DE2408746A1 - Vorrichtung und verfahren zum automatischen fokussieren - Google Patents

Description

Minolta Camera Kabushiki Kaisha Osaka Kokusai Building, 30, 2 chome, Azuchimachi, Higashi-ku, Osaka-chi, Osaka-fu

Vorrichtung und Verfahren zum automatischen Fokussieren.

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Fokussieren des Bildes eines Objektes in einer Bildebene zur Verwendung mit einer photographischen oder Fernsehkamera, die mit einem Linsensystem ausgestattet ist, das in vorbestimmten Schritten bezüglich des Objektes verstellbar ist, und eine Bildabtastvorrichtüiag enthält. Die schrittweise Verstellung dient zum Aufsuchen der richtigen Einstellung der Vorrichtung bezüglich des Objektes. Gegenstand der Anmeldung ist auch ein Verfahren zur Durchführung der richtigen Einstellung.

In einem bekannten Fokussiersystem einer photographi- · sehen Kamera wird eine Abtasteinrichtung verwendet, mit deren Hilfe das Bild des Objektes, das photographiert v/erden soll, (im folgenden als Zielgegenstand bezeichnet), und das durch die Objektivlinsen-Baugruppe der Kamera in eine Bildebene geworfen wird, die im wesentlichen car Ebene entspricht oder ihr gleichwertig ist, in der ein lichtempfindlicher Film untergebracht ist, abgetastet wird Die erwähnte Abtastvorrichtung besteht aus der

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Kombination eines Photowandlers und eines mechanischen Unterbrechers in Form/6ines Schlitzes oder Lichtloches, das sich in einer rotierenden Scheibe befindet,·die vor dem Phötowandler untergebracht ist.

Bei diesem bekannten Fokussiersystem wird das automatische Fokussieren so durchgeführt, daß ein Reihen-Videosignal, das das Bild des Zielgegenstandes anzeigt, welches aus dem Photowandler stammt, differenziert wird, um nach dem Wert des differenzierten Signals eine Anzeige zu erhalten, ob oder ob"nicht das Bild des Zielgegenstandes in die Bildebene fokussiert ist Eine getreue Fokussiereinstellung kann durch Verändern des Abstand.es zwischen der Gbjektivlinsen-Baugruppe und der Bildebene so erfolgen, daß die Grosse des differenzierten Signals auf einen Extremwert gesteigert wird und daß in dem Augenblick, wo das differenzierte Signal den Extremwert erreicht, angenommen werden"kann, daß das 3ild des Zielgegenstandes genau in die Bildebene fokussiert ist.

Anstelle des mit einem Unterbrecher kombinierten Photowandlers ist auch die Anwendung eines vielzelligen Photowandlers, wie einer selbst abtastenden Photodiodenreihe oder Bildfühlerreihe möglich, die eine Vielzahl von Wandlerelementen enthalten, die untereinander entweder in lineaer Anordnung oder in einer Matrix verbunden sind. Lern Fachmann ist bekannt, .daß der vielzellige" Photcv/andler mit einem Schieberegister ausgestattet ist und zwecks Selbstabtastens die Wandlerelemente aufeinander folgen und in Tätigkeil gesetzt v/erden, indem sie auf durch das Schieberegister aufgegebene Taktimpulse ansprechen.

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Der Umstand, daß die Wandlereleroente des vielzelligen Wandlers in Aufeinanderfolge betätigt werden, hat den Zweck, das Bild des Zielgegenstandes in einer ganz ähnlichen Weise zu erzeugen, wie es mit der Kombination aus Wandler und Unterbrecher geschieht. Man kann dies so betrachten, daß jedes Wandlerelement des vielzelligen Wandlers dem Schlitz oder dem Lichtloch des mechanischen Unterbrechers entspricht. Mit Bezug auf das soeben Gesagte sei aus Zweckmässigkeitsgründen festgehalten-, daß der Begriff "Lichtempfängereinheit" (unitarylight receptor of the scanner), der im folgenden verwendet wird, so verstanden werden soll, daß er sowohl irgendeines der -Wandlerelemente des vielzelligen Wandlers und auch den Schlitz oder das Lichtloch des Unbrechers beinhalten möge.

Bei dem bekannten Fokussiersystem, von dem oben gesprochen wird, ist der Abtaster so ausgebildet, daß er eine verhältnismässig große Komponente der räumlichen Frequenz des Bildes des Zielgegenstandes erfasst. Das hat häufig zur Folge gehabt, daß beim Fokussieren eines Bildes des Zielgegenstandes, das aus einer verhältnismässig geringen räumlichen Frequenz zusammengesetzt ist, d.h. eines Zielgegenstandes, der einen verschwimmenden Kontrast hat, schwer durchzuführen ist. Darüberhinaus erfordert die Erfassung der relativ grossen räumlichen Frequenz beim Fokussieren eine wesentliche Herabsetzung der Grösse der Lichtempfängereinheit der"verwendeten Abtastvorrichtung, jedoch hat die Praxis gezeigt", daß das Ausmaß, auf das die Grosse der Lichtempfängereinheit reduziert werden kann, beschränkt ist. Mit anderen Worten, je

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geringer die Grosse der Lichtempfängereinheit "T-Sr, umso niedriger ist die Ausgangsenergie aus der Lichtempfängereinheit. Die Charakteristik des zeitlichen .Ansprechens wird damit so stark herabgesetzt, daß das Fokussiersystem praktisch in einer photcgraphischen Kamera nicht verwendet werden kann, die häufig bei' Aufnahmen von dunklen Zielgegenständen verwendet wird.

Auch versagt das bekannte Fokussiersystem häufig bei der Bestimmung einer genauen Fokusstellung, wenn nämlich das Fokussieren mit Bezug auf einen Zielgegenstand durchgeführt wird, bei dem Tiefe und Helligkeit verstreut ist, und das Fokussieren eines ausgewählten Bereiches des Zielgegenstandes in die Bildebene wird schlechter in Bezug auf einen der anderen Bereiche des Zielgegenstandes, welcher relativ dicht bei dem ausgewählten Bereich liegt. Auch dies stellt einen wichtigen Grund da.r, warum die praktische Verwendbarkeit des bekannten Systems gering ist.

Mit der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine auto-, ma tische Fokussiervorrichtung zu schaffen, bei der beim Fokussieren eines Bildes des Zielgegenstandes in die Bildfläche die Kachteile, die den bekannten Fokussiersystemen ähnlicher Art anhaften, eliminiert sind.

Auch besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine automatische Fokussiervorrichtung so auszubilden, daß praktisch der gesamte Bereich der räumlichen Frequenz, die das Bild des Zielgegenstcndes umschliesst, zu der Feststellung, daß das fokussiert© Bild in der Bildebene sich befindet, herangezogen wird.

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Hierbei soll ais automatische Fokussiervorrichtung Dei allen Arten von herkömmlich erhältlichen Kameras zur Erreichung dar wahren Fokuseinstellung bezüglich des Zielgegenstandes dank der Tatsache verwendbar sein, daß die Anordnung so .ausgebildet ist, daß der höchste Punkt des Kontrastes eines Bildes eines Teiles des Zielgegenstandes erfasst wird, der eine verhältmässig grosse Helligkeit hat.

Auch wird mit der Erfindung die Aufgabe gelöst, daß der Umfang der lichtempfangenden Einheit der Abtastvorrichtung grosser sein kann, als bei den bekannten Fokussiergeräten angewendet, wobei eine beachtliche Verbesserung bei der Energieausbeutung und infolgedessen auch bei der Charakteristik des zeitlichen Ansprechens erreicht wird. Die Erfindung beinhaltet eine automatische Fokussiervorrichtung, bei der ein Lichtstrahl, der das Bild des Zielgegenstandes trägt, in ein Reihen-Videosignal verwandelt wird, das hierauf in der Suche nach der wahren Fokuseinstellung bezüglich des Zielgegenstandes weiter verarbeitet wird. Hierbei wird in dem automatischen Fokussiergerät eine' axialbewegliche Objektivlinsen-Baugruppe in der Kamera verwendet, die in vorbestimmten Schritten verstellt wird, bis der Extremwert des genannten Videosignals erreicht ist.

Die automatische Fokussiervorrichtung nach der Erfindung kann mit niedrigen Kosten hergestellt werden, ist in ihrer Arbeitsweise verlässlich und ist in .der lage, ein Bild des Zielgegenstandes genau in die Bildebene zu fokussieren.

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Auch hat die Erfindung ein Verfahren zum Fokussieren eines Bildes zum Gegenstand, das mit der erfinderischen automatischen Fokussiervorrichtung durchgeführt wird. Lie automatische Fokussiervorrichtung hat nach der Erfindung eine Bildabtastvorrichtung, eine Einrichtung zum Erfassen der Intensität einer verhältnismässig geringen räumlichen Frequenz des Bildes des Objektes und zum Erzeugen eines Signals, das die Intensität der geringen Komponente der räumlichen Frequenz anzeigt, ferner eine Vorrichtung zum Verstellen des Linsensystems in den vorbestimmten Schritten in der Arbeitsstellung der Abtaststellung und eine Einrichtung zum Erfassen eines Extremwertes, den das Signal abgibt, das aus der Einrichtung zum Erfassen der Intensität kommt, um· anzuzeigen, daß das Bild des Objektes in die Bildebene hinein fokussiert ist. Las automatische Fokusäergerät nach' der Erfindung kann eine Abtastvorrichtung enthalten, die die Form eines vielzelligen Photowandlers hat, oder die Form der Kombination eines Photowandlers und eines mechanischen Unterbrechers. Lie Abtastvorrichtung bzw. der Abtaster tastet das Bild eines Zielgegenstandes ab, das in die Bildebene einer Objektivlinsen-Baugruppe projiziert wird, um ein Reihen-Videosignal zu erzeugen, das zur Anzeige des abgetasteten Bildes dient. Lieses Videosigal wird dann auf einen Maximalwertdetektor und auf einen Minimalwertdetektor aufgegeben, um Signale zu'erzeugen, die die maximalen und minimalen Vierte des Videosignals· anzeigen, das bei jedem Abtastvorgang des Abtasters jeweils erzeugt wird.

Anschliessend wird eine Lifferenz oder ein Verhältnis zwischen den Maximal- und Minimalwerten des Reihen-Videosignals erfasst.

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Lie Objektivlinsen-Baugruppe der Kamera, die mit dem Fokussiergerät nach der Erfindung ausgestattet ist, wird in axialer Richtung in vorbestimmten Einzelschritt-Verschiebungen jedesmal verstellt, wenn der Abtaster das Bild des Zielgegenstanaes abtastet, und durch Wiederholung dieses Vorganges so oft wie der Abtaster die Abtastung durchführt, wird ein Signal, das die Differenzen oder die Verhältnisse zwischen den Maximal- und Minimalwerten des Reihen-Videosignals anzeigt, als Signal erfasst, das die Stellung des Brennpunktes der Objektivlinsen-Baugruppe bezüglich des Zielgegenstandes anzeigt. Die richtige Brennpunkteinstellung, bei der der Brennpunkt der Objektivlinsen-Baugruppe sich in der Bildebene befindet., kann erreicht werden, wenn diese Differenz oder dieses Verhältnissignal einen Extremwert erreicht, und zu dieser Zeit wird die Verstellung der Linsenbaugruppe unterbrochen.

Im allgemeinen wird es wohl berücksichtigt, daß ein willkürlich gewählter Zielgegenstand aus Sinuswellen von unterschiedlichen räumlichen Frequenzen zusammengesetzt ist. Dies ist durch die Fourieranalyse der Verteilung der Intensität einfallenden Lichtes beweisbar, das das Bild des Zielgegenstandes darstellt. Man möge dies bedenken, wenn ein Lichtstrahl, der das Bild des Zielgegenstandes trägt, durch die Linsenbaugruppe hindurchgeht, und dann in ein Reihen-Videosignal durch den AMaster verwandelt .wird, -und seine Wellenamplitude jeder räumlichen Frequenakomponente des Zielgegenstandes mehr oder weniger durch die Übertragungscharakteristikä verringert v/erden, die die Linsenbaugruppe und der Abtaster oder einer davon hat-, wodurch der Kontrast der Sinuswellenverteilung verschlechtert wird. Die besagten übertragungscharakteristikä

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der Linsenbaugruppe und der Abtastvorrichtung sind eine Funktion der räumlichen Frequenz des Zielgegenstandes,

die
der in/Bildebene fokussiert werden soll und wird ganz allgemein mit "optischer Übertragungsfähigkeit" (optical transfer function) bezeichnet. Der Fachmann weiß, daß der Ausdruck "optische Übertragungsfähigkeit" dazu verwendet wird, die Fähigkeit eines speziellen optischen Systems zur Erzeugung eines Bildes zu beschreiben.

Als Beispiel wird eine typische optische IJbertragungsfähigkeit einer Qbjektivlinsen-Baugruppe einer 35 mm-Kamera und einer Lichtempfangereinheit der Abtastvorrichtung, die in die Bildebene der 35 mm-Kamera gestellt ist, in Figur 1 illustriert. Die Abszisse stellt die räumliche Frequenz ausgedrückt in Linienpaaren pro Millimeter und die Ordinate das Verhältnis der Verschlechterung des Kontrastes dar, der bei der optischen Übertragung stattfindet, d.h. den Wert der optischen Übertragungsfähigkeit. In den meisten Objektivlinsen-Baugruppen für 35 mm-Kameras verschlechtert sich der Kontrast des Bildes eines Zielgegenstandes, der aus räumlichen Frequenzen von 40 bis 60 Linien pro Millimeter zusammengesetzt ist, merkbar bis · annähernd Null. Die räumliche Frequenz, bei der der Kontrast genau Null wird, wird im folgenden als die Ausfallfrequenz (cut-off frequenzy) genannt und die optische Übertragungsfähigkeit einer typischen Objektivlinsen-Baugruppe nimmt allmählich in dem Maß ab, wie die räumliche Frequenz des Bildes sich der Ausfallfrequenz nähert, wie genau durch die Kurve A. in Fig. 1 dargestellt ist.

Während die optische Übertragungsfähigkeit einer typischen Objektivlinsen-Baugruppe, d.h. das optische System einer

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Kamera so ist,wie zuvor besäirieben, wird nunmehr die optische Übertragungsfähigkeit,beispielsweise des Lichtloches, das einen Teil des Abtasters bildet, nunmehr anhand von Figur 2 beschrieben, wobei angenommen sei, daß d die Grös-QG, d.h. den Durchmesser des Lichtloches in Millimeter darstellt, und- daß dieses Lichtloch das Bild des Zielgegenstandes abtastet, der in die Bildebene projiziert wird. Hier liegt es nun auf der Hand, daß die räumliche Frequenzkoraponente, die grosser ist als (1/d) Linien/mm) nicht durch das Lichtloch von d mm im Durchmesser passieren kann. iVach einem bekannten Prinzip der optischen Übertragung ist für ein Lichtloch von d mm die optische Ubertragungsfähigkeit bei einer Ausfallfrequenz von (1/d) Linienpaaren per mm, und. bevor sie bei der Ausfallfrequenz völlig verloren geht, nimmt sie nach einer Kurve ab, die durch eine Funktion sin. x/x darzustellen ist. Eine Kurve A2 in Fig. 1 zeigt die Geschwindigkeit der Abnahme der optischen. Übertragungsfähigkeit eines Lichtloches von 25 /*· Durchmesser mit der Ausfallfrequenz bei 40 Linienpaaren pro Millimeter.

Andererseits ist es zu begreifen, daß die Geschwindigkeit der Abnahme des totalen Kontrastes, die während der Übertragung des Bildes durch das optische System und der Umwandlung des optischen Bildes in ein elektrisches Videosignal durch jede der Lichtempfängereinheiten des Abtasters stattfindet, dem Produkt dieser optischen Übertragungsfähigkeiten des optischen Systems und der-Lichtempfängereinheit entspricht, einem Produkt, das im folgenden als "totale optische Übertragungsfähigkeit" bezeichnet wird. In anderen Worten, kann die totale optische Übertragungsfähigkeit der Linsenbaugfuppe, deren optische Übertragungsfähigkeit durch die Kurve A- und des Lichtloches,

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dessen optische Übertragungsfähigkeit durch die Kurve IL in Fig. 1 dargestellt ist, deshalb durch eine Kurve A-, in Fig. 1 dargestellt werden. Die Kurve A^ entspricht dem Fall, wo das Bild des Zielgegenstandes korrekt in die Bildebene fokussiert ist und wenn das Bild des Zielobjektes durch die Bewegung der Linsenbaugruppe aus-der Brennweite herausgebracht wird, ändert sich die totale optische Übertragungsfähigkeit, wie durch die Kurven C., C^ und Cv in Fig. 3 (a) angezeigt wird. Der Grund für diese Änderung der totalen optischen Übertragungsfähigkeit, wie in Fig. 3 (a) dargestellt, ist dem Fachmann "wohl begreiflich.

In Fig. 4 sieht man die optische übertragungsiähigkeit des zu Eingang beschriebenen bekannten Fokussiersystems. In Fig. 4 stellt die Kurve D^ die totale, optische Übertragungsfähigkeit dar, die gefunden v/ird, wenn das Bild des Zielgegenstandes korrekt in die Bildebene fokussiert wird, und sie ändert sich allmählich, wie durch die Kurven Dp und D^ angezeigt, wenn das schon fokussierte Bild durch Azia!verstellung der Linsenbaugruppe aus dem Brenn-.. punkt herausgebracht wird. Bei dem bekannten System, bei dem das differenzierte Signal verbunden mit der Verteilung der Lichtintensität weitergegeben v/ird, sollte eine Hochfrequenzsiebkette elektrisch als Teil des Erfassungssystems gebildet .werden, und deswegen kann die Leistung dieses Erfassungssystems möglicherweise durch das Produkt aus den Kurven D-, D_? und D^ und der Kurve D. ausgedrückt v/erden, d.h. anhand von Kurven D₁-, Dr und\Dy. Anhand der Fig.4 sieht man, daß wenn das optische System axial zum Fokussieren des Bildes des Zielgegenstandes in die Bildebene verstellt wird, das Niveau des differenzierten Signals

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ansteigt, und daß wenn dieses differenzierte Signal einen Maximalwert erreicht, die richtige Fokuseinstellung "beendet ist. Das "bedeutet, daß die Fläche, die von den gestrichelten Kurven Dy, Dg und Df- zusammen mit der Achse der Abszisse in Fig. 4 eingeschlossen ist, grosser wird und die grösste Fläche die ist, die von der gestrichelten Kurve Dc zusammen mit der Achse der Abszisse umgrenzt wird. Entsprechend ist das bekannte Fokussiersystem von der Art, daß eine räumliche Frequenzkompenente innerhalb des Bereiches von fb bis fc der gesamten räumlichen Frequenzen des Bildes des Zielgegenstandes in der Hauptsache erfasst"ist, und daß wenn der Kontrast, d.h. die optische Übertragungsfähigkeit einen Maximalwert erreicht, die richtige Brennpunkteinsteilung als beendet angesehen werden kann· Diese Art zu erfassen, ob das Bild in die Bildebene fokussiert ist oder nicht, wie sie bei' den bekannten Fokussiersystemen angewendet wird, kann anerkanntermaßen und möglicherweise eine relativ große Komponente der räumlichen Frequenz abdecken, und deshalb wie zuvor beschrieben und wie aus Fig. 4 zu sehen, kann das bekannte Fokussiersystem nicht zufriedenstellend arbeiten, wenn das Bild eines Zielgegenstandes mit einer relativ niedrigen räumlichen Frequenzkomponente innerhalb des Bereiches von fa bis fb in die Bildebene fokussiert werden soll. Ferner sollte, wie man aus den Kurven A^,, Ar, und A^ von Fig. 1 entnehmen kann, die Ausfallfrequenz des Lichtempfängers gleich oder dicht bei der Ausfallfrequenz des optischen Systems sein, um das bekannte Fokussiersystem fähig zu machen, ein Signal zu erzeugen, das ein Bild der relativ hohen räumlichen Frequenzkomponente anzeigt. Jedoch kann die Herstellung des optischen Systems und des Lichtempfängers mit gleicher oder fast gleicher Ausfallfrequenz praktisch nicht durchgeführt werden, weshalb das bekannte Fokussiersystem

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insofern Nachteile hat, als die Energieempfindlichkeit und auch die Charakteristik des zeitlichen Ansprechens relativ gering sind, seine Tätigkeit deshalb unstabil und unverlässlich ist und es teuer ist.

Im Folgenden wird das Prinzip der vorliegenden Erfindung beschrieben:

•Nimmt man zunächst an, daß ein Lichtpunkt in die Bildebene fokussiert wird und das Abbild des Lichtpunktes in "der Bildebene von dem Abtaster abgetastet wird,, dann wird die Leistung des Abtasters durch die Kurve C. in Fig. 3 (b) dar- ~- gestellt. Wenn aber dieses einmal fokussierte Bild des Lichtpunktes aus dem Brennpunkt herausgerät, dann ändert sich die Wellenform der Leistung des Abtasters schrittweise wie in den Kurven Cp- und Cg in Fig. 3 (b) dargestellt ist. Was die optische Übertragungsfähigkeit betrifft, entsprechen die Kurven C,, C₁- und Cr jeweils den Kurven C-, Cp und C^ in Fig." 3 (a). Es ist bekannt, daß die höchsten Werte der Kurven C., C₁- und Cr jeweils den Bereichen proportional sind, die von den Kurven der optischen Übertragungsfähigkeit (J.., Cp und C^ sowie der Abszisse und der Ordinate begrenzt sind.

Will man dementsprechend den Maximalwert des Videosignals, das beim Abtasten eines Bildes eines Lichtpunktes erhalten wird, finden, dann muß man den integrierten Wert der optischen Übertragungsfähigkeit über die gesamte räumliche Frequenz feststellen und der integrierte Wert wird im Feld der Optik "Informationsvolumen" genannt. Auf der anderen Seite wird der Minimalwert desselben Videosignals oftmals im dunkelsten Bereich des Bildes von einer D.'C Komponente überlagert, die in dem Bereich des Fokussiergebietes vorhanden ist, und der konstant ist, einerlei ob das Bild des

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Zielgegenstandes in die Bildebene fokussiert isx ocler nicht. Infolgedessen kann ein System nach der vorliegenden Erfindung, worin eine Anordnung getroffen wird, eine Differenz zwischen dem Maximale Und dem Minimalwert des Videosignals zu finden, der bei jedem Abtastvorgang des Abtasters gehalten wird, um anzuzeigen, daß das Bild des Zielgegenstandes in die Bildebene fokussiert ist, als System angesehen werden, worin das Informationsvolumen der totalen optischen Übertragungsfähigkeit einschliesslich der optischen Übertragungsfätiigkeit der Objektivlinsen-Baugruppe und der Lichtempfängereinheit des Abtasters innerhalb des gesamten Bereiches der räumlichen Frequenz ausgenutzt wird, um anzuzeigen, daß das Bild des Zielgegenstandes in die Bildebene fokussiert ist. Deshalb wird in dem System der vorliegenden Erfindung, einerlei welche räumliche Frequenz der Zielgegenstand hat, der Bildkontrast in einer Form angenähert, welche die gesamte räumliche Frequenz umfasst, um festzustellen, daß das Bild des Zielgegenstandes in die Bildebene fokussiert ist, womit 'die Nachteile, die dem bekannten System anhaften, völlig eliminiert sind.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung angewendet auf einen gewöhnlichen Typ einer photographischen Kamera, die allgemein dazu benutzt wird, Bilder des Zielgegenstandes aufzunehmen, indem die Tiefe und die Helligkeit verteilt ist·, ist folgendes. In dieser Beschreibung wird angenommen, daß drei Lichtpunkte A, B .und C anstelle von drei Zielgegenständen sich in verschiedenen Abständen von der Linsenbau- * gruppe L nach Fig. 5 befinden. Auch wird angenommen, daß der Abstand zwischen dem Lichtpunkt A und der Linsenbaugruppe L grosser ist,als der zwischen dem Lichtpunkt B und der Linsenbaugruppe L, -welcher wiederum grosser ist,.als der

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zwischen dem Lichtpunkt C und der" Linsenbaugruppe L, daß ferner der Lichtpunkt A heller ist als der Lichtpunkt C, der wiederum heller ist, als der Lichtpunkt B. In Fig. 5 sind P,, P_ und P~ jeweils die Ebenen, worin sich zugeordnete Punkte der Lichtpunkte A, B und C befinden. Aus Fig. 5 ersieht man, daß die Verteilung der Bildintensität der Lichtpunkte A, B und G in diesen zugeordneten Ebenen P., Pg und P mit den Kurven E._f Ep und E^ dargestellt werden.

Die Figuren 6 (a), (b) und (c) stellen die totale optische Übertragungsfähigkeit" jeweils dar, welche die Bedingungen der Lichtpunkte A, B und C, fokussiert in die individuellen zugeordneten Ebenen P., P-n und P„ darstellen," worin der maximale Kontrast des Bildes des Lichtpunktes A den Wert 1 hat. Wie schon gesagt, ist die maximale Intensität jedes Lichtpunktes proportional einem Informationsvolumen, das von der optischen Übertragungsfähigkeitskurve begrenzt ist, die dem zugeordneten Bild entspricht. In dem gezeichneten Beispiel sind die geringsten Informationsvolumina auf den zugeordneten Ebenen P. und P_n jeweils den Bildern der Lichtpunkte A und C zugehörig. In der zugeordneten Ebene P_R jedoch ist in Anbetracht des Umstandes, daß der absolute HeIr ligkeitswert des Lichtpunktes B der kleinste von allen ist, das Informationsvolumen des Bildes des Lichtpunktes B das kleinste von allen, obwohl der Kontrast des Bildes des Lichtpunktes B nicht Null wird, ehe er die Ausfallfrequenz erreicht. Dieser Umstand-ist im einzelnen in Fig. 7 dargestellt, worin die Abszisse den Abstand der Linsenbaugruppe L von den jeweiligen zugeordneten Ebenen darstellt, während die Ordinate die Informationsvoluminä der einzelnen Bilder der Lichtpunkte A, B und C darstellt. Aus Fig. 7 kann man entnehmen, daß wenn der Abstand zwischen der Linsenbaugruppe L und d rildebene sich ändert, das Informations-

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volumen des Bildes jedes der Lichtpunkte A, B sprechend geändert wird, wie dort anhand der Kurven A¹, B¹ und C dargestellt ist. Die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten des Videosignals zu finden, das sich aus der Verteilung der Bildintensität ergibt, die durch" das Abtasten des Bildes des Zielgegenstandes in einer vorbestimmten Stellung gemessen worden ist, was das Prinzip der vorliegenden Erfindung darstellt, bedeutet nicht mehr, als den Maximalwert von Informationsvolumina von Bildern in der Bildebene aufzunehmen, um anzuzeigen, daß das Bild des Zielgegenstandes in die Bildebene fokussiert ist. Deshalb kann, wenn die Linsenbaugruppe axial bewegt wird, ein Signal, dessen Wellenform durch eine ausgezogene Linie in Fig. 7 genau dargestellt wird, erhalten werden und die Spitzenwerte G1, G3, die den relativ hohen Kontrast der Lichtpunkte A und B jeweils darstellen, sind als Extremwerte anzusehen, die dazu benutzt werden, die richtige Einstellung des Brennpunktes zu bestimmen. V/as andererseits das Bild des Lichtpunktes B betrifft, der relativ von geringerer Helligkeit ist, so kann der Spitzenwert G-2 des Informationsvolumens nicht erfasst werden, weil das Informationsvolumen des Bildes des Lichtpunktes B von den Informationsvolumina der anderen Bilder der Lichtpunkte.A und C verbessert wird. Im Fall einer photographischen Kamera ist, da die meisten zu photographierenden Gegenstände von relativ hoher Helligkeit sind, die Erfassung des Spitzenwertes des Kontrastes dieser Gegenstände mittels eines elektrischen Signals ausreichend.

Wenn in dem.bekannten System, bei dem eine relativ grosse Komponente von räumlichen Frequenzen, die das Bild des Zeilgegenstandes darstellen, aufgenommen wird und als Signal verwendet wird, daß der Zielgegenstand in Bildebene fokussiert ist j wird es demgegenüber aus Fig. 6 ersichtlich, daß zahlreiche örtliche Brennpunktebenen, wie die, die die zugeordnete Ebene Ρ_Ό 409836/08 6*3 - 16 -

einscnliessen, in Übereinstimmung mit dem Zielgegenstana jede eine Tiefe hat, als Spitzenwert eines erfassten Signals erfasst werden. Da man einen zu photographierenden Gegenstand allgemein als eine Ansammlung von Lichtpunkten unterschiedlicher Helligkeit ansehen kann, wird die vorangegangene Erklärung in weitem Sinne anwendbar und deshalb wird das automatische Fokussieren nach dem bekannten System häufig in irgendeiner der Brennpunktebenen durchgeführt. Das bedeutet, daß die Arbeitsweise des bekannten Systems nicht verlässlich ist, und daß die praktische Verwendbarkeit herabgesetzt ist.

Da nach der Erfindung die Anordnung so getroffen worden ist, daß der höchste Wert des Kontrastes eines Teils des Bildes erfasst wird, der relativ hell ist, kann man die Fokussiervorrichtung mit Vorteil in einer photographischen Kamera gebrauchen, die zur Aufnahme von photographischen Abbildungenvon Zielgegenständen verwendet wird, die eine tiefe und unterschiedliche Lichtintensitätsverteilung haben.

Da weiterhin nach der Erfindung die Fokussiervorrichtung eingerichtet ist, den gesamten Bereich^ der räumlichen Frequenz zu überdecken, kann ein Abtaster mit einer Lichtempfängereinheit verwendet· werden, die grössere Baumaße hat, als die, die bisher als das größte Maß angesehen wurden, das mit Vorteil verwendet werden konnte. Insbesondere sind die folgenden oberen und unteren Grenzen für die Grosse einer Lichtempfangereinheit bisher verbindlich angesehen worden. Was die untere Grenze der Grosse der Empfängereinheit betrifft, wird im Falle eines Meßinstrumentes, worin das Videosignal durch einen Photoübersetzer verstärkt werden kann, der eine relativ hohe Empfindlichkeit und keine Grenze für seine Charakteristik des zeitlichen Ansprechens

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hat, die Lichtempfänger.einheit so klein wie möglich gehalten, damit eine relativ große Komponente der räumlichen Frequenzen abgedeckt werden kann, und deshalb wird bei der Lichtempfängereinheit beispielsweise ein Schlitz von 2 ^!\ bis 0,5 .v-Breite praktisch verwendet. Wenn man jedoch zu der Verv/endung einer Fokussiervorrichtung in-einer photographi- " sehen Kanera kommt, weil zum Teil die Fokussiervorrichtung eine zeitlich schnelle Ansprechcharakteristik haben sollte und weil zum Teil die Verwendung des Photoübersetzers nicht angängig ist und weil die Forderung nach einfacher Herstellung und relativ geringen Kosten- bei verlässlicher Arbeitsweise erfüllt werden sollen, dann kam ein Lichtempfänger von so geringer Grosse nicht verwendet werden, und die annehmbare Grosse wird deshalb auf 20M-begrenzt. In Anbetracht der oberen Grenze hängt andererseits die Grosse der Lichtempfängereinheit davon ab, welche Komponente der räumlichen Frequenz eines Bildes von dem Videosignal aufgenommen werden soll, weshalb die Begrenzung bei dem bekannten Fokussiersystem bei 50^ gelegen hat, wie noch mit Mengenangaben bebelegt wird, und das bekannte Fokussiersystem arbeitet nicht zufriedenstellend, wenn die Grosse der Lichtempfängereinheit über 50fliegt.

Trotz der zuvor beschriebenen Beschränkung in der Grösse der Lichtempfängereinheit kann man dennoch annehmen, daß die Verwendung einer möglichst grossen Lichtempfängereinheit im Hinblick auf den Umstand vorzuziehen ist, daß das Verhältnis des.Signals zum Rauschen bei der Leistung des Abtasters so vergrössert werden kann, daß man ein Videosignal erhält, bei dem dieses Verhältnis gut ist. Nichtsdestoweniger ist aus Gründen, die zuvor dargelegt wurden, · die Grosse der Lientempfangeneinheit beschränkt, und

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diese Beschränkung hat sich als ein ausschlaggebender Grund dafür herausgestellt, daß das bekannte Fokussiersystem praktisch nicht verwertet werden kann.

In Fig. 4 sieht man, daß wenn die Grosse der Lichtespfängereinheit des Abtasters, die in dem bekannten Fokussiersystem verwendet wurde, vergrössert wird, die Ausfallfrequenz fc, die den Reziprokwert der Grosse der Lichtempfängereinheit darstellt, herabgesetzt wird und in der Folge davon das Niveau des Signals, das die Brennpunkteinstellung anzeigt, welches von der Siebkette D4 aufgenommen wird, beträchtlich herabgesetzt ist. Aus diesem Grund kann die Lichtempfängereinheit der Grosse nach nicht die gesetzte obere Grenze überschreiten·.

Andererseits ändert sich bei dem Fokussi-er gerät nach der Erfindung, wie aus Fig. 3 zu sehen, auch dann, wenn die Grosse der Lichtempfängereinheit gesteigert wird und dabei die Ausfallfrequenz entsprechend auf einen Wert fc¹ herabgesetzt wird, die optische Übertragungsfähigkeit, die erreicht wird, wenn das Bild in die Bildebene fokussiert wird, lediglich von der Kurve C 1 auf eine strichpunktierte Kurve C 7, während die verhältmässige Änderung der Kurve C 7 zu der Kurve C 2 und dann zu der Kurve C 3, die eingehalten wird, wenn einmal das fokus si er te Bild aus dem Brennpunkt herausgebracht wird, in keiner Weise. Deshalb wird bei. dem System nach der Erfindung, worin die Änderung des Bereiches der von jeder der Kurven C 7, C 2 und C 3 zusammen mit der Abszisse und der Ordinate eingeschlossen wird, d.h. das Informationsvolumen,erfasst wird, die Erfassbarkeit insoweit nicht reduziert, als ein erforderlicher Bereich der räumlichen Frequenz eine relativ geringe

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geräumliche Frequenz mit abdeckt.

Es besteht folgende quantitative Beziehung zwischen der räumlichen Frequenz, die abgedeckt wird und der annehmbaren Grosse der Lichtempfängereinheit.

Bei Fig. 8 wird unterstellt, daß eine Kurve H 1 eine optische Übertragungsfähigkeit darstellt, die erreicht wird, wenn das Bild in die Bildebene fokussiert wird, und daß die Kurve E 1 sich in eine Kurve H 2 ändert und dann in eine Kurve H 3, wenn das Bild aus dem Brennpunkt herausgebracht wird. Wird die Erfassbarkeit des Fokussierens einer Objektivlinsen-Baugruppe einer photοgraphischen Kamera mit oLausgedrückt, dann ist der Wert der Erfassbarkeit d~ als das Produkt der Verschlechterungsgeschwindigkeit der optischen übertragungsfähigkeit (Kontrast), die sich aus der Brennpunktverschiebung ergibt und den absoluten Wert der optischen Übertragungsfähigkeit (Kontrast) zu verstehen.

Nimmt man bei Fig. 8 an, daß fc die Ausfallfrequenz der totalen optischen Übertragungsfähigkeit ist, dann ist der Wert der Erfassbarkeit verhältnismässig hoch, wenn die räumliche Frequenz f, die abgedeckt wird, sich innerhalb des Bereiches von 3 ·" fc/4 > f > fc/4 befindet. Wird dieser Bereich in Werten der Grosse d der Lichtempfängereinheit ausgedrückt, dana erhält man die folgende Beziehung:

■ * 3/ (4-d)>f > 1/ (4 · d) ... (1)

Andererseits kann, wenn die räumliche Frequenz f, die abgedeckt wird, bekannt ist, die Grosse d der Lichtempfängereinheit, die mit der Formel (1) übereinstimmt wie folgt ausgedrückt werden

3/ Uf)> d > 1/ (4· f) ... (2). 409836/0863

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Somit ist die Grosse der Lichtempfängereinheit mit der Formel (2) definiert. Die Beziehung, die mit der Formel (2) ausgedrückt ist, ist in Fig. 9 dargestellt. Darin stellt die Achse der Abszisse die Grosse' der Lichtempfängereinheit in raikron und die Achse der Ordinate die räumliche Frequenz f, die abgedeckt wird, in Linien pro Millimeter dar. Aus Fig. 9 ersieht man, daß der Wert der Grosse d der Lichtempfängereinheit in eine schraffierte Fläche fällt, die von den Kurven I 1 und I 2 definiert wird. Zum Vergleich fällt die Grosse der Lichtempfängereinheit, die in dem bekannten Fokussiersystem verwendet wird und die sich innerhalb 20 bis 50 M bewegt, in den Bereich, der von den Kurven I 1 und I 2 zwischen den gestrichelten Linien 13 und 14 eingeschlossen ist.

Was die automatische Fokussiervorrichtung betrifft, die insbesondere zum Gebrauch in einer photographischen Kamera vorgesehen ist, so ist die Abdeckung einer relativ geringen Komponente der räumlichen Frequenz des Bildes innerhalb des Bereichs von 2, Linien/mm bis 15. Linien/mm ausreichend, um die wahre Brennpunkteinstellung bezüglich des Bildes zu finden. Deshalb kann der Abtaster der automatischen Fokussiervorrichtung eine Vielzahl von Lichtempfängereinheiten im Berich von 50 bis 150 μ haben.

Die automatische Fokussiervorrichtung nach der Erfindung kann,wegen der zuvor genannten Merkmale, mit einer verhältnismässig grossen Charakteristik des zeitlichen Ansprechens verlässlich und zufriedenstellend arbeiten. Ausserdem ergibt die Verwendung einer Lichtempfängereinheit von verhältnismässig grossem Umfang ein Videosignal von gutem Verhältnis von Signal zu Geräusch und erleichtert

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die Herstellung der Fokussiervorrichtung ohne Schwierig- ■ keiten und bei niedrigen Kosten.

Diese und andere Aufgaben und Kennzeichen der Erfindung werden durch die nun folgende- Beschreibung von vorzugsweisen Ausführungsbeispielen deutlich, die anhand der Zeichnung erläutert werden.

Figur 1 ist eine graphische Darstellung zur Erklärung der optischen Übertragungsfähigkeit,

Figur 2 ist ein Diagramm einer Sinuswelle der räumlichen Frequenz und der Grosse der Lichtempfängereinheit,

Figur 3 ist eine Darstellung ähnlich Figur 1 und zeigt die totale optische Übertragungsfähigkei.t der Fokussiervorrichtung, die in einer photographischen Kamera verwendet wird,

Figur 4 ist eine graphische Darstellung einer totalen optischen Übertragungsfähigkeit und einer Siebkette in einer bekannten automatischen Fokussiervorrichtung,

Figur 5 ist ein Diagramm, in dem dargestellt ist, wie Bilder, die aus verschiedenen Abständen von der Linse photographiert werden müssen, in die jeweilige Bildebene proj ziert werden,

Figur 6 zeigt in Einzelabbildungen die optischen Übertragungsfähigkeit en bei den Bildern in den verschiedene-n Bildebenen nach Figur 5,

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" " ²² -' 2403746

Figur 7 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Informationsvolumen und der Linsenverstellung, abgeleitet aus Figur 5,

Figur 8 ist eine Darstellung der totalen optischen Übertragungsfähigkeit des Bereichs der räumlichen Frequenz, die bei der Auswahl der Grosse der Lichtempfängereinheit bei der Vorrichtung nach der Erfindung zur Anwendung kommt,

Figur 9 ist eine Darstellung der Grosse der Lichtempfängereinheit in Beziehung zu der räumlichen Frequenz, die von dem Gerät nach der Erfindung und von dem mit dem bekannten Fokussiersystem abgedeckt wird,

Figur 10 ist ein elektrisches Blockschaltbild des Fokussiergerätes in einer Ausführungsform der Erfindung,

Figur 11 ist eine schematische Vorderansicht eines Abtasters, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird,

Figur 12 ist eine Darstellung von Wellenformen von Taktimpulsen und eines Startimpulses,

Figur 13 ist eine Darstellung der Wellenform eines Reihen-Videosignals, das von der Abtastvorrichtung abgegeben wird, wenn das Bild des Zielgegenstandes fokussiert wird,

Figur 15 ist ein Blockschaltbild eines Teiles des Fokussiergerätes bei einer anderen Ausführungsform,

Figur 16 ist eine Darstellung von Wellenformen von Vergleichsimpulsen (sampling pulses), die bei der Anordnung nach Fig. 15 verwendet werden,

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Figur 17 ist ein Blockschaltbild mit Einzelheiten der Erfassungseinrichtungen für Maximal- und Minima!wert nach Fig. 10,

Figur 18 ist ein Schaltbild eines Motorkreises nach Fig. 10,

Figur 19' ist eine Darstellung der Beziehung zwischen einer erfassten Spannungsdifferenz und der Linsenversteilung,

Figur 20 ist ein Blockschaltbild ähnlich dem nach Figur 10 für ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 21 zeigt-Wellenforrnen verschiedener Impulse zur Verwendung bei der Anordnung nach Fig. 20,

Figur 22' ist'die schematische Darstellung eines anderen Abtasters bei der Erfindung, von vorne gesehen,

Figur 23 ist ein Blockschaltbild eines Teiles der Fokussiervorrichtung bei noch einer anderen Ausführungsform, worin der Abtaster nach Fig. 22 Verwendung findet,

Figur 24 stellt" Wellenformen verschiedener Impulse dar, die bei der Anordnung nach Fig. 23 Verwendung finden,

Figur 25 stellt schematisch die Lage des Lichtempfängers in einer Bildebene dar,

Figur 26 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dar,

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Figur 27 zeigt die optische tfbertragungsfähigkeit der Anordnung nach Fig. 26 und

Figur 28 zeigt in schematischer Darstellung einen Unterbrecher, der bei der Erfindung Verwendung findet.

In der Beschreibung und in den Zeichnungen werden für gleiche Teile gleiche Bezugszahlen und Bezugszeichen verwendet.

In Fig. 10 ist in der automatischen Fokussiervorrichtung ein Abtaster 10 enthalten, der einen lichtstrahl, der ein Bild des Zielgegenstandes, der photographiert werden soll, trägt, in ein elektrisches Videosignal von der Wellenform umwandelt, die entweder in Fig. -13 oder in Fig. 14 dargestellt ist. Der Abtaster 10 enthält einen vielzelligen Photowandler mit einer Vielzahl von Licht-empfängereinheiten, und in der dargestellten Ausführungsform wird der vielzellige Photowandler in Form einer selbstabtastenden Photodiodenreihe 10a (Fig. 11) verwendet, worin eine Vielzahl von Photodioden D*, D^ ... Dq und υ-« in einer Zeile angeordnet sind.

Die selbstabtastende Photodiodenzeile 10a ist im Handel erhältlich und kann ein eingebautes Verschieberegister enthalten, das durch Taktimpulse,· wie in Fig. dargestellt, die aus einem Taktimpulsgenerator 11 stammen, getriggert wird, · so daß in der Eeihenfolge die Photodioden in Tätigkeit versetzt werden. Das eingebaute Verschieberegister kann einen Zeilenendimpuls erzeugen, der das Ende des Abtastens anzeigt, d.h.,der Aufeinanderfolge der Betätigung der Photodioden. Einzelheiten

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und Arbeitsweise der Photodiodenzeile findet man in der Anweisung des Herstellers, sie werden hier zwecks Abkürzung weggelassen.

Immerhin muß.festgehalten werden, daß bei der Erfindung die Reihe 10a von Photodioden so angeordnet werden'soll, daß die Photodioden D^, Dp ... Dq und D^q das Bild einer ausgewählten Fläche des Zielgegenstandes abtasten können, das durch eine Linsenbaugruppe L in einer Bildebene erzeugt wird, die in Fig. 11 unter I, P schematisch dargestellt ist. In der Praxis wird im Falle einer einäugigen Spiegelreflexkamera, die'mit der Fokuss-iervorrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist, ein einfallender Lichtstrahl, der das Bild des Zielgegenstandes trägt und durch die Objekt ivlinsen-Baugruppe L fällt, dazu gezwungen , zum Teil zu einem lichtempfindlichen Film abzuweichen, zum andern Teil in den Abtaster 10. Diese Technik ist dem Fachmann gut bekannt.

Das Reihen-Videosignal, das.aus dem Abtaster 10 nach Vollendung jeder Abtastung kommt, kann die Wellenform haben, die in Fig. 13 für den Fall dargestellt ist, daß das Bild des Zielgegenstandes nicht korrekt in die Bildebene fokussiert wird, oder wie in Fig. 14 für den Fall dargestellt ist, daß dasselbe Bild des Zielgegenstandes in dieselbe Bildebene fokussiert worden ist. Durch Vergleich der Figuren 13 und 14 kann man feststellen, daß eine Spannungsdifferenz Δ ν zwischen dem Maximal-und Minimalwert'des Reihen-Videosignals grosser ist, wenn das Bild fokussiert ist, als wenn das gleiche Bild nicht fokussiert ist, was auf der Tatsache beruht, daß das fokussierte Bild einen scharfen Kontrast gibt.

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Das Reihen-Videosignal, das das Bild des zeigt, wird dann auf einen Verstärker 12 gegeben und von dort auf einen Maximalwertdetektor 13 und einen Minimal- . wertdetektor 14.

Der monostabile Kreis 15 erzeugt ein Signal niedrigen Niveaus * zu einem UND-Tor 16, um dieses

abzutriggern, um den Durchgang des Taktimpulses aus dem Taktpulserzeuger 11 zu dem Abtaster 10 zu unterbrechen. Die Erzeugung des Signals niederen Niveaus durch diesen monostabilen Kreis 15 findet statt, wenn der Endimpuls aus dem Abtaster 10 auf diesen monostabilen Kreis 15 aufgegeben wird. Hieraus ist zu ersehen, daß der Abtastvorgang des Abtasters 10 jedesmal unterbrochen wird, wenn das UND-Tor 16 bei Eingang des Signals niederen Niveaus, das aus dem monostabilen Kreis .17 aufgegeben wird, abgetriggert wird.

Ein Helligkeitsdetektor ist elektrisch mit dem Verstärker 12 verbunden und steuert die Grosse der Verstärkung durch den Verstärker 12 im Ansprechen auf die durchschnittliche Grosse der Helligkeit des Zielgegenstandes, die dadurch erfasst wird, so daß das Niveau des Ausgangs, der sowohl auf den' Maximal- als auch den Minimaldetektor 13, 14 von dem Verstärker 12 aufgegeben wird, zur Abstimmung mit den dynamischen Bereichen der Detektoren 13 und 14 justiert v/erden kann. Der Helligkeitsdetektor 17 kann,ebensowie der Verstärker 12, weggelassen werden, wenn das Reihen-Videosignal aus dem Abtaster 10 eine ausreichende Grosse hat.

Fig. 15 zeigt,.daß ein Abtast-und Haltekreis 18 entweder zwischen den Abtaster 10 und den Verstärker 12 oder zwischen

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den Verstärker 12 und die Detektoren 13 und 14 eingereiht werden kann. Die Verwendung dieses Abtast- und Haltekreises wird in einem Fall empfohlen, wo der Vielzellenwandler mit dem Abtaster 10 in der Form eines strombetriebenen Bildfühlers ausgeführt wird, der ebenfalls im Handel erhältlich ist. Der Zweck der Verwendung des Abtast- und Haltekreises 18 ist der, daß ein Signal, das aus dem Abtaster 10 mit Wellenform abgegeben wird, wie in Fig. 16 dargestellt, in die Lage versetzt wird, in vollem Umfang in ein Serienvideosignal von einer Wellenform überführt zu werden, das dem Reihen-Videosignal aus der Photodiodenzeile ähnlich ist.

Aus Fig..17, in der die Einzelheiten des Maximal- und des Minimalwertdetektors 13 und 14 dargestellt sind, ist zu ersehen, daß beide Detektoren 13 und 14 bekannte Analog-Digitalwandler des Rückkopplungstyps sein können und einen Spannungsvergleicherkreis 13a und 14a, einen Torkreis 13b und 14b, einen Binärzähler 13c und 14c und einen Digital-Analog-Umwandler 13d und 14d enthalten, wovon die letzteren irawesentlichen aus einem Netzwerk von Widerständen bestehen.

In dem Maximalwertdetektor 13 hat der Spannungsvergleicherkreis 13a ein Paar Eingangsklemmen. Eine ist mit dem Abtaster 10 durch den Verstärker 12 unddie andere mit dem Digital-Analogwandler 13d verbunden. Dieser Vergleicherkreis 13a dient der Aufgabe, das Niveau der Spannung des Reihen-Videosignals aus dem Abtaster 10 mit dem Niveau der Spannung eines Analogsignals aus dem Digital-Analog-Urawandler zu vergleichen,und ein Ausgangssignal auf den Torkreis 13b nur zu erzeugen, wenn das Spannungsniveau des Reihen-Videosignals das Spannungsniveau des Analogsignals übersteigt. Es sei bemerkt, daß das Spannungsniveau des Analogsignals aus dem D - A -Wandlers d im Ansprechen auf

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jeden darauf abgegebenen Impuls aus dem Torkreis 13b in einer Weise, die jetzt beschrieben wird, schrittweise anwächst.

Der Torkreis 13b hat drei Eingangsklemmen, die jeweils mit dem Spannungsvergleicherkreis 13a, einem anderen Taktimpulsgeber 11' und dem monostabilen Kreis 15 verbunden .sind. Er ist in der Lage, den Durchgang eines oder mehrerer Taktimpulse zu dem Zähler 13c zuzulassen, wenn die Eingangsklemmen entsprechende Eingänge erhalten, und solange als das Spannungsniveau jeder Komponente des Reihen-Videosignals aus dem Abtaster 10 das Spannungsniveau des Analog-Signals überschreitet. Impulse aus dem Tor werden sowohl auf den D-A- Umwandler 13d und auf den Zähler 13c aufgegeben, und die Impulse, die auf den Wandler 13d aufgegeben werden, werden von dem Wandler 13d in ein Analogsignal umgewandelt. Die Spannungshöhe dieses Analogsignals wächst im Ansprechen auf die Anzahl der Impulse an, die· auf den Wandler 13d aufgegeben werden. Andererseits werden Impulse, die auf den Zähler 13c aufgegeben werden, gezählt und darin gespeichert, bis der Zähler 13c einen Rückstellimpuls erhält, der als Ausgang aus dem monostabiLen Kreis kommt.

Mit Bezug auf den Maximalwertdetektor 13 ist nunmehr klar, daß nur die grösste Komponente des Reihen-Videosignals aus dem Abtaster 10 in ein Digitalsignal umgewandelt wird, welches aus dem Zähler 13c abgegeben wird und die Zahl der Impulse anzeigt, die von diesem gewählt worden sind.

Der Minimalwertdetektor 14 hat ähnliche Bestandteile und eine ähnliche Anordnung wie der Maximalwertdetektor 13,

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funktioniert aber genau umgekehrt In anderen Worten, während der Tätigkeit der Kreisanordnung und in einer Periode, in der kein Reihen-Videosignal auf einen der Detektoren 13 und 14 aufgegeben wird, erzeugen die beiden Wandler 13d und 14d ein Analogsignal vom gleichen vorein-.gestellten Wert. V/ährend der voreingestellte Wert des V/andlers 13d im Ansprechen auf die Zahl der Impulse, die von ihm in der zuvorbeschriebenen Weise empfangen werden, anwächst, sinkt der voreingestellte Wert des V/andlers 14d in einer Art ab, die nunmehr beschrieben wird, aber genau umgekehrt ist.

Man nehme nun an, daß eine Komponente des Reihen-Videosignals simultan auf die Spannungsvergleicherkreise 13a' und 14a aufgegeben wird, und diese Reihen-Videosignalkomponente ein Spannungsniveau hat, das höher ist, als der voreingesteilte Wert jedes der D-A-Wandler 13d und 14d. Dann erzeugt nur der Spannungsvergleicherkreis 13a des Maximalwertdetektors 13 eine Leistung, die auf den Torkreis 13b aufgegeben wird, während keine Leistung auf den Torkreis 14b ..aus dem Spannungsvergleicherkreis 14a des Minimalwertdetektors 14 aufgegeben wird. Wenn aber eine der anderen Komponenten des Reihen-Videosignals ein Spannungsniveau hat, das unter derfi voreingesteilten Wert des D-A-Wandlers 14d liegt, welches gleich geblieben ist, das jedoch niedriger ist als der voreingestellte Wert des D-A-Wandlers 13d, der bereits vergrössert worden ist, dann erzeugt der Spannungsvergleicherkreis 14a des Minimalwertdetektors 14 eine Leistung, die auf den Torkreis * ■' 14b aufgegeben wird. Der Torkreis 14d arbeitet in gleicher Weise wie "der Torkreis 13b..und kann einen Taktimpuls sowohl zu dem Zähler 14c, als auch zu dem D^-A-Wandler 14d durchlassen.

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Der D-Α-Wandler 14d arbeitet im wesentlichen ähnlich wie der Wandler 13d, unterscheidet sich aber von diesem dadurch, daß der Spannungswert einer Leistung aus dem " Wandler 14d im Ansprechen auf die Zahl der Impulse, die darauf aus dem Torkreis 14d aufgegeben worden sind, stufenweise geringer wird.

Der Zähler 13c und der Zähler 14c erzeugen beide ein Digitalsignal für einen Differenzdetektor 20, und der Inhalt, der jeweils in einem der Zähler 13c und 14c aufgespeichert wird, wird nun Null, wenn sich jeweils ein Abtastvorgang des Abtasters 10 vollendet. Das ist deshalb möglich, weil jedesmal wenn das Bild des Zielge-> genstandes von dem Abtaster 10 abgetastet wird, der Endimpuls, der das Ende des AbtastVorganges anzeigt, von dem Abtaster 10 erzeugt wird und auf den monostabilen Kreis 15 aufgegeben wird. Der monostabile Kreis 15 erzeugt nach Erhalt des Reihenendimpulses ein Signal niederen Niveaus, das auf das UND-Tor 16 geht und letzteres abtriggert, und welches auch als Rückstellimpuls auf die Zähler 13c und 14c einwirkt, um diese zurückzustellen.

Zugleich mit dem Annulieren des Inhaltes, der in den Zählern 13c und 14c aufgespeichert war, erhalten die D-A-Wandler 13d Und 14d den gleichen Impuls, der auf diese V/andler 13d und 14d einwirkt, um die jeweiligen Spannungsniveaus, die voneinander weggerichtet waren,

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auf denselben ursprünglich voreingestellten Wert zu bringen, in Vorbereitung für die Weitergabe der Korn-, ponenten eines Beihen-Videosignals, das in der Folge aus dem Abtaster 10 bei einem anderen Abtastvorgang abgegeben wird.

Es sei bemerkt, daß, da jeder Spannungsvergleicherkreis 13a und 14a so eingerichtet ist, daß er eine Leistung auf dem entsprechenden Torkreis 13b inform einer Reihe von Impulsen abgibt, die Verwendung des Taktimpulserzeugers 11 und der dazu gehörigen Verdrahtung weggelassen werden kann. Die DigitalsignaIe aus den Maximal- und Minima lwertdetektoren 13 und 14 für den Differenzdetektor werden so verarbeitet, daß die Zahl der jeweils von den pigitalsignalen dargestellten Impulse aus 'diesen Detektoren einer Substraktion unterworfen werden. Hieraus ergibt sich, daß das Ausgangssignal aus dem Differenzdetektor 20 die Differenz zwischen der Anzahl der Impulse angibt, die von dem Zähler 13c und dem Zähler 14c gezählt worden sind. Mit anderen V/orten, die Differenz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Spannungsniveau des Reihen-Videosignals, das aus dem Abtaster 10 nach Durchführung eines Abtastvorganges hervorgeht, wird als Differenz zwischen der Zahl der Impulse ausgedrückt, die von dem Zähler 13c und 14c gezählt worden sind, was durch das Ausgangssignal dargestellt ist, das aus dem Detektor 20 kommt.

Mit Bezug auf Fig. 10 ist es klar, daß das Ausgangssignal aus dem Differenzdetektor 20 dann auf einen Extremwertdetektor -21 von einer nun zu beschreibenden Anordnung aufgegeben wird. Es soll jedoch festgehalten

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werden, daß simultan mit der Aufbringung des Ausgangssignal auf den Extremwertdetektor 21 die Objektiv-.linsen-Baugruppe L axial in vorbestimmten abgestuften Schritten verstellt wird, und zwar jeweils einer in einer Richtung und daß hiernach das Rückstellen der Binärzähler 13c und 14c zur Bereitstellung für die nächste Abtastung des Bildes des Zielgegenstandes vorgenommen wird, welcher in der Bildebene IP erscheint.

Der Extremwertdetektor 21 enthält einen ersten Speicher 21a mit einer Eingangsklemme, die mit dem Differenzdetektor 20 verbunden ist, einen zweiten Speicher· 21b, von dem Eingangsklemmen mit dem ersten Speicher 21b und einem Vergleicherkreis 21c verbunden sind, der wiederum KLemraen hat, die mit den jeweiliegn Ausgangsklemmen des ersten und zweiten Speichers 21a und 21b verbunden sind. Ferner ist eine Ausgangsklemme mit einem Motorantriebskreis 22 verbunden.

Der Extremwertdetektor 21 arbeutet wie folgt. Wenn ein Ausgangssignel auf den ersten Speicher 21a aufgegeben wird, wird ein Inhalt, der in dem Speicher 21a, der sich mit einem früheren Abtastvorgang des Abtasters 10 ergeben hat, auf den zweiten Speicher 21b übertragen und dort zeitweise gespeichert. Danach werden die Inhalte, die in den Speichern 21a und 21b jeweils gespeichert sind, durch den Vergleicherkreis 21c miteinander verglichen. Der Ausgang aus dem Vergleicherkreis zeigt die Differenz zwischen diesemlnhalten an, die in dem ersten und dem zweiten Speicher 21a und 21b gespeichert waren. Der Ausgang aus dem Vergleicherkreis ist wiederum zur Steuerung der Antriebsweise des Linsen-

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antriebsmotors M in einer Weise verwendbar, die später mit Bezug auf Fig. 18 beschrieben wird. Der Vergleicherkreis 21c ist so ausgebildet, daß sein Ausgang ein Signal mit hohem Niveau ist,, wenn der Wert des Inhaltes, der in dem ersten Speicher 21a gespeichert ist, grosser oder gleich den des in dem zweiten Speicher 21b gespeicherten Wertes ist. Es ist ein Signal von niedrigem Niveau, wenn der Inhalt des zweiten Speichers 21c grosser ist als der des ersten Speichers 21a. Das Signal hohen Niveaus, das aus dem Vergleicherkreis 21c hervorgeht, wird zum Antrieb der Linsenbaugruppe L in der gleichen Axialrichtung benutzt, in der es zuvor in der Suche nach der wahren Brennpunkteinsteilung bewegt worden ist. Das Signal niederen Niveaus wird zur Unterbrechung der Axialbewegung der Linsenbaugruppe L, oder zu ihrem Antrieb in der entgegengesetzten Richtung be-■ nutzt.

Wie aus der nun folgenden Beschreibung noch hervorgeht, erzeugt der Vergleicherkreis 21c des Extremwertdetektors 21 ein Signal hohen Niveaus, solange der Motor M nicht mit Strom versorgt wird.

. Nun wird ein Ausgangssignal aus dem Vergleicherkreis 21c in die Motorantriebseinheit 22 eingegeben, deren Einzelheiten in Fig. 18 zu sehen ist.

Die Motorantriebseinheit 22 enthält einen Antriebskreis 22a und eine Motorsteuerung 22d. Der Antriebskreis 22a enthält Schalttransistoren Tr1, Tr2, Tr3 und Tr4 und Widerstände E1, R2, R3 und R4 und dient dem Antrieb des Motors M, der zwischen den Kollektoren;der jeweiligen Transistoren Tr1 und Tr2 eingeschaltet ist.Der Antriebs-

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•kreis 22a enthält ferner einen Flip-Flop F1 mit einem Paar Ausgangsklemmen Q1 und Q1 und arbeitet in der Weise, daß nur wenn der Status des Ausgangsignals'aus dem· Vergleicherkreis 21c von dem hohen Niveau auf ein niederes Niveau überwechselt, der Status der entsprechen- *~ den AusgangssignaIe aus dem Flip-Flop F1 sich zueinandergesehen umkehren. Es ist aber ungewiß, ob ein Ausgang aus einer der Ausgangsklemmen Q1 und Q1 sich im Status des hohen Niveaus befindet, wenn der Kreis unter Strom kommt.

Die Motorsteuerung 22b enthält ein Paar Schalttransistoren Tr5 und Tr6, einen Verzögerungskreis DC, der in seinem Wesen aus einem, bekannten zeitkonstanten Kreis besteht, einem ODER-Kreis OR und einem-Flip-Flop F2 mit den Ausgangsklemmen Q2 und Q2. Diese Motorsteuerung 22b arbeitet zur Unterbrechung der Tätigkeit des Motors M , um die Bewegung der Linsenbaugruppe anzuhalten, wenn das Bild des Zielgegenstandes korrekt in die Bildebene IP fokussiert ist.

Ein normalerweise offener RucksteilschaIter SW2 bildet · einen Rückstellkreis für den Flip-Flop F2, und solange dieser Rückstellschalter SV/2 offenist, kann ein Rückstellsignal auf eine Rückstellklemme beispielsweise RT des Flip-Flop F2 aufgegeben werden, so daß der Flip-Flop in eine Stellung übergeht, in der die Zustände der .jeweiligen Ausgänge aus den Ausgangsklemmen Q2 und Q2 umgekehrt sind. Ist aber der Rückstellschalter SW2 im Augenblick geschlossen, dann erhält der Ausgang Q2 aus dem Flip-Flop F2 ein hohes Niveau.

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Der Verzögerungskreis DC "bewirkt die Verschiebung der Zeitgabe über eine vorbestimmte Zeit, bei der der Status des Ausganges Q2 des Flip-Flop F2 umgekehrt wird.

Die Motorantriebseinheit 22 arbeitet wie folgt. Nimmt man an, daikein Stromquellenschalter SW1, der mit' einer Stromquelle PS verbunden ist, geschlossen ist, dann erzeugt der Flip-Flop F2 ein Signal «niedrigen Niveaus an seiner Eingangsklemme Q2, solange der Rückstellschalter SW2 nicht augenblicklich betätigt wird. Unter diesen Umständen wird der Transistor Tr6 abgeschaltet und ebenso der Transistor Tr5· Damit erhält der Motor M keinen Strom. Es muß bemerkt werden, daß der Flip-Flop F1 ein Signal hohen Niveaus an seiner Klemme Q1 erzeugt.

Wird der Rückstellschalter SV/2 plötzlich geschlossen, nachdem ein Photograph bestimmt hat, was photographiert werden soll und hiernach seine"Kamera so gehalten hat, daß die Linsenbaugruppe L auf den Zielgegenstand gerichtet ist, dann erhält der Ausgang von Q2 des Flip-Flop F2 ein hohes Niveau, wodurch die Transistoren Tr6 und Tr5 jeweils aufeinanderfolgend eingeschaltet werden. Deshalb kommt der Motor M unter Strom und bewegt die Linsenbaugruppe L in der einen Richtung. Zu dieser Zeit sind die Schalttransistoren Tr2 und Tr3 leitend, und Strom fliesst durch den Motor M von der Kollektorseite des Transistors Tr2 nach der Kollektorseite des Transistors Tr3. Gleichzeitig mit dem plötzlichen Schliessen des Rückstellschalters SW2 erhält der Ausgang Q2 des Flip-Flop F2 ein niedriges Niveau, und die Übertragung dieses Signals niedtigen Niveaus aus dem Flip-Flop F2 auf den ODER-Kreis OR wird durch den Verzögerungskreis DC um eine bestimmte Zeit verzögert, die in einer Weise

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• ■'- 36 gewählt wird, die vim folgenden beschrieben ist.

Wie schon gesagt, befindet sich der Ausgang aus dem Vergleicherkreis 21c im Zustand des hohen Niveaus, solange wie die Bewegung der Linsenbaugruppe L unterbrochen bleibt. Es besteht jedoch die Möglichkeit, daß der Ausgang aus dem Vergleicherkreis 21c nach darauffolgender Bewegung der Linsenbaugruppe L durch die Tätigkeit des Motors M ein niedriges Niveau bekommt, was bedeutet, daß die Linsenbaugruppe L in einer solchen Richtung bewegt worden ist, daß das Bild des Zielgegenstandes mehr und mehr verwischt worden ist. Um zu vermeiden, daß die Tätigkeit des Motors zu einer Zeit beendet wird, v/o der Zustand des Ausgan'gs aus dem Vergleicherkreis 21 von dem hohen Niveau auf das niedrigere Niveau wechselt, werden der Verzögerungskreis DC und der ODER-Kreis eingesetzt..

Fällt der Eingang auf den Flip-Flop F2 durch die Klemme In2 von dem Zustand des hohen Niveaus auf den Zustand des niederen Niveaus ab, dann kehren sich die Zustände der Ausgänge Q2 und Q2 um. Ferner ändert sich zu der Zeit, wo die Linsenbaugruppe L in einer solchen Richtung bewegt wird, daß das Bild des Zielgegenstandes beinahe in die Bildebene fällt, der Ausgang aus dem Vergleicherkreis 21c vom Zustand hohen Niveaus auf den ,Zustand niedrigen Niveaus, und diese Änderung kann durch den Flip-Flop zwecks Unterbrechung der elektrischen Stromzufuhr zu dem Motor M erfasst werden. Es sei festgehalten, daß wenn der Verzögerungskreis DC und der ODER-kreis OR nicht in der Schaltung vorgesehen sind, der Flip-Flop F2 ebenfalls eine ähnliche Änderung des Zudes Ausgangs des Vergleicherkreises 21c erfasst,

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die beim Einsetzen der Tätigkeit des Motors stattfinden kann. Deshalb sollte die Zeitdauer, um die das Signal, das von dem Flip-Flop F2 auf den ODEEkreis OD aufzugeben ist, Ton dem Ve.rzögerungskreis DC verzögert wird, so gewählt werden, daß sie einer Zeitdauer entspricht, die zwischen der Veranlassung jeder Tätigkeit des' Motors M und der Erzeugung eines darauffolgenden Ausgangssignals aus dem Vergleicherkreis 21c benötigt wird, da die Erzeugung des Signals dann erfolgt, wenn eine, solche Betätigung des Motors M bewirkt worden ist. hiernach- ist es klar, daß der Vergleicherkreis 21c fortgesetzt ein Signal niedrigen Niveaus erzeugt, wenn die Eichtung der schrittweisen Bewegung der Linsenbaugruppe L der Richtung der richtigen Brennpunkteinsteilung entgegengesetzt ■ ist. Da jedoch der Ausgang aus dem Vergleicherkreis 21c, der während des Aussetzens der Bewegung der Linsenbaugruppe L vor dem Einsetzen der Tätigkeit des Motors M sich auf dem hohen Niveau befindet, wird der Flip-Flop F1 umgekehrt und erzeugt ein Signal hohen Niveaus an der Ausgangsklemme Q1, so daß die Transistoren Tr1 und Tr4 leitend werden. Werden die Transistoren Tr1 und Tr4 leitend, dann fliesst Strom durch den Motor M von der Kollektorseite des Transistors Tr1 zu der Kollektorseite des Transistors Tr4 und der Motor M kehrt um, und die Linsenbaugruppe L bewegt sich in der Eichtung zur Auffindung der richtigen Brennpunkt einstellung. Wenn die Linsenbaugruppe L schrittweise in Eichtung der Suche nach der richtigen Brennpunkteinstellung bewegt wird, .dann befindet sich der Ausgang aus dem Vergleicherkreis 21c auf dem hohen Niveau.

Es sei vermerkt, daß keiner der Flip-Flops F1 und F2 umgekhrt wird, wenn der Ausgang aus dem Vergleicherkreis 21c

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- 38 sich vom niedrigen Niveau zum hohen Niveau ändert.

Wird die Linsenbaugruppe L bei der Bewegung in Richtung der Suche nach der richtigen Brennpunkteinstellung weiter über die richtige Brennpunkteinstellung hinaus bewegt, dann erhält der Ausgang aus dem Vergleicherkreis 21c ein niedriges Niveau, das wiederum durch den ODER-Kreis zu der Eingangsklemine In2 des Flip-Flop F2 gelangt, wodurch der Ausgang Q2 des Flip-Flop F2 von dem hohen Niveau zu dem niedrigen Niveau umkehrt. Hierauf wird der Transistor Tr5 abgeschaltet und unterbricht die Zufuhr elektrischen Stroms zum Motor M.

Andererseits wird, zu der Zeit wo der Ausgang Q2 des Flip-Flop F2 auf das niedrige Niveau zurückkhrt, der Ausgang Q2 vom niedrigen Niveau auf das hohe Niveau gebracht. Wegen des Verzögerungskreises DC jedoch wird ein Signal hohen Niveaus auf den ODER-Kreis aufgegeben, verzögert um die vorbestimmte Zeit, nach der es von dem Verzögerungskreis DC empfangen wurde. Damit wird die Suche nach der richtigen Brennpunkteinstellung zu der Zeit beendet, wo die Tätigkeit des Motors M aufhört. Der beschriebene Vorgang wird wiederholt, wenn der Rückstellschalter SW2 wiederum plötzlich geschlossen wird, was der Fall sein kann, wenn beispielsweise ein anderer Zielgegenstand photographiert werden soll. Wenn in diesem Fall der Ausgang aus dem Vergleicherkreis 21c zur Zeit des Beginns der Tätigkeit des Motors M infolge des Wiederschliessens des Ruckste11schalters SW2 auf hohem Niveau ist, setzt der Motor die schrittweise Bewegung der Linsenbaugruppe L fort, bis der Ausgang aus dem Vergleicherkreis 21c auf das niedrige Ifdveau kommt.

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In Fällen, wo der Motorantrieb 22 keine Motorsteuerung 22Td entsprechend der vorangegangenen Beschreibung besitzt, kann der Motor auch so betätigt werden, daß er die Linsenbaugruppe L nur in einer Richtung zur Suche nach der richtigen Brennpunkteinsteilung bewegt.

Das heisst, daß der Flip-Flop F1 jedesmal umgekehrt wird, wenn der Ausgang aus dem Vergleicherkreis 21c von dem hohen Niveau auf das niedrige Niveau wechselt. Deshalb arbeitet der Motor M so, daß er die Linsenbaugruppe in der einzigen Richtung der Suche nach der richtigen Brennpunkteinstellung bewegt. Aus dem Vorangegangenen ergibt sich, daß die Beziehung zwischen der Verstellung der Linsenbaugruppe und der Spannungsdifferenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten. des Reihen-Videosignals eine Kurve durchläuft, wie in'Fig. 19 beschrieben. Erreicht die Spannungsdifferenz einen Extremwert, dann zeigt dies an, daß das Bild des Zielgegenstandes in die Bildebene fokussiert worden ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 20 ist ein Wählkreis 23 zum Steuern der Tätigkeit jedes der Maximalwert* und Minimalwert-Detektoren 13 und 14 vorgesehen, so daß einige der Komponenten des Reihen-Videosignals, die jedesmal erzeugt werden, wenn der Abtaster das Bild des Zielgegenstandes abtastet, zur Durchführung des Fokussiervorganges verarbeitet werden können, damit dieser in Bezug auf einen ausgewählten Bereich des Bildes des Zielgegenstandes durchgeführt werden kann.

Es ist bekannt, daß alle Zielgegenstände, die photographiert werden, Tiefe haben. Ein Beispiel hierfür ist der Fall., wo hinter dem Zielgegenstand herrliche

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Gebirge stehen und eine solche Szene, die den Zielgegenstand zusammen mit den Gebirgen umfasst, ist in dem Feld des Suchers einer photographischen Kamera zu finden. In diesem Fall tasten einige der Photodioden der Photozeile (Fig. 11) Teile der Szene mit-Ausnahme des Zielgegenstandes ab, während andere den Zielgegenstand abtasten. In diesem Fall ist die Kamera unfähig eine eigene Entscheidung zu fällen, was der Photograph eigentlich auf das Bild bekommen will. Der Wählkreis ist vorgesehen, um diesen Nachteil völlig auszuräumen. '

Nunmehr werden die Einzelheiten des Wählkreises 23 beschrieben, es wird aber dazu bemerkt, daß die Photodiodenzeile, die einen Teil des Abtasters 10 ausmacht und bei dieser Ausführungsform verwendet wird, aus sechzehn Photodioden bestehen soll, die mit d-,» dp, — . d-jt- und d.^ bezeichnet sind, wenn auch ihre Zahl nicht hierauf beschränkt werden soll.

In Fig. 20 hat der Wählkreis 23 erste und zweite Verzögerungskreise 23a und 23b und ein UND-Tor AND, von dem ein Ausgang mit beiden Torkreisen 13b und 14b (fig. 17) der Maximalwert und Minimalwert-Detektoren 13 und 14 verbunden ist. Jeder Verzögerungskreis 23a und 23b hat ein Paar Eingangsklemmen, die jeweils mit dem Taktimpulsgeber 11 und dem monostabilen Kreis 15 verbunden sind und ein Ausgangssignal, das mit dem UND-ί-Tor AND verbunden ist. Man sieht in Fig. 21, daß der monostabile Kreis 15 ein Signal hohen Niveaus durch Ansprechen auf den Beginn des Abtastens des Abtasters erzeugt, sowie ein Signal niedrigen Niveaus beim Anspre-. chen auf die Beendigung des Abtastens.

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Wenn Taktimpulse kontinuierlich in die Verzögerungskreise 23a und 23b eingegeben werden, dann erzeugt der Verzögerungskreis 23a beim Eingang des Signals hohen Niveaus aus'dem monostabile-n Kreis 15 und der Taktimpulse einen umgekehrten Ausgangsimpuls von vorbestimmter Dauer, und der Verzögerungskreis 23b erzeugt, bei Eingang eines Signals hohen Niveaus aus dem monostabilen Kreis 15 und der Taktimpulse einen Ausgangsimpuls von vorbestimmter Dauer, die grosser ist, als die vorbestimmte Dauer· des umgekehrten Ausgangsimpulses (Fig. 21).

Beide Ausgangsimpulse aus den Verzögerungskreisen 23a und 23b werden simultan auf die Eingangsklemmen des UND-Tores AND aufgegeben, und daraus ergibtes sich, daß das UND-Tor AND ein Ausgangssignal von einer Dauer erzeugt, die völlig gleich dem Unterschied zwischen den respektiven Dauern der Augangsimpulse aus den Verzögerungskreisen 23a und 23b ist.

In Folge davon werden die Torkreise 13b und 14b (Fig. 17) der Maximalwert- und Minimalwertdetektoren 13 und 14 nur während einer Zeitdauer getriggert, die völlig gleich der Dauer des Ausgangsignals aus dem UND-Tor AND ist, die der Summe, der Dauer der Komponenten des Reihen-Videosignals entspricht, die zu den Photodioden dr bis d.*2 gehören.

Anders ausgedrückt, man möge annehmen, daß der Abtastvorgang des Abtasters 10-zur Zeit t- beginnt und zur Zeit t, endet. Dann wird nur ein Teil des Reihen-Videosignals, das den Ausgängen aus den Photodioden dp- nis d^2 entspricht und daß während einer Zeitdauer zwischen

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den Zeiten tp bis t, erscheint, verarbeitet und setzt die Zähler 13c oöer 14c instand, die Zahl der Impulse zu zählen, die während der Dauer dieses Teils des Reihen-Videosignals eingegangen sind.

In der Praxis bestehen der erste und zweite Verzögerungskreis 23a und 23d im wesentlichen aus einem Impulszählkreis, 'der die Form entweder eines Digitalinstrumentes oder eines Analoginstrumentes hat und einen Kondensator einschliesst, der eine Spannung von vorbestimmtem Wert nach Ansprechen auf die aufgegebenen Impulse speichern kann. Wahlweise können die Verzögerungskreise 23a und 23b die Form von monostabilen Multivibratoren haben, , wobei die Taktimpulse, eine feste Frequenz haben.

Nicht dargestellt ist die Möglichkeit, daß einer oder beide Verzögerungskreise 23a und 23b mit Mitteln versehen sind, um die Dauer der Impulse zu justieren, die sie abgeben.

In den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen ist eine Photodiodenzeile beschrieben worden, in der die Photodioden angeordnet sind. Jedoch ist eine Photodiodenanordnung in einer Matrix,wie in Fig. 22 gezeigt,in gleicher Weise bei (fen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendbar mit der Au nähme des Ausführungsbeispiels nach Fig. 20, wenn dies auch iort nicht ganz unmöglich ist.

Die Anordnung nach Fig. 23, bei dem der Abtaster 10 mit einer Photodiodenreihe arbeitet, bei der die Photodioden in einer Matrix angeordnet sind, welche im folgenden mit "zweidimensionale oder Flächenreihe" benannt wird,

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ist es vorteilhaft, daß ein Teil des Reihen-Videossignals entsprechend einer abgegrenzten Partie des Bildes des Zielgegenstandes zum Aufsuchen der richtigen Brennpunk te ins teilung verarbeitet werden kann-.· Dies geschieht lediglich durch Modifizierung des Wählkreises 23 nach Fig. 20, der in die Lage versetzt wird,mit der Flächenreihe 10b zusammenzuarbeiten.

Bevor im einzelnen der Wählkreis 23 mit Bezug auf Fig. 23· beschrieben wird, wird eine kurze Erläuterung der Arbeitsweise der Flächenreihe 10b vorausgeschickt.

I₁₁ Fig. 22 ist zu sehen, daß die Photodioden der Flächenreihe 10b Seite an Seite in einer Vielzahl von Reihen' y-, Vp ... und Vq und y^'und in Kolonnen x-, Ί-2 ... X-IC und χ-,λ angeordnet sind.

Wird ein Taktimpuls auf das Verschieberegister X durch eine Leitung 30 aufgegeben, dann arbeitet das Linienverschieberegister so, daß es in Aufeinanderfolge die Photodioden jeder Reihe tätig lassen wird und aus einer Leitung 31 einen Linien-Endimpuls abgibt, der das Ende des Abtastens'anzeigt. Ein Verschieberegister Y schaltet in Reihenfolge die Reihen der Photodioden beim Ansprechen auf die Eingabe eines Impulses durch die leitung 32, der im Ansprechen auf dem Linienendimpuls aus dem Verschieberegister X entsteht und gibt aus einer Leitung 33 einen Rahmenendimpuls, wenn das letzte Element der Photodioden in der letzten Reihe γ.~ tätig geworden ist.

Diese Flächenreihe ist im Handel erhältlich, Einzelheiten darüber können hier weggelassen werden,

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In Fig. 23^ enthält der Wählkreis 23 einen ersten Wählsignalgenerator 23c, einen Eückstellsignalregenerator 23"b, einen zweiten Wählsignalgenerator 23e und ein Paar UND-Tor e AND₁ und

Der Wählsignalgenerator 23c hat ein Paar Eingangskieinmen, die jeweils mit der Leitlang 31 und mit dem monostabilen Kreis 15' verbunden sind und eine Ausgangsklemme, die mit .einer Eingangsklemme des Tors ANDp verbunden ist. Der andere Wählsignalgenerator 23d hat ein Paar Eingangsklemmen, die jeweils mit dem Taktimpulsgenerator 11 und mit einer Ausgangsklemme des Tors AND-, verbunden sind und eine Ausgangsklemme, die mit einer anderen Eiögangsklemme des Tors ANDp verbunden ist. Das Tor AND., hat ein Paar Eingangsklemmen, die jeweils mit der Leitung 31 durch den Rückstellsigna !generator 23d und mit dem monostabilen Kreis 15' verbunden sind. Eine Ausgangsklemme des Tors ANDp-ist sowohl mit den Torkreisen 13b und 14b (Fig. 17) der Maximalwert- und Minimalwertdetektoren 13 und 14 verbunden.

Es muß festgehalten werden, daß der monostabile Kreis in der Ausführungsform nach Fig. 23 so gebaut ist, daß er im Ansprechen auf die Aufgabe des Rahmenimpulses durch die Leitung 33 ein Signal niedrigen Niveaus erzeugt.

Die Arbeitsweise ist so, daß in der Annahme, daß der monostabile Kreis 15' während der Tätigkeit des Abtasters 10 ein Signal hohen Niveaus erzeugt, die Taktimpulse durch das Tor 16 auf das Verschieberegister X aufgegeben werden, welches getriggert ist und daß auf der anderen Seite die Binärzähler 13c und 14c (Fig. 17) der Detektoren 13 und 14 dabeisind in der zuvor beschriebenen Weise zu zählen. Kommt

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das Signal hohen Niveaus zu dem Tor AML, dann wird der Eückstellsignälerzeuger 23d jedesmal, wenn die Linienendimpulse von Wellenform nach -Fig. 24 über die Leitung 31 während der Dauer des signalhohen Niveaus aus dem monostabilen Kreis 15' darauf aufgegeben werden, zur Erzeugung eines Signals hohen Niveaus zu dem Torkreis AHD- rückgestellt, wobei der Torkreis getriggert wird, um Rückstellimpulse auf den Wählsignalgenerator 23e aufzugeben. Der Wäjilsignalgenerator 23e beginnt bei Eingang jedes Rückstellimpulses die Zahl der Taktimpulse zu zählen, die auf ihn von dem Generator 11 aufgegeben werden, und wenn eine vorbestimmte Zahl von Taktimpulsen gezählt worden ist, erzeugt er Impulse von vorbestimmter Länge, wie in Fig. 24 dargestellt, wobei die Zahl der Impulse, die hierdurch während der Dauer des Signal hohen Niveaus aus dem monostabilen Kreis 15^f hervorgegangen sind, genau gleich der Zahl der Linienendimpulse ist, die während jeden AbtastVorganges des Abtasters 10 erzeugt werden, wobei die Impulse aus dem Generator 23e auf den Torkreis AND₉ aufgegeben werden.

Auf der anderen Seite wird jeder Linienendimpuls aus dem Verschieberegister X zum Teil auf das Verschieberegister Y durch die" Leitung 23.und zum Teil auf den Wählsignalgenerator 23c aufgegeben. Der Wählsigna!generator 23c erzeugt bei Eingang jedes Linienendimpulses einen Impuls von einer Dauer wie in Fig. 24 dargestellt, der wiederum auf das Tor AND₉ aufgegeben wird.

Deshalb erzeugt bei Eingang sowohl der Impulse aus dem Generator 23c und'aus dein Generator 23e das Tor

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einen Zug von Impulsen wie in Fig. 24 dargestellt, v/elcher einigen der Impulse aus dem Generator 23e entspricht, die in die Zeitdauer der Impulse aus dem Ge- · nerator 23c fallen. Der Impulszug aus dem Tor AND2 wird sowhl auf den Torkreis 13b als auch auf den Torkreis 14b aufgegeben. Infolgedessen arbeitet .jeder Zähler 13c und 14c so, daß die Zahl der Impulse aus dem Torkreis 13b oder 14b während der Dauer jeden Impulses aus dem Impulszug aus dem Tor AND₉ gezählt werden.

C.

Wenn der Rahmenendimpuls hierauf auf den monostabilen Kreis 15' nach Beendigung des Abtastvorganges des Abtasters 10 aufgegeben wird, dann erzeugt der monostabi-Ie Kreis 15' ein Signal niedrigen Niveaus, das Tor 16 wird abgetriggert und der Wählsignalerzeuger 23c wird in die Bereitschaft für den nächsten Vorgang zurückgestellt. Die Zähler 13c und 14c werden ebenfalls zur Übertragung ihrer Inhalte auf den Differenzdetektor 20 zurückgestellt.

Ohne Verwendung des Wählkreises 23 ist es möglich, einen Fokussiervorgang bezüglich eines ausgewählten Bereiches des Bildes des Zielgegenstandes durchzuführen. Zu diesem Zweck sollte die Photodiodenreihe 10a oder die Photoreihenflache 10b klein sein und so bemessen sein, daß sie die ausgewählte Fläche des Bildes des Zielgegenstandes abtasten. Vorzugsweise ist eine Einrichtung zum Ändern der Stellung der Reihe 10a oder 10b bezüglich der. Bildebene IP, wie in Fig. 25 dargestellt, vorgesehen, um zu ermöglichen, daß für einen ausgewählten Bereich die Wahl der Bestimmung offenbleibt, z.B. zwischen einem etwa mittleren Bereich der Bildebene IP auf irgendeine

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der Ecken der Bildebene IP, wie bei 1Ca^f oder 10b¹ angezeigt.

Nunmehr soll anhand der Figuren 26 und 27 beschrieben werden, daß die Fokussiervorrichtung nach der Erfindung auch ohne die Maximum und Minimum Detektoren'15 und 14 zufriedenstellend arbeiten.

In Fig. 26 sind die Photodioden D«, Dp ···· Dq und D-,q der Photodiodenreihe 10a rait einem ersten und zweiten Sammler (accumulator) 25a und 25b wechselweise verbunden. Das heisst, daß die Photodioden, die mit ungeraden Zahlen bezeichnet sind, mit dem ersten Sammler verbunden sind, und die die mit geraden Zahlen bezeichnet sind, mit dem zweiten Sammler verbunden.sind. Der erste und der zweite Sammler 25a und 25b arbeiten so, daß sie einander entsprechende Teilbeträge des Reihen-Videosignals, die aus den Photodioden D-, D^, Dj-, Dy und D_Q oder Dp, D,, Dr₉ Dn und D-q bezogen werden, addiert und ein Signal entsprechend der Summe der Teilbeträge des Reihen-Videosignals auf den Differenzdetektor 20 aufgeben. Es sei festgehalten, daß der Ausgang aus dem Differenzdetektor 20 einer leistung entspricht, die eine verhältnismässig. geringe Komponente der räumlichen Frequenz des abgetasteten Bildes anzeigt, welche genau gleich fc/n ist, wobei fc eine Ausfallfrequenz, η eine gerade ganze Zahl und im Falle des 'Ausfiihrungsbeispiels nach Fig. 26, ? 2 ist, wobei diese Ausfallfrequenz durch eine Gleichung fc = 1/d bestimmt ist, in der d die Grosse der einzelnen Photodioden der Diodenreihe 10a nach Fig. 27 ist.

Wenn also der Ausgang aus dem Differenzdetektor 20 einen Extremwert erreicht, ist damit festgestellt, daß die

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• - 48 richtige Brennpunkteinsteilung durchgeführt worden ist.

Man kann die Photodioden der Photodiodenreihe 10a mit den Sammlern 25a und 25b in Intervallen von jeweils zwei oder drei oder mehr Photodioden verbinden, in welchem Fall η _ selbstverständlich jeweils = 4 oder = 6 oder noch mehr ist.

Fig. 28 stellt ein Beispiel für einen Abtaster dar, der eine drehbare Scheibe 10x mit'einem Lichtloch P und einem Photowandler 10y hat, welcher sowohl mit dem Maximalwertdetektor 13 als auch mit dem Minimalwertdetektor 14 durch den Verstärker. 12 verbunden ist Die drehbare Scheibe 10x kann in einer Richtung durch den Motor M¹ gedreht werden.

Die Anordnung nach Fig. 28 ist dem Fachmann wohl bekannt und diese bekannte Anordnung kann man bei der vorliegenden Erfindung verwenden. Hierbei ist aber zu beachten, daß der Durchmesser des Lichtloches P so ausgewählt wird, wie zuvor beschrieben. Man kann das Lichtloch P durch einen geeigneten Schlitz ersetzen.

Im Vorangegangenen wurden vorzugsweise Ausführungsbeispiele der Erfindung vollständig beschrieben. In den Rahmen der Erfindung sind aber auch Änderungen und Modifikationen einzubeziehen, die dem Fachmann nahegelegt sind. Als Beispiel hierfür sei darauf hingewiesen, daß. man anstelle der Verwendung des Ausgangsignals aus dem monostabilen Kreis 15 oder 15' den Linienendimpuls im Falle aller Ausführungsformen ausser der nach Fig. 24, oder de^- Rahmen endimpuls im Ausführungsbeispiel nach Fig. 24 verwenden kann, um die Zähler 13c, 14c rückzustellen.

- Patentansprüche -

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Claims (6)

1. Pa tentansprüche

   /1.)/Vorrichtung zum automatischen Fokussieren des Bildes eines Objektes in einer Bildebene zur Verwendung mit einer photographischen oder Fernsehkamera, die mit einem Linsensystem ausgestattet ist, das in vorbestimmten Schritten bezüglich des

   Objektes verstellbar ist, die eine Bildabtastvorrichtung, eine Einrichtung zum Erfassen der Intensität einer verhältnismässig geringen räumlichen Frequenz des Bildes des Objektes und zum Erzeugen eines Signals, das die Intensität der geringen Komponente der räumlichen Frequenz anzeigt, hat, die ferner eine Vorrichtung zum Verstellen des Linsensystems in den vorbestimmten Schritten in der Arbeitsstellung der Abtasteinrichtung und eine Einrichtung zum Erfassen eines Extremwertes hat, den das Signal abgibt, das aus der Einrichtung zum Erfassen der Intensität kommt, um anzuzeigen, daß das Bild des Objektes in die Bildebene hineinfokussiert ist.
2. 2.) Automatische Fokussiereinrichtung nach Anspruch 1, ■ dadurch gekennzeichnet , daß die Bildabtastvorrichtung zumindest eine Lichtempfangseinheit enthält, deren Grosse durch die Gleichung
3. 3/4f > d7i/4f

   bestimmt ist, worin d die Grosse der Lichtempfangseinheit, f die Komponente der räumlichen Frequenz,

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   ausgedrückt in Linien pro Millimeter ist, und d grosser als 0,5 mm ist.

   ) Vorrichtung zum automatischen Fokussieren des Bildes eines Objektes in eine Bildebene zur Verwendung mit einer photographischen oder Fernsehkamera, die mit einem Linsensystem ausgestattet ist, das in vorbestimmten Schritten bezüglich des Objektes verstellbar ist, und die eine Vorrichtung zum Abtasten des Bildes des Objektes hat,
   gekennzeichnet durch - eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signals als Anzeige des Bildes des Objektes, durch eine besondere Einrichtung zum Erfassen der Maximal-, und der Minimalwerte des Signals aus der Abtastvorrichtung, jedesmal, wenn diese das Bild des Objektes abtastet, durch eine Einrichtung, die auf den Empfang des Signals mit Maximal- und Minimalwert der besonderen Einrichtung anspricht und die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten erfasst und eine Leistung entsprechend der Differenz abgibt, und durch eine Einrichtung, die einen Extremwert des Ausgangs aus der ansprechenden Einrichtung erfasst und ein Signal erzeugt, das anzeigt, wenn das Bild des Objektes in die Bildebene fokussiert ist.
4. 4.) . Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 3, g e k e n.n zeichnet dur.ch eine Wählvorrichtung für einen Bereich des

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   elektrischen Signals aus der Abtastvorrichtung, mit deren Hilfe das Fokussieren eines ausgewählten Teils des Bildes des Objektes durchgeführt wird.
5. 5.) Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet.durch eine Vorrichtung zum Verstellen des Linsensystems in den Schritten vorbestimmter Grosse.
6. 6.) Verfahren zum automatischen Fokussieren eines Bildes eines Subjektes in eine Bildebene mittels einer photographischen oder Fernsehkamera, die ein Linsensystem hat, das in vorbestimmten Schritten bezüglich des Objektes einstellbar ist,
   gekennzeichnet durch· einen Ablauf,bei dem das Bild des Objektes abgetastet wird, ein elektrisches Signal erzeugt wird, das eine verhältnismässig geringe Komponente der räumlichen Frequenz anzeigt, die in dem Bild des abgetasteten Objektes enthalten ist und einen Extremwert des elektrischen Signals erfasst, der anzeigt, daß das Bild des Objektes in die Bildebene fokussiert ist.

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