parallelen Lieh [-.bündel auf 'Om Licht auf nähme schiri.i des Foiodetektors 2UI sammeln oder künvor;;i eren zu lassen, vobei die -'cft-irch «las erste oxjtische System an derselben Stelle und in der-

^O selben Richtung hindurchg-etretenen Lichtbündel· auf die Ermittlung des Trennpunkts hin in eine Vielzahl von Li ehtbiiufio Λ ^u ~ γί»ιιιι ι voi'i'on, 0±n getrennten Lichl.bündo 1. werden parallel in Bezug auf das zvei-e optische System verschoben, um durch die verschiedenen Stellen des zvrei- !.on oplisclion Sys I «»ma hindurclizutreten. Diese Lichtbündel wercien auf den Licht aufnahme schirm des Fotodetektors projiziert, während im Zustand der Defokussierung Vielfachbilder durch die Vielzahl der Lichtbündel auf dem Lichtaufnahineschirm des Fotodetektors gebildet werden. Dadurch wird zur Ermittlung einer Verschiebung zwischen den auf dem Lichtaufnahmeschirm des Fotodetektors auftretenden Vielfachbildern somit der Abstand zu einem Objekt oder Brennpunkt ermittelt. Wenn demgemäß ein Fotodetektor von einfachem Aufbau mit einer Anzahl von Lichtfest-Stellelementen, deren jedes dennoch einen kleinen Lichtaufnahmeschirm aufweist, gemeinsam oder integral gebildet und in einer bestimmten Richtung angeordnet verwendet wii»d, dann kann die Dichte der Abtastpunkte herabgesetzt werden, und damit kann die Feststellgenauigkeit der Ermittlung des Brennpunkts erheblich verbessert werden.

Da die Ermittlung des Brennpunkts dadurch vorgenommen wird, daß festgestellt wird, ob die Lichtbündel, die durch den Bereich hindurchtreten, durch den sie zu parallelen Lichtbündeln im Zustand der richtigen Scharf-

BAD "ORIGINAL

einstellung gemacht werden, parallele Llchtbündol sin>.I. oder Liciatbünüol, die wahrscheinlich konvergieren oder divergieren, i.-;t im Prinzip gemäß eier Erfindung¹ kein Risiko dafür vorhanden, daß i.as Ergebnis der Foststellung· durch den Durchmesser des Licht.bundeIs verändert vird. Demgemäß wird ύ.ύ.ο Genauigkeit d.e:c Fes I stellung durch eine Position einer Alis trit isnupi lie des Aufnahmeobjektivs, welches das optische Aufnahmesystem bildet, oder durch einen Durchmesser einer Blende nicht verände jet. Damit ist es nicht erforderlich, eine Spezialeinrichtung bereitzu:-· teilen, um das Ergebnis lor iirm.ittlung in Übereinstiranrung mit dem Durclimesfaer einer Γ-lera-Ue zu korrigieren.

Wie au? der oben angegebenen Clοichung

= P

ersichtlich ist, hängt die Genauigkeit der Peststellung nicht von der F-Zahl des Aufnahmeobj eic- ivs ab (der ¥ert ergibt sich aus der Division der Brennweite f des Aufnahmeobjektivs durch den Durclimesser D der Blende), sondern die betreffende Genauigkeit hängt lediglich von der Linse L2 ab, nümlich von der Brennweite f._ der- betreffenden Linse, -'ie zwischen dor Lieh¹ bündel-Tronn imil Pax*- ällelverschiebungseinrichtung und dem Fotn.-.etoktor angeordnet ist, sowie von dem Parcllelyerscliiebungsvert 1' des Lichtbündels.

Gemäß der Erfindung wird ferner aas durch das optische Aufnahmesystem hindurchtretende Licht dazu herangezogen, den Brennpunkt oder den Abstand zu einem Objek · zu-ermitteln, vas zu keiner Par a 1. laxe führ r . Γ).- kein bewegliches Teil erforderlich is'.-, um den Abstand zu «JLsMV. Objekt zu ermitteln, sind überdiop die mnchanlsche Anordnung und der mechanische Aufbevu der Anornnviiig ziemlich

BAD ORIGINAL

- hh -

einfach, und deshalb kann die Anordnung gemäß der Erfindung kompakt aufgebaut bzw. gebildet werden. Die insbesondere in Fig. 5 und 6 gezeigte Anordnung· gemäß der Erfjintung crfüi'iUii't Iod Ip; Lieh einen Fo to-.'c Loktor, so daß d.Le Anordnung wesentlich kompakter ausgebildet werden kann.

Bei der Anordnung gemäß der Erfindung, die mi i. dem Stufexispiegel und der zylindrischen Linse ausgerüstet ist, können mit .Rücksicht darauf, daß zwei Fotodetektoren paretllel angeordnet sind, zwei solche Fotodetektoren ohne wel'eres zusammerilgebildet werden, was somit zu einer v/o son H ich höheren Kompaktheit dieser Anordnung f uhr I..

Darüber hinaus ist die Anordnung gemäß <. er Erfindung spezioll füi' oie V rwendung· in Verbindung mit einer Videokamera, einer 8-mm-Kame.L'a usw. geeignet, a.h. mit einer Anordnung» uie generell ein Zoom-Objek iv verwendet.

Wenn ein Objekt _s welches von der Kamera i.a'ii entfernt angeordnet ial , durch die Kamera aufzunehmen ist, so bmhiii tv ι ilios g(JWöJml i clv, daß ei"fekti\' die speziolle K.i gonueiinr ι ile.s oinbo^vigoiion Zoom-Ob j ok fcivy ausgenutzt wird, indem der Abstand zvl dem Objekt oder dem Brennpunk I- mil erhob lieh hoher Genauigkeit zu ermitteln ist. Infolgedessen muß die Feststellgenauigkeit ztir Feststellung des Brennpunkts gesteigert werden. In Übereinstimmung mit der Anordnung gemäß der Erfindung sei angemerkt, Jaß je effektiver das Zoom-Objektiv ausgenutzt wird, umso größer wird der Verschiebunr;sbetrag i4 B zwisclinn don V ί o..l.f acTibil dex-n im Zug i.anc der Defokussierung zu einer ^'^^{1 l}^^vergrößerungsfunk"tion ^l^^{e Cias} Zoom-Objektiv demonstriert, womit ''.Ic· Genauigkeit -!ei' Feststellung in Vorbindung damit gesteigert ist. Desha'b kann .sogar dann, wenn ein entfernt liegendes Objekt mittels des Zoom-Objektivs aufgenommen wird., die automatische Feststellung·

lies Brennpunkts zufriedenstellend genug vorgenommen v;er-■:.en, um ein feines Abbild ci.es Objekts bervurzurufen. ¥eim dar Objekt; in eirioni Woi kvinlr.oI-Objektivbo! riou ;iufgen'>mni.'jT. vl.fi:, Ij;¹ ok na ';ürlicJ· , «ϊαβ «!or Vet scliiebun^sbo' '-a,·; &B "ivischon den Vielfachbxldo; η im Zur-land der DeXOkunsierung herabgesetzt ist un<l ι'.ηΠ c¹ adurch., auch die Feststellgenauigkeit vermindert ist. Da der ¥<?itvinkel-Ob-.jelctd Vb e trieb eine ni ch¹ so genniic Fokiissicnmc erfor'Jcrte wie im Vergleich dazu ein TeIe ob j eic ■ i\"bo ί r i ob, kann sogar in dem Pr. 11 bzw, Zustand, daß einr- gewisse Defokussierung existi'-rfc, ein relativ gutes BiItI eraotigt wex-iicn, ohne daß überhfmpt ein Problem auftritt.

Die oben beschriebenen Atipfüirrungsboispiele zeigen einen Teil '!er Erfindung; nachstehend Vrdon voi-j-cTiicioaie ΐ·'ο~ rlif ikn !::i onen 0 οί: Erfindung bo trachte I-. Ko vcrilen insbesondere bezüglich der Einrichtung zum Tronnnn. eines Tei.1 s er Liclitbijnde 1 verschiedene Tlociiflkat. '-men vorgeschlagen. Bcispieisvfise ist in dem Fall, vie oben boschriobcn ifjr·· «-'en ist unu gemäß liein de;" Heilbspiegel und eer VolTz'efloxlonsspiegel v-irweri'let werden, der bet reffenao llalbspie-gel durclL ein rr, t.isches FiI er ersetzbar, vixirch welclii--s Licht im Br.reich einer spezifischen Wo 1.1 onl i^;iigo hinchirchl:ritt, wöiironti das restliche Lieh;: reflelc.'ior; wiru.

Einer der beiden Fotodetektoren is· i'nboi so ai'^eordaet, t'.ai3 er eine Charakteristik auf wo i β v, , volche le·· iglich das Licht der spezifischen λellenlange aufnimmt, die «lurch das betreffenüe Filter hindurchgw.l angS: und dui'-ch den Spiegel reflektiert ist, usw.«

tanwalt

Leerseite

Claims (5)

1. Dipl.-ing. η. MiTSCHERLiCH .:..*..* „:. \ .P*-eoop.ty pichen 22

   Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

   Dr. r.r. η at. W. KÖRBER Φ (089) « 29 66 84

   Dipl.-I ng. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE

   26.1ο.1982

   SONY CORPORATION

   7-35 Kitashinagawa 6-chome

   Shinagawa-ku

   Tokio, Japan

   P a t en tansprüche

   Anordnung zum Feststellen eines Abstands zu einem Objekt, dadurch gekennzeichnet, a) daß ein Aufnähmeobjektiv (TL) vorgesehen ist, welches Licht von einem Objekt her sammelt, -b) daß eine erste Objektiveinrichtung (LI) vorgesehen ist, die das von dem Objekt ausgehende und durch das Aufnahmeobjektiv (TL) auftretende Licht zu einem parallelen Lichtbündel in dem Fall formt, daß das Objekt im Brennpunkt des AufnahmeObjektivs (TL) positioniert ist,

   e) daß eine zweite Objektiveinrichtung (L2) vorgesehen ist, welche das durch die erste Objektiveinrichtung (LI) hindurchgetretene Licht fokussiert,

   d) daß eine Lichtfeststelleinrichtung (PS1, PS2) vorgesehen ist, welche das durch die zweite Objektiveinrichtung (L2) hindurchgetretene Licht aufnimmt,

   e) daß eine Trenneinrichtung (1) vorgesehen ist, welche das Licht von der ersten Objektiveinrichtung (LI) her in zumindest zwei Lichtbündel aufteilt, die rechtwinklig zur optischen Achse der zweiten Objektivanordnung (L2) zueinander verschoben sind,

   BAD ORIGINAL

   f) und daß eine Detektoreinrichtung (COM, PDC) vorgesehen ist, welche die durch die gesonderten Lichtbündel mittels der Trenneinrichtung (i) hervorgerufene-.Verschiebung der Vielfachbilder auf der Lichtfeststelleinrichtung (PS1, PS2) in dem Fall feststellt, daß das Objekt an einer vom Brennpunkt des Aufnahmeobjektivs (TL) verschiedenen Stelle vorgesehen ist, wobei von der Detektoreinrichtung ein mit der Entfernung zu dem betreffenden Objekt sich änderndes Ausgangssignal erzeugt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß die Trenneinrichtung (1) einen Halbspiegel (HM2) enthält, der einen Teil des Lichts von der ersten Objektiveinrichtung (L1) her zu der zweiten Objektiveinrichtung (L2). hin reflektiert und der den restlichen Teil des Lichts weiterleitet, und daß ein Vollspiegel (FM) den restlichen Teil des Lichts zu der zweiten Objektiveinrichtung (L2) hin reflektiert.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Objektiveinrichtung (L2) gesonderte Objektive bzw. Linsen (L2a, L2b) aufweist, welche das von dem Halbspiegel (HM2) und von dem Vollspiegel (FM) in voneinander verschiedenen Bereichen reflektierte Licht aufnehmen.
4. 4. Anordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß die Trenneinrichtung einen ersten Vollspiegel (FMI), der einen ersten Teil des Lichts von der ersten Objektiveinrichtung (L1) reflektiert, einen zweiten Vollspiegel (FM2), der das Licht von dem ersten Vollspiegel unter Bildung eines ersten Lichtbündels reflektiert, welches der zweiten Objektiveinrichtung (L2) zuzuführen ist, einen dritten

   •":32396Ί5

   Vollspiegel (FM3), der einen zweiten Teil des Lichts von der ersten Objektiveinrichtung (L1 ) ITeL" reflektiert, und einen vierten Vollspiegel (FM4) umfaßt, der das Licht von dem dritten Vollspiegel (PM3) zur Bildung eines zweiten Lichtbündels reflektiert, welches der zweiten Objektiveinrichtung (L2) zuzuführen ist und das rechtwinklig zur optischen Achse der zweiten Objektiveinrichtung (LE) sowie zu dem ersten Lichtbündel verschoben ist.
   10
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet , daß die Trenneinrichtung einen Spiegel (3) mit zwei reflektierenden Flächen (ref1, ref2) aufweist, die in einer optischen Achsenrichtung der ersten Objektiveinrichtung (LT) miteinan der angeordnet sind,

   und daß die Lichtfeststelleinrichtung eine zylindrische Linse (CL) für die Trennung des Lichts von der ersten reflektierenden Fläche und des Lichts von der zweiten reflektierenden Fläche sowie erste und zweite Fotodetektoren aufweist, welche die voneinander getrennten Lichtstrahlen aufnehmen.

   6. Anordnung nach Anspruch !,dadurch g e kennzeichnet, daß die Trenneinrichtung eine transparente Glasplatte mit einer Eintrittsflache und einer Austrittsfläche aufweist, daß die Eintrittsfläche als Halbspiegel wirkt, der einen Teil des Lichts von der ersten Objektiveinrichtung (Li) her reflektiert und der den restlichen Teil des Lichts bricht,

   und daß die Austrittsfläche den restlichen Teil des Lichts bricht.

   7· Anordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtfeststellein-

   ORIGINAL-

   • ·

   • ·· ■

   j i'ichtung einen Fotodetektor· und ein in der Brennebene (f2) der zweiten Ob j ektivanordnuxig (L2) angeordnetes Fixe genaug en ob j ek 11 ν ( FEL ) tunf aß t, durch w]d£S die Fac θ 11 en-Lichtbündel für unterschiedliche Punkte des Fotodetek-

   5 tors (PSC) getrennt werden.

   BAD