CH615517A5 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur opti- keine Auswirkung auf das Abbild an der Abbildungsebene hat.

sehen Anzeige des Fokussierungszustandes eines optischen Wenn das optische System defokussiert ist, bewegt sich das

Abbildungssystems bezüglich eines in einer Objektebene ange- 20 Abbild an der Abbildungsebene seitlich. Bei diesem Fokussie-

ordneten Objekts sowie eine Vorrichtung zur Ausführung die- rungssystem wird der Fokussierungszustand durch die Bewe-

ses Verfahrens. gung oder durch das Fehlen der Bewegung des gesehenen

Um zu gewährleisten, dass die optischen Systeme auf der Abbildes in Abhängigkeit von Bewegungen der das Abbild

Abbildungsebene ein Objekt genau reproduzieren, sind solche erzeugenden Linse nachgewiesen.

Systeme oft mit einer Nachweis- bzw. Anzeigevorrichtung aus- 25 Die oben erörterten Anordnungen zum Nachweis des gestattet, mit welcher bestimmbar ist, ob das System fokussiert Fokussierungszustandes eines optischen Systems haben sich als ist oder nicht. Ausserdem weisen solche Systeme gewöhnlich unbefriedigend erwiesen, wenn der Betrachter nicht genau einen Einstellmechanismus zum Einstellen des optischen wahrnehmen kann, ob das Abbild unscharf oder scharf ist bzw.

Systems auf automatischem Wege oder von Hand auf, um den ob die gespaltenen Abbilder genau ausgerichtet sind.

Zustand der Fokussierung herzustellen und aufrechtzuerhalten. 30 Gemäss der Aufgabe der Erfindung sollen daher ein Ver-

Beispielsweise liegt bei von Hand auf den Brennpunkt einge- fahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art stellten Kamerasystemen die vorerwähnte Anzeigevorrichtung geschaffen werden, mittels welchen der Fokussierungszustand in Form eines optischen Entfernungsmessers vor. Der Entfer- des optischen Systems ohne grossen Aufwand unter allen nungsmesser bietet dem Fotografen ein Abbild des Objektes, Bedingungen klar und deutlich ersichtlich ist, so dass das opti-

dessen Zustand für die Fokussierungsbedingung des optischen 35 sehe System manuell oder automatisch in den gewünschten

Systems der Kamera anzeigend ist. Daher ist bei einem Typ Zustand vollständiger Fokussierung gebracht werden kann.

eines herkömmlichen Entfernungsmessers die Klarheit des Ent- Die Merkmale des erfindungsgemässen Verfahrens und der fernungsmesserbildes die Bedingung, welche ermittelt werden erfindungsgemässen Vorrichtung zu dessen Ausführung gehen muss. Bei diesem Entfernungsmessertyp können Mikroprismen aus den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 5

vorgesehen sein, um anzugeben, ob das System fokussiert ist. 40 hervor.

Das Abbild erscheint so entweder unscharf, wenn das optische Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend

System der Kamera defokussiert ist, oder das Abbild erscheint anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen :

scharf, wenn das optische System fokussiert ist. Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Bei einer zweiten Art herkömmlicher Entfernungsmesser ist Anzeige bzw. zum Nachweis des Fokussierungszustandes eines die Bedingung, welche bestimmt werden muss, der Ausrich- 45 optischen Systems ;

tungsgrad zwischen verschiedenen Teilen des Entfernungsmes- Fig. 2A eine perspektivische Darstellung einer Ausfüh-

serabbildes. Bei diesem Entfernungsmessertyp bewirkt das rungsform der Erfindung, wobei das optische System defokus-

Fokussieren des optischen Systems, dass die Teile des Abbildes siert ist ;

in genaue Ausrichtung gebracht zu werden, wodurch das vorher Fig. 2B eine perspektivische Darstellung einer Ausfüh-

nicht ausgerichtete, d.h. gespaltene Abbild ein einziges Abbild 50 rungsform der Erfindung, wobei das optische System fokussiert wird, was die gewünschte Fokussierung anzeigt. Wenn das ist ;

Objektiv so eingestellt ist, dass Unterteil und Oberteil des Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Polarisations-

Abbildes ausgerichtet sind (d.h. die beiden Doppelbilder in Sperreinrichtung, welche bei der Anordnung nach Fig. 2A und exakte Justierung gebracht sind), so ist die Fokussierung herge- 2B angewandt werden kann ;

stellt. 55 Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Einlinsen-

Wie oben angegeben, sind Systeme zum automatischen Reflexkamera, welche durch Einverleibung einer Fokussie-

Fokussieren des optischen Systems einer Kamera bereits rungsanzeigevorrichtung, die derjenigen von Fig. 1 ähnlich ist,

bekannt. Eine Anordnung, welche sich auf die Bildung eines modifiziert worden ist ;

Doppelbildes gründet, ist in der USA-Patentschrift 3 511 156 Fig. 5 eine vertikale Schnittansicht einer Funduskamera,

beschrieben. Bei dieser Anordnung werden Doppelbilder an 6o welche durch Einverleibung der Fokussierungsanzeigevorrich-

einer Abbildungsebene gebildet und absichtlich längs einer tung nach der Erfindung modifiziert worden ist ;

Richtung rechtwinklig zu der Richtung getrennt, längs welcher Fig. 6 eine vergrösserte Ansicht der Lichtsperre, welche bei sie infolge Defokussierung des Linsensystems getrennt sind. Die der Funduskamera nach Fig. 5 verwendet ist ;

Bilder werden dann beide veranlasst, die Abbildungsebene in Fig. 7 eine perspektivische schematische Darstellung einer der letzteren Trennungsrichtung abzutasten. Infolge ihrer Tren- 65 Fokussierungsanzeigevorrichtung, welche weitere Einrichtun-

nung beginnt und beendet das eine Abbild seine Abtastung, gen aufweist zur Erzeugung eines Steuersignals und zur Ver-

bevor das andere Abbild abzutasten beginnt. Es sind Lichtan- wendung des Steuersignals zum automatischen Fokussieren des zeiger vorgesehen, um auf jedes Abbild anzusprechen und um optischen Systems ;

615 517

4

Fig. 8 ein Blockschema der Signal verarbeitungseinrichtung der Fokussieranzeigevorrichtung nach Fig. 7 ;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, welche gebraucht wird zur Anzeige des Fokussierungszustandes eines Projektionssystems ;

Fig. 10 ist eine bruchstückweise perspektivische Ansicht der Lichtsperre der Vorrichtung von Fig. 9 ;

Fig. 11 veranschaulicht zwei Abbildungsebenen, von denen die eine sich ausserhalb und die andere sich innerhalb der Brennpunktebene des Projektors von Fig. 9 befindet;

Fig. 12 und Fig. 13 zeigen die Abbildungen, welche auf den beiden Abbildungsebenen von Fig. 11 durch den Projektor von Fig. 9 als Ergebnis der Bewegung der Lichtsperre der Fig. 9 erzeugt werden;

Fig. 14,15 bzw. 16 Ansichten im Perspektive, in vertikalem Schnitt bzw. von vorne einer Lichtsperre, welche bei der Vorrichtung von Fig. 9 angewandt werden kann;

Fig. 17 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei die Vorrichtung ein Abbild in einer Weise erzeugt, welche das Abbild, das vom zu fokussierenden Projektionssystem erzeugt wird, nicht stört;

Fig. 18 eine andere Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Hilfslichtquelle verwendet wird, um einen Bezugsteil des abzubildenden Objekts zu beleuchten, und wobei die Lichtsperre gegenüber dem Licht von dieser Quelle selektiv empfindlich ist; und

Fig. 19 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei der die Lichtsperre durch zwei seitlich im Abstand voneinander befindliche Abdeckblenden gebildet wird, welche in bezug aufeinander in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden.

Fig. 1 zeigt die Abbildungen, die durch eine Linse L erzeugt werden, die mit Ausnahme von zwei kleinen diametral einander gegenüberliegenden Bereichen LA und LB abgedeckt ist. Diese Bereiche LA und LB können kleine kreisförmige Bereiche oder sich über die gesamte Seite der Linse erstreckende Bereiche sein. Die Abbildungen, welche durch die Linse erzeugt werden, sind diejenigen eines Objektes 0, welches sich an einer Objektebene 0' befindet.

Wie von der Abbé'schen Theorie her bekannt ist, besteht das Bild, welches von der Linse L erzeugt wird, wenn die Linse nicht abgedeckt ist, aus einer unendlichen Anzahl sich überlappender Bilder, wobei ein jedes durch einen unendlich kleinen Teil der Linse erzeugt wird. Wie ebenfalls bekannt ist, fallen in der Brennebene f der Linse L die vorerwähnten, sich überlappenden Bilder genau zusammen und ergeben ein klares Einzelbild des Objektes. In Ebenen, welche nach rechts und links der Brennebene verschoben sind, fallen die vorerwähnten Bilder, wie aus Fig. 1 ersichtlich, nicht zusammen, sondern sind stattdessen gegeneinander verschoben. Diese Verschiebung zwischen der grossen Anzahl sich überlappender Bilder in den erwähnten verschobenen Ebenen, führt daher zu einer Unschärfe der erzeugten Bilder.

Durch teilweises Abdecken der Linse L wird eine grosse Anzahl der unendlich kleinen Linsenteile, welche Bilder erzeugen, von der Bilderzeugung ausgeschlossen. Dies hat zum Ergebnis, dass in den Ebenen, welche bezüglich der Brennebene verschoben sind, eine kleine Anzahl unterscheidbarer Bilder erzeugt werden, von denen jedes sich aus der Mitwirkung eines separaten, nicht gesperrten Linsenteils ergibt. Wenn in der gegebenen Abbildungsebene verschobene Abbilder erzeugt werden, so ist die gegebene Ebene aus der Brennebene der Linse verschoben, d.h. die Linse ist nicht fokussiert. Wenn ein einziges Bild erzeugt wird, so zeigt dies wiederum an, dass die Abbildungsebene mit der Brennebene der Linse zusammenfällt, d.h. die Linse fokussiert ist.

Im Fall verschobener Abbilder kann die Richtung, in welche die Linse L zu ihrer Fokussierung bewegt werden muss, durch die Richtung der Verschiebung der Abbilder in der Abbildungsebene in bezug auf die Achse der Linse bestimmt werden. Wenn also das Abbild, welches durch einen bestimmten Linsenteil hervorgerufen wird, relativ zur Linsenachse in der gleichen Richtung verschoben ist wie der betreffende Linsenteil, so ist die Linse über die vorbestimmte Abbildungsebene hinaus eingestellt. In einem solchen Falle muss die Linse zum Objekt hin bewegt werden. Wenn andererseits das Abbild, welches durch einen bestimmten, nicht abgedeckten Linsenteil entworfen wird, in bezug auf die Linsenachse in entgegengesetzter Richtung verschoben ist wie der betreffende Linsenteil, so ist die Linse innerhalb der Abbildungsebene eingestellt. In diesem Fall muss die Linse vom Objekt fort bewegt werden.

Die obigen Grundsätze sind durch die Abbilder veranschaulicht, welche durch die nicht abgedeckten Linsenteile LA und LB der Fig. 1 entworfen werden. In Fig. 1 sind die Abbilder des Objektes 0, welches durch die Linsenteile LA und LB erzeugt werden, durch die Strählengänge, welche den extremen Strahlen des Objektes folgen, bestimmt. Diese Strahlengänge erstrecken sich von der Objektebene aus, durch die entsprechenden Linsenteile hindurch, zur Brennebene f der Linse, wo alle Abbilder zusammenfallen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich werden die Abbilder I' und I durch die Linsenteile LA bzw. LB erzeugt und zwar in allen Abbildungsebenen ausserhalb und innerhalb der Brennebene f der Linse L. Bei Abbildungsebenen innerhalb der Brennebene f (d.h. an Ebenen fn und fi2) sind die Abbilder I und I' seitlich nach links und rechts der Achse a entsprechend der Verschiebung der Linsenteile LB und LA verschoben. Bei Abbildungsebenen über die Brennebene f hinaus (d.h. bei den Ebenen fol und fo2), sind die Abbilder I und I' nach rechts bzw. links der Achse A entgegengesetzt der Verschiebung der Linsenteile LA und Lb verschoben. In der Brennebene f schliesslich fallen die beiden Abbilder I' und I zusammen und bilden dadurch ein einziges Abbild.

Gemäss Fig. 2A und 2B weist ein optisches System eine Linse 1 auf, welche in einem Halter 2 getragen wird und ein fokussiertes Abbild eines Objektes 3 an einem Okular 4 zur Betrachtung durch das Auge 5 eines Betrachters liefert. Der Halter ist an einem Gewindestab 6 befestigt, welcher eine Parallelverschiebung der Linse 1 zum Objekt 3 hin bzw. von ihm fort gestattet, um die Linse 1 zu fokussieren.

Der Betrachter 5 bewirkt eine Änderung der Stellung der Linse 1, wenn er wahrnimmt, dass sich das Abbild 7 scheinbar bewegt. Der Betrachter 5 sieht entweder ein sich scheinbar bewegendes Abbild 7, wenn die Linse 1 nicht fokussiert ist, bzw. ein feststehendes Abbild, wenn die Linse 1 fokussiert ist. Im ersteren Falle betätigt der Betrachter 5 daher den Gewindestab 6 um die Linse zu fokussieren.

Bei der Anordnung nach den Fig. 2A und 2B, sowie auch Fig. 3, werden die feststehenden bzw. sich scheinbar bewegenden Abbilder in Abhängigkeit vom Fokussierungszustand der Linse 1 dadurch erzeugt, dass man eine sich bewegende Lichtsperre anwendet. Die Lichtsperre wird wechselweise aus einer ersten Stellung, in welcher sie bis auf ein erstes Segment 8 der Linse 1 alles abdeckt, in eine zweite Stellung, in welcher sie bis auf ein zweites, diametral entgegengesetzt liegendes Segment 9 der Linse 1 alles abdeckt, bewegt. Die Lichtsperre hat die Form einer rechteckigen Abdeckblende 11, welche eine vertikale Abmessung besitzt, die grösser ist als der Linsendurchmesser, und welche eine horizontale Abmessung besitzt, welche geringer ist als dieser Durchmesser. Die Abdeckblende 11 wird durch einen Halter 12 in einem nicht dargestellten Schlitz des Halters 12 gehalten und ist in horizontaler Richtung von einer Seite zur anderen parallel verschiebbar. Die Bewegung der Abdeckblende 11 in einem Sinne (nach links bei Betrachtung der

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

615 517

Zeichnungen der Fig. 2A und 2B) gibt daher nur das Linsensegment 8 der Linse 1 frei, während die Bewegung in entgegengesetztem Sinne (nach rechts bei Betrachtung der Zeichnungen der Fig. 2A und 2B) nur das Linsensegment 9 der Linse freigibt.

Wenn alle bis auf diametral entgegengesetzt liegende Segmente der Linse abgedeckt sind, so werden in der Abbildungsebene der Linse zwei Abbilder erzeugt, welche genau zusammenfallen, wenn die Linse in bezug auf die Abbildungsebene fokussiert ist, und welche verschoben sind, wenn die Linse defokussiert ist. Wenn die Abdeckblende 11 das Linsensegment 8 freigibt, so entsteht ein erstes Abbild 7a, welches zu dem Segment 8 gehört, und wenn die Abdeckblende 11 das Linsensegment 9 freigibt, entsteht ein zweites Abbild 7b, welches dem Segment 9 entspricht. Wenn ausserdem sich die Linse während der Freigabe jedes Segmentes fokussiert ist, so entstehen die Abbilder 7a und 7b an der gleichen Stelle (wie dies in Fig. 2B gezeigt ist), mit dem Ergebnis, dass der Betrachter, welcher das Abbild 7 wahrnimmt, keine Veränderung bzw. scheinbare Bewegung des Abbildes sieht, wenn die Abdeckblende 11 bewegt wird. Wenn andererseits die Linse nicht fokussiert ist (wie in Fig. 2A gezeigt), so sieht der Betrachter zunächst das Abbild 7a und danach das zweite Abbild 7b, welches vom Abbild 7a verschoben ist mit dem Ergebnis, dass das Abbild 7 sich mit dem Bewegen der Abdeckblende 11 von einer Stellung zur anderen zu bewegen scheint. Eine solche scheinbare Bewegung bzw. das Fehlen scheinbarer Bewegung ist daher für den Betrachter eine Anzeige des Fokussierungszustandes der Linse 1.

Wenn der Betrachter eine scheinbare Bewegung bzw. ein Flattern des Abbildes 7 sieht, so weiss er, dass die Linse 1 nicht fokussiert ist, so dass er auf diesen Zustand durch Betätigen der Gewindestange 6 in einer ersten Richtung reagiert, um zu versuchen, die Linse zu fokussieren. Wenn dieBetätigung der Gewindestange 6 in dieser Richtung zu einer fortgesetzten scheinbaren Bewegung des Abbildes 7 führt und die Bewegung sich über eine grössere Fläche erstreckt, so ist sich der Betrachter klar, dass er die Linse vermehrt defokussiert. Der Betrachter ist sich so bewusst, dass er die Linse 1 in die entgegengesetzte Richtung bewegen muss. Wenn er so verfährt, erreicht er einen Punkt, bei welche die Abbilder 7a und 7b zusammenfallen und somit ein Feststehen des Abbildes 7 erzielt wird. An diesem Punkt ist sich der Betrachter bewusst, dass die Fokussierung der Linse erreicht ist.

Die Bewegung der Abdeckblende 11 kann so gewählt werden, dass an ihren extremen Rechts- und Linksstellungen ein bestimmtes Verweilen vorliegt. Die Geschwindigkeit, mit welcher die Abdeckblende in diese beiden Stellungen bewegt wird, um die Linsensegmente 8 und 9 abwechselnd freizugeben, wird im Hinblick auf eine Anzahl von Faktoren bestimmt, wovon einer die Sichtträgheit des menschlichen Auges ist. In der Praxis kann eine Geschwindigkeit von etwa zehn Perioden je Sekunde angewandt werden.

Fig. 3 stellt eine andere Lichtsperre 31 dar, welche anstelle der Abdeckblende 11 der Vorrichtung der Fig. 2 A und 2B benutzt werden kann, um den Lichtdurchgang durch alle Segmente bis auf die Segmente 8 und 9 der Linse 1 abwechselnd zu sperren.

Diese Lichtsperre weist zwei feststehende, rechteckige Polarisatoren 32 und 33 auf, welche voneinander getrennt und so ausgebildet sind, dass sie Licht polarisieren, welches in einer ersten bzw. einer zweiten Richtung durch sie hindurchgeht. Vor den Polarisatoren 32 und 33 befindet sich ein bewegbarer Analysator mit zwei rechteckigen Teilen 34 und 35. Die Teile 34 bzw. 35 sind dazu ausgebildet, Licht hindurchzulassen, welches in der vorerwähnten ersten bzw. zweiten Richtung polarisiert ist.

Die Polarisatoren 32 und 33 werden so angeordnet, dass sie über den Segmenten 8 und 9 der Linse 1 liegen. Der Analysator wird abwechselnd in gleicher Weise ganz nach links und rechts bewegt, so wie die Abdeckblende 11 der Fig. 2A, 2B bewegt wird. Wenn der Analysator sich in der äussersten linken Stellung befindet, geht Licht von der Linse 1 nur durch das Segment 8, weil Licht, welches durch den Polarisator 33 polarisiert wird, 5 durch den Analysatorteil 34 abgefangen und gesperrt wird. Wenn in ähnlicher Weise der Analysator in der äussersten rechten Stellung steht, so geht Licht von der Linse 1 nur durch das Segment 9, weil Licht, welches durch Polarisator 32 polarisiert wird, vom Analysatorteil 35 abgefangen und gesperrt wird, io Fig. 4 zeigt schematisch das optische System einer fotografischen Einlinsen-Reflexkamera 41, welche Vorrichtung der in den Fig. 2A und 2B beschriebenen Art aufweist.

Das Objektivlinsensystem 42 der Kamera entwirft das Abbild eines Objektives 43 auf der Abbildungs- bzw. Film-i5 ebene 44 der Kamera. Damit das Abbild auf der Filmebene 44 richtig fokussiert ist, ist die Kamera mit einem Suchersystem versehen, bestehend aus einem Klappspiegel 45, welcher das Licht des Objektivs schneidet, aus einer Mattscheibe 46, auf welcher ein Abbild des Objektes entworfen wird, aus einem 2o Fünfkantprisma 47 und aus einem Linsensystem 48 zum Weiterleiten des Abbildes auf der Mattscheibe 46 zum Auge 49 des Betrachters. Ist bei dieser Art von Suchern eine Fokussierung der Mattscheibe 46 erreicht, so ist das Objektiv 42 bezüglich des Objekts 43 auch auf die Filmebene 44 fokussiert. 25 Die Kamera 41 ist zusätzlich mit einer bewegbaren Lichtsperre 51 versehen, welche analog der Abdeckblende der Fig. 2A und 2B ist. Die Lichtsperre 51 steht im optischen System der Kamera an einer Stelle, wo das Abbild auf der Mattscheibe 46 vom Betrachter 49 gesehen wird und eine scheinbare Bewegung 3u zeigt, wenn das Objektiv 42 nicht fokussiert ist bzw. feststehend ist, wenn das Objektiv 42 fokussiert ist. Im vorliegenden Fall ist die Lichtsperre 51 ebenfalls beweglich gelagert, um diametral entgegengesetzte Teile des Linsensystems 48 abzudecken und dadurch das erwähnte Bewegen oder Feststehen des Abbildes 35 herbeizuführen. Es sei bemerkt, dass die Lichtsperre 51 auch so •gelagert sein kann, dass sie entsprechende Segmente des Linsensystems 42 abdeckt, oder dass sie entsprechende Segmente des Abbildes abdeckt, welches auf einen bestimmten Ort zwischen den Linsensystemen fokussiert ist.

40 Mit der Lichtsperre 51 fokussiert der Betrachter die Kamera in üblicher Weise, wobei er sich durch die Bewegung des betrachteten Abbildes leiten lässt. Wenn die Bewegung aufhört, ist eine korrekte Fokussierung erreicht.

Fig. 5 zeigt das optische System einer Funduskamera, z.B. 45 einer solchen der Carl-Zeiss-Werke, Bundesrepublik Deutschland. Eine solche Fundus-Kamera 51 ist hier modifiziert gezeigt und weist eine Fokussierungsanordnung zum Erleichtern und Verbessern des Fotografierens der Innenseite des Auges auf. Die Kamera ist mit einer Elektronenblitzröhre 52 als Licht -50 quelle für fotografische Zwecke ausgestattet. Die Lampe 53 ist eine Lichtquelle zum Fokussieren der Kamera in bezug auf den inneren Teil eines Auges, welcher fotografiert werden soll. Die Lampe 53 projiziert Licht mittels einer Linsenanordnung 55 und einem halbversilberten Spiegel 56 auf eine Glasplatte 57. 55 Das Licht von der Platte 57 wiederum geht durch Blenden 58 hindurch und wird durch eine Linse 59, einen Spiegel 61, Linsen 62 und 63 und einen halbversilberten Spiegel 64 zur optischen Achse der Kamera übertragen. Der Spiegel 64 richtet Fokussie-rungslicht gegen das Objektiv 65 des Linsensystems, welches 60 wiederum Licht auf die Retina des zu fotografierenden Auges 66 richtet. Fokussierendes Licht, welches von der Retina reflektiert wird, wird durch das Objektiv 65, den Spiegel 64, eine Linse 67, einen Astigmatismuskompensator 68 und ein zweites Objektivlinsensystem 69 auf eine Filmebene 71 geworfen. f>5 Zur Erleichterung eines richtigen Fokussierens der Kamera ist diese mit einem Suchersystem ausgestattet, bestehend aus einem Klappspiegel 72, einem Okularfadenkreuz 73, einem Spiegel 74 und einem Linsensystem 75. Wie im vorangehenden

615 517

6

Fall der Einlinsen-Reflexkamera sind der Spiegel 72 und das Fadenkreuz 73 so gelagert, dass dann, wenn das Abbild der beleuchteten Retina auf die Filmebene 71 fokussiert ist, dieses Abbild gleichzeitig auf dem Fadenkreuz 73 fokussiert ist, um dessen Betrachten durch das Auge 76 eines Betrachters mittels des Spiegels 74 und des Linsensystems 75 zu ermöglichen.

Die Kamera 51 ist mit einer bewegbaren Lichtsperre 77 ausgestattet, welche das vom Auge 76 des Betrachters zu sehende Abbild als vewegt erscheinen lässt, wenn das optische System der Kamera defokussiert ist bzw. das Abbild feststehend erscheinen lässt, wenn das optische System fokussiert ist. Die bewegbare Lichtsperre 77 ist so gelagert, dass sie alles Licht ausser solches in diametral entgegengesetzt liegenden Segmenten des Lichtstrahles, welcher durch das Linsensystem 69 auf die Abbildungsebene 71 und somit auf das Fadenkreuz 73 fokussiert werden soll, abwechselnd sperrt. Wie in den Fig. 5 und 6 besonders gezeigt, liegt die Lichtsperre 77 in Form einer im wesentlichen rechteckigen Abdeckblende vor, deren vertikal sich erstreckende Seiten teilweise konkav sind. Die Abdeckblende 77 liegt zwischen dem Linsensystem 67 und dem Astig-matismuskompensator 68. Wenn die Abdeckblende 77 nach links und rechts bewegt wird, werden abwechselnd diametral entgegengesetzte Teile des Strahles, welcher durch den Kom-pensator hindurchgeht, freigegeben. Die Wirkung der Abdeckblende 77 ist somit analog derjenigen der Abdeckblende der Fig. 2A und 2B. Das Abbild, welches von einem Betrachter beobachtet wird, erscheint daher bewegt, wenn die Kamera defokussiert ist bzw. feststehend, wenn die Kamera fokussiert ist. Das Fokussieren der Kamera wird dadurch erleichtert. Das Einstellen des betreffenden Linsensystems wird fortgesetzt, bis die Kamera fokussiert ist, was sich dadurch anzeigt, dass keine weitere Bewegung des Abbildes beobachtet wird.

Ferner ist die Fokussierungsvorrichtung der Kamera 51 mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines optischen Bezugssignals in der Objektebene, d.h. auf der Retina des zu fotografierenden Auges ausgestattet. Zu dieser Einrichtung zählt eine Lichtquelle 78, welche Licht mittels eines optisches Faserleiters 79 zu einem Ort zwischen dem Spiegel 61 und der Linse 62 bringt. Dieses Licht wird durch das optische System der Linse 62, der Linse 63, des Spiegels 64 und des Objektivs 65 auf die Retina des zu fotografierenden Auges projiziert. Das projizierte Licht bildet einen Leuchtfleck auf der Retina, welcher nicht notwendigerweise auf die Retina fokussiert sein muss. Die Bewegung des Fleckes in Abhängigkeit von der Bewegung der Abdeckblende 77 ist durch den Betrachter leicht unterscheidbar, wenn das Linsensystem der Kamera 51 fokussiert wird.

Es sei bemerkt, dass die Abdeckblende 77 und der optische Faserleiter 79 aus ihren entsprechenden Stellungen entfernt werden können. Nachdem also das Fokussieren ausgeführt worden ist, werden diese Elemente aus den entsprechenden Lichtgängen entfernt, um den Strahlengang des zu fotografierenden Abbildes nicht zu beeinträchtigen.

Fig. 7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Fokussierungsvorrichtung, die der in Fig. 1 gezeigten ähnlich ist, modifiziert ist. Zu der modifizierten Fokussierungsvorrichtung zählen Einrichtungen zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals, welches die scheinbare Bewegung bzw. die fehlende scheinbare Bewegung des Abbildes anzeigt. Es ist auch eine Einrichtung für das automatische Einstellen einer Linse in Abhängigkeit von einem solchen Signal vorgesehen.

Die Fokussierungsvorrichtung nach Fig. 7 weist eine Lichtsperre 81 auf, welche abwechselnd diametral entgegengesetzt liegende Linsensegmente 83 und 84 einer Linse 82 sperrt, welche ein Abbild 85 eines Objektes 86 entwerfen soll. Zur Lichtsperre 81 gehören feststehende Abdeckblenden 87 und 88, welche ein oberes Segment 89 bzw. ein unteres Segment 91 der Linse 82 benachbart zu den entsprechenden Segmenten 83 und

84 abdecken. Ferner zählt zur Lichtsperre 81 eine rotierende Abdeckblende 92, welche sich vor den feststehenden Abdeckblenden 87,88 befindet und nahe ihrem Umfang eine Öffnung 93 aufweist.

s Eine Drehung der Abdeckblende 92 bewirkt, dass die Öffnung 93 abwechselnd die diametral entgegengesetzten Linsensegmente 83 und 84 freigibt. So geht Licht zur Abbildungsebene 85a in einer Weise, welche der in den Fig. 2A und 2B gezeigten analog ist. Das entstandene Abbild 85 zeigt so eine scheinbare io Bewegung, wenn die Linse 82 defokussiert ist, und es ist feststehend, wenn die Linse 82 fokussiert ist.

Zum Nachweis der genannten beiden Zusatände des Abbildes 85 sind zwei Reihen Lichtsensoren 94 und 95 an der Abbildungsebene 85a angebracht. Die Lichtsensoren 94 und 95 i5 befinden sich in entgegengesetzt gelegenen Bereichen der Abbildungsebene und hinreichend nach aussen, damit für den Fall, dass die Linse 82 fokussiert ist, das dadurch erzeugte feststehende Abbild nicht auf eine der Reihen auftrifft.

Die Ausgangssignale der Lichtsensoren 94,95 sind einem 2o Signalverarbeiter 96 zugeführt, dessen Betrieb mit der Drehung der Abdeckblende 92 synchronisiert ist. Auf einer Leitung 97a ist von einer Synchronisiereinrichtung 97, welche mit dem Umfang der Abdeckblende 92 in Berührung steht, dem Signalverarbeiter 96 ein Synchronisiersignal zugeführt. Das Aus-25 gangssignal «e» des Signalverarbeiters 96 ist ein Signal, welches für die Bewegung des Abbildes 85 bezeichnend ist, und es besitzt insbesondere eine Ausgangscharakteristik, welche die Richtung darstellt, in welcher die Linse 82 defokussiert ist. Das Signal «e» wird auf einen herkömmlichen Stellungs-Servome-3o chanismus 98 gegeben, welcher in Abhängigkeit vom Signal «e» so auf die Linse 82 wirkt, dass diese fokussiert wird und dadurch die Bewegung des Abbildes 85 zum Stillstand kommt. Die erwähnte Wirkung des Servomechanismus 98 auf die Linse 82 ist in Fig. 7 schematisch durch eine Verbindungslinie 99 ange-35 deutet.

Fig. 8 zeigt ein Blockschema des Signalverarbeiters 96 der Fig. 7. Eine Differenzschaltung 101, welcher die Signale der Lichtsensoren 94 und 95 zugeführt sind, subtrahiert die letzteren von den ersteren. Das von der Differenzschaltung 101 40 gebildete Differenzsignal ist einer Probe- und Halteschaltung 102 zugeführt, welche durch das auf der Leitung 97a von der Synchronisierungseinrichtung 97 zugeführte Synchronisiersignal (Fig. 7) gesteuert wird. Das Differenzsignal ist ausserdem auf zwei Torschaltungen 103 und 104 gegeben, deren Torfunktio-45 nen durch das Ausgangssignal des Probe- und Halteschaltkreises gesteuert werden. Die Ausgänge der beiden Torschaltungen 103,104 sind einem positiven bzw. negativen Inverter 105 bzw. 106 zugeführt. Eine Summenschaltung 107 summiert die Ausgangssignale der beiden Inverter 105,106 und erzeugt so dadurch das Steuersignal «e» (Fig. 7).

Die Polarität der Signale, welche von den Lichtsensoren 94 und 95 zur Differenzschaltung 101 gelangen, ist abhängig von der Richtung, in welcher die Linse 82 defokussiert ist. Wie bereits erörtert, sind dann, wenn die Linse 82 in dem Sinne 55 defokussiert ist, dass sie zu dicht an der Abbildungsebene 85 a liegt, die Abbilder, welche durch die Abtastöffnung 93 erzeugt werden, zu den Abbildungsebenenhälften hin verschoben, welche durch ihre entsprechenden Linsensegmente besetzt sind, so dass sie daher auf die Reihen der Lichtsensoren 94 bzw. 95 60 auftreffen. In einem solchen Falle erzeugen daher die Lichtsensoren 94 ein positives Ausgangssignal und die Lichtsensoren 95 ein Signal null, wenn das Segment 83 abgetastet wird. Entsprechend erzeugen die Lichtsensoren 94 ein Signal null und die Lichtsensoren 95 ein positives Ausgangssignal, wenn das Seg-65 ment 84 abgetastet wird. Wenn andererseits, wie oben ebenfalls erörtert, die Linse 82 im entgegengesetzten Sinne defokussiert ist, d.h. in dem Sinne, dass sie von der Abbildungsebene 85a zu weit entfernt ist, werden die erzeugten Abbilder von ihren

7

615 517

entsprechenden Abbildungsebenenhälften fort verschoben und daher treffen die Abbildungen bezüglich der Segmente 83 und 84 auf die Lichtsensoren 95 bzw. 94 auf. In diesem zweiten Falle erzeugen die Lichtsensoren 94 ein positives Signal und die Lichtsensoren 95 ein Signal null, wenn das Segment 84 abgeta- 5 stet wird. Wenn entsprechend das Segment 83 abgetastet wird, so ist das Ausgangssignal der Lichtsensoren 94 im wesentlichen null.

Hieraus ist ersichtlich, dass die Ausgangssignale der Differenzschaltung 101 für die beiden Sinne bzw. Richtungen des 10 Fokussierungszustands der Linse 82 Signale wechselnder Polaritäten sind, welche um 180° phasenverschoben sind. Die verbleibenden Teile des Signalverarbeiters 96 wandeln daher eines dieser wechselnden Polaritätssignale in ein Signal positiver Polarität und das andere in ein Signal negativer Polarität um, so 15 dass das Signal «e» Polaritäten aufweist, welche die Defokussie-rungsrichtung der Linse 82 angeben. Im dargestellten Fall hat das Signal «e» die positive Polarität, wenn die Linse 82 zu dicht an der Abbildungsebene 85a liegt, und die negative Polarität,

wenn sie von dieser Ebene so weit entfernt steht. 2o

Wie erwähnt, ist das Ausgangssignal der Differenzschaltung 101 der Probe- und Halteschaltung 102 zugeführt, welche durch das Synchronisiersignal der Synchronisiereinrichtung 97 gesteuert wird, um das Differenzsignal abzutasten, wenn die Öffnung 93 der Abdeckblende 92 nur eines der Linsensegmente abtastet. 2a Im vorliegenden Falle wird dieses Abtasten dann vorgenommen, wenn das Segment 83 abgetastet wird. Die Schaltung 102 hält die festgestellte Amplitude während des Abtastens des Segments 84, bis das andere Segment 83 abgetastet wird und das entsprechende Differenzsignal festgestellt und festgehalten 30 wird. Das festgestellte Differenzsignal und somit das Ausgangssignal der Schaltung 102 besitzt daher eine positive Polarität,

wenn die Linse 82 sich zu dicht an der Abbildungsebene befindet, weil während dieser Zeit das Abtasten des Linsensegmentes 83 zu einem positiven Signal der Lichtsensoren 94 und einem im 35 wesentlichen Signal null der Lichtsensoren 95 führt.

In ähnlicher Weise ist das festgestellte Differenzsignal und somit das Ausgangssignal der Schaltung 102 negativ, wenn die Linse 82 zu weit von der Abbildungsebene entfernt ist, und zwar infolge des positiven Signals der Lichtsensoren 95 und des 40 Signals null von Reihe 94, welches zu dieser Zeit auftritt. Die Polarität des Ausgangssignals vom Schaltkreis 102 ist so anzeigend für die Richtung bzw. den Sinn, um welchen die Linse 82 sich ausserhalb des Brennpunktes befindet.

Das abgetastete Ausgangssignal ist den Torschaltungen 103 45 und 104 zugeführt und steuert den Durchgang des von der Schaltung 101 kommenden Differenzsignals durch diese. Insbesondere ist die Torschaltung 103 so gesteuert, dass der Durchgang erfolgt, wenn das abgetastete Ausgangssignal negativ ist, und die Torschaltung 104 so, dass der Durchgang bei positivem 50 Ausgangssignal erfolgt. Das Ausgangssignal der Torschaltung 103 folgt daher dem Differenzsignal immer dann, wenn die Linse zu dicht an der Abbildungsebene ist, und sonst null,

während das Ausgangssignal der Torschaltung 104 dem Differenzsignal immer dann folgt, wenn die Linse zu dicht an der 55 Abbildungsebene ist, und sonst null ist.

Die Ausgangssignale der Torschaltungen 103 und 104 gelangen zu den entsprechenden Invertern 105 und 106. Wie angegeben, kehrt der erste Inverter 105 nur die positiven Teile seines Eingangssignales um, während der zweite Inverter 106 60 nur die negativen Teile des Eingangssignals umkehrt. Am Ausgang des Inverters 105 ist daher ein negatives Signal, wenn die Torschaltung 103 dem Differenzsignal folgt. Der Inverter 105 kehrt daher die positiven Teile des Signals um, welches sich aus dem Abtasten des Segmentes 84 ergibt und liefert sonst ein 55 Signal null. Das Ausgangssignal des Inverters 106 ist andererseits ein positives Signal, wenn die Torschaltung 104 dem Differenzsignal folgt. Der Inverter 106 kehrt also die negativen Teile des Signals um, welches sich aus dem Abtasten des Segmentes 83 ergibt, behält die positiven Teile bei, welche sich aus dem Abtasten des Segmentes 84 ergeben, und liefert sonst ein Signal null. Das Signal des Inverters 105 ist daher zu allen Zeiten negativ, wenn die Linse 82 zu weit von der Abbildungsebene entfernt ist, und zu allen anderen Zeiten gleich null. Das Signal des Inverters 106 ist ein positives Signal, wenn die Linse 82 zu dicht an der Abbildungsebene steht und ist zu allen anderen Zeiten gleich null. Das Summensignal «e»,welches von der Summenschaltung 107 erzeugt wird, ist demgemäss von einer Polarität (d.h. negativ), wenn die Linse 82 im ersteren Zustand ist, und ist von entgegengesetzter Polarität (d.h. positiv), wenn die Linse im letzteren Zustand ist, wodurch ein richtiges Steuersignal für den Servomechanismus erhalten wird.

Fig. 9 bis 11 zeigen eine andere Fokussierungsvorrichtung zum Gebrauch mit einem Projektionssystem. Insbesondere ermöglicht es diese Fokussierungseinrichtung, dass das als Projektor 121 dargestellte optische Projektionssystem ein fokus-siertes Abbild auf einem Schirm 122 als Abbildungsebene erzeugt, und zwar von einem Objekt, welches sich in der Diaschieberebene 123 des Projektors befindet. Mit den nachstehend beschriebenen Mitteln bilden sich wiederum feststehende bzw. sich bewegende Abbilder auf dem Schirm 122, wenn der Projektor fokussiert bzw. defokussiert ist.

Bei der vorliegenden Anordnung ist die Bewegung des Abbildes bei Defokussierung des Projektors kontinuierlich und wird durch eine Lichtsperre 124 herbeigeführt. Die Lichtsperre 124 ist gleitend innerhalb einer Führung 125 angebracht, welche an die Vorderseite der Projektionsobjektivfassung 126 angeklemmt ist. Die Lichtsperre 124 liegt in Form einer Abdeckblende mit relativ kleiner, kreisförmiger Öffnung 127 vor. Die Lichtsperre sperrt daher den gesamten Bereich des Projektionsobjektivs mit Ausnahme des Teiles, welcher durch die Öffnung 127 bestimmt ist.

Die Lichtsperre 124 kann über die Stirnseite des Projektionsobjektivs hin und her bewegt werden, und zwar von Hand oder mittels einer Vorrichtung 128 für hin- und hergehende mechanische Bewegung. Dadurch führt die Öffnung 127 eine Rückwärts- und Vorwärtsabtastung über den Zentralteil des Objektivs hinweg aus. Während eines solchen Abtastens wirkt die Öffnung 127 etwa analog der hin- und hergehenden Abdeckblende 11 der Vorrichtung nach Fig. 2A und 2B. In diesem Falle lässt man jedoch nicht nur Licht durch diametral entgegengesetzt liegende Segmente des Objektivs abwechselnd hindurchgehen, sondern zusätzlich lässt man durch alle kreisförmigen Segmente dazwischen ebenfalls Licht hindurchgehen.

Wenn das Projektionsobjektiv fokussiert ist, bewirkt die Abtastbewegung der Öffnung 127 ein feststhendes Abbild auf dem Schirm 122. Ein solches feststehendes Abbild zeigt an, dass das Projektionsobjektiv fokussiert ist. Wenn andererseits das Projektionsobjektiv nicht fokussiert ist, so verursacht das Abtasten mit der Öffnung 127 die Erzeugung eines sich fortwährend bewegenden Abbildes auf dem Schirm 122. Dieses sich bewegende Abbild wird hervorgerufen durch das Abtasten aller Segmente des Objektivs und ist bezeichnend für den Zustand der Defokussierung.

Wenn das Projektionsobjektiv des Projektors 121 defokussiert ist, kann eine Fokussierung herbeigeführt werden, indem man die Objektivfassung 126 und damit das Objektiv in einer Weise bewegt, welche analog ist dem Falle der Linsen von Fig. 2A und 2B. So kann die Objektivfassung zuerst in der einen Richtung bewegt werden. Wenn die Bewegung des Abbildes fortbesteht, kann sie in entgegengesetzter Richtung bewegt werden, bis eine Stellung erreicht ist, in welcher das Abbild feststehend wird. An diesem Punkt ist das Projektionsobjektiv auf den Schirm 122 fokussiert.

Man kann aber auch die Bewegungsrichtung des Objektivs zum Erzielen der Fokussierung ermitteln, indem man die öff

615 517

8

nung 127 eng genug macht, um ein unterscheidbares Abbild ihrer Kante herbeizuführen, welche auf dem Schirm 122 erscheint, wenn die Öffnung sich über die Stirnfläche des Objektivs hinweg bewegt. Durch Vergleich der Bewegungsrichtung des Abbilds der Kante der Öffnung mit der Bewegungsrichtung des Abbildes des Objektes kann die richtige Bewegungsrichtung des Projektionsobjektivs zu dessen Fokussierung erhalten werden.

Fig. 12 zeigt den Fall einer Abbildung, in welchem das Projektionsobjektiv 126 auf eine vor dem Schirm 122 liegende Ebene «A» fokussiert ist. Bei diesem Fokussierungszustand bewegt sich das Abbild 131 des projizierten Objektes nach links, während das Abbild 132 der Kante der Öffnung 127 sich nach rechts bewegt, wenn man die Öffnung 127 über die Linse von links nach rechts schiebt. In diesem Falle bewegt sich das Abbild der Kante der Öffnung also in der entgegengesetzten Richtung zur Bewegungsrichtung des projizierten Bildes des Objektes. Wenn dieser Zustand durch das Auge oder durch geeignete optische Nachweismittel wahrgenommen wird, muss das Projektionsobjektiv in Richtung zum Schirm 122 bewegt werden, damit es auf den Schirm fokussiert wird.

Fig. 13 zeigt die auf dem Schirm 122 erscheinenden Abbilder für die Lage, welche derjenigen in Fig. 12 entgegengesetzt ist, d.h. der Projektor ist auf eine Ebene « A» fokussiert, welche hinter dem Schirm 122 liegt. In diesem Falle bewegt sich das projizierte Objekt 131 des Abbildes nach rechts ebenso wie das Abbild 132 der Kante der Öffnung 127, wenn sich die Öffnung von links nach rechts bewegt. Für diesen Defokussierungszu-stand bewegt sich also das Abbild 131 stets in der gleichen Richtung wie das Abbild 132. Die Wahrnehmung durch das Auge oder ein geeigneter Nachweis durch optische Anzeigemittel dieses Zustandes zeigt daher an, dass das Objektiv vom Schirm fortbewegt werden muss, um es auf den Schirm zu fokussieren.

Die Fig. 14 bis 16 zeigen eine Lichtsperre 141, welche anstelle der Lichtsperre 124 der Fig. 9 benutzt werden kann, um eine Öffnung zu erhalten, welche die Stirnseite des Projektionsobjektivs des Projektors 121 abtastet. Die Lichtsperre 141 besteht aus einer feststehenden kreisförmigen Abdeckblende 142 mit einem Schlitz 143, welcher diametral verläuft. Die Abdeckblende 142 besitzt auch Ansätze 145, mittels welcher die Abdeckblende direkt auf den Vorderteil der Objektivfassung aufgesetzt werden kann. Die Lichtsperre 141 besitzt ferner vor der Abdeckblende 142 eine sich drehende, kreisförmige Abdeckblende 151, die in einer Führung 146 drehbar angeordnet ist und durch ein Rad 147, das in Berührung mit ihrem Umfang steht, gedreht werden kann. Die Abdeckblende 151 hat zwei Reihen von Öffnungen A] bis A5 und A5 bis A9, deren Mitten längs bogenförmiger Wege 152 bzw. 153 liegen. Im dargestellten Fall ist der Weg 152 definiert durch die Schnittpunkte von fünf in gleichem Abstand voneinander befindlichen Kreisen Ci bis C5 mit fünf Radiallinien L! bis L5, deren Winkelneigung sich stufenweise um 20° steigert. Der Weg 153 ist andererseits definiert durch die Schnittpunkte der letzteren konzentrischen Kreise mit fünf radialen Linien L5 bis Lg, welche mit der letzten Linie L5 beginnen und dann um je 20° stufenweise zunehmen.

Wenn die Abdeckblende 151 im Uhrzeigersinn durch die Drehung des Rades 147 rotiert, so schneiden zunächst die Öffnungen Aj bis A5 den Schlitz 143 der Abdeckblende 142. Dies bedeutet eine Folge von Öffnungen, welche sich über den rechten Halbteil des Schlitzes nach rechts bewegen. Die fortgesetzte Drehung bewirkt, dass dann die Öffnungen A6 bis A9 den rechten Halbteil des Schlitzes überstreichen, was eine Folge von Öffnungen bedeutet, die sich über den vorgenannten Teil nach links zu bewegen. Die letztere Folge wird dann nach links durch die Öffnungen A, bis A5 fortgesetzt, wenn diese nunmehr den linken Halbteil des Schlitzes kreuzen. Schliesslich bewegt sich eine Folge von Öffnungen wiederum nach rechts über den linken Teil des Schlitzes, wenn die Öffnungen A6 bis A9 wiederum den Schlitz überstreichen. Die Drehung der Abdeckblende 151 bewirkt somit, dass die Lichtsperre 141 eine sich über den Durchmesser der Lichtsperre bewegende Öffnung entsprechend der Öffnung 127 der Lichtsperre 124 in Fig. 9 bis 13 bildet.

Fig. 17 zeigt eine weitere Fokussierungsvorrichtung, bei welcher ein sich bewegendes Bezugsabbild ohne Störung des Abbildes des Objektes erzeugt wird. Das Bezugsabbild wird mittels eines Hilfsprojektors 171 erzeugt, welcher auf der Projektionsobjektivfassung 126 des Projektors 121 angeordnet ist und mit diesem bewegt wird. Das Linsensystem des Hilfsprojektors 171 ist so gebaut, dass es ein Abbild auf der gleichen Ebene 122 bildet wie der Projektor 121. Wenn daher der Projektor 121 fokussiert bzw. defokussiert ist, so ist es der Hilfsprojektor 171 ebenfalls. Durch Überwachen des Fokussierungszustandes des Hilfsprojektors 171 kann der Fokussierungszustand des Projektors 121 demnach ermittelt werden, ohne das durch den Projektor 121 projizierte Abbild zu stören.

Das Überwachen des vom Projektor 171 erzeugten Abbildes kann in analoger Weise durchgeführt werden wie in Fig. 9, nämlich durch Anwendung einer hin- und hergehenden Vorrichtung 175 zur Bewegung einer Lichtsperre 172 über die Stirnseite des Projektionsobjektivs des Projektors 171. Wie oben erörtert, verursacht eine solche Bewegung, dass das auf dem Schirm 122 durch den Projektor 171 erzeugte Abbild sich entweder fortwährend bewegt oder feststehend bleibt. Im letzteren Fall ist der Projektor 171 und somit auch der Projektor

121 fokussiert. In ersterem Fall ist der Projektor 171 und somit der Projektor 121 defokussiert. Zur Fokussierung muss der Projektor 121 über eine Zahnstange 173 und ein Zahnrad 174 bewegt werden, bis sich das Abbild vom Projektor 171 nicht mehr bewegt.

Gemäss Fig. 18 wird das Bezugsabbild durch Licht geschaffen, welches in einer ersten Richtung polarisiert ist und durch eine Lichtquelle 181 erzeugt wird. Das Licht der Lichtquelle 181 gelangt über einen halb versilberten Spiegel 182 in das Projektionssystem des Projektors 121. Insbesondere wird das polarisierte Licht in das letztere System so eingeführt, dass es nur einen vorbestimmten kleinen Bezugsteil des Objektes beleuchtet, welches vom Projektor abgebildet wird. Um die erforderliche fokussierungsabhängige Bewegung des Bezugsabbildes des vorerwähnten Bezugsteiles des Objektes, welches auf dem Schirm 122 erzeugt wird, zu schaffen, befindet sich eine Lichtsperre 183 vor dem Projektionsobjektiv 126. In diesem Fall wird der grössere Teil der Lichtsperre 183 von einem Element gebildet, das aus einem Filtermaterial besteht, welches den Durchgang von Licht aller Polarisationsrichtungen gestattet mit Ausnahme desjenigen, welches in der erwähnten ersten Richtung polarisiert ist. Zur Lichtsperre 183 zählt ferner eine kleine Öffnung aus einem Material, welches den Durchgang von Licht aller Polarisationsrichtungen einschliesslich der erwähnten ersten Polarisationsrichtung gestattet.

Die Lichtsperre 183 lässt das unpolarisierte Licht, welches das Objekt des Projektors beleuchtet, im wesentlichen unbeeinträchtigt durch, so dass das gewünschte Abbild auf dem Schirm

122 erzeugt wird. Hinsichtlich des Bezugsteils des Objektes, welches durch das polarisierte Licht der Lichtquelle 181 beleuchtet wird, wirkt die Lichtsperre 183 analog der Lichtsperre 124 der Fig. 9. Wenn die Lichtsperre durch eine hin- und hergehende Einrichtung 184 bewegt wird, erscheint der beleuchtete Bezugsteil des Objektes als sich bewegende Öffnung, welche das Projektionsobjektiv, welches das Abbild entwirft, abtastet. Dies hat zum Ergebnis, dass während eines solchen Abtastens das Abbild des Bezugsteiles des Objekts stehend verbleibt, wenn der Projektor 121 fokussiert ist, und das Abbild des Bezugsteiles sich fortlaufend bewegt, wenn der

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

9

615 517

Projektor 121 defokussiert ist. Der Fokussierungszustand des Projektors 121 kann so durch entsprechenden visuellen oder einen anderen optischen Nachweis des Bezugsabbildes auf dem Schirm 122 bestimmt werden. Wenn eine Defokussierung festgestellt wird (d.h. ein sich bewegendes Abbild auftritt), so kann mittels der Zahnstange 173 und des Zahnrads 174 das Projektionsobjektiv 126 bewegt werden, bis keine Bewegung des Abbildes feststellbar ist und demnach das Projektionsobjektiv fokussiert ist.

Fig. 19 zeigt eine weitere Ausführungsform der Fokussierungsvorrichtung. Bei dieser Ausführungsform wird der Fokussierungszustand eines optischen Systems, als Linse 161 gezeigt, wiederum nachgewiesen durch Bewegung oder fehlende Bewegung des Abbildes in der Abbildungsebene des Systems. Insbesondere besteht im vorliegenden Fall die verwendete Lichtsperre zur Schaffung eines feststehenden bzw. sich bewegenden

Abbildes aus zwei Abdeckblenden 162 und 163, welche so angeordnet sind, dass sie diametral entgegengesetzte Teile der Linse 161 sperren, wobei die Abdeckblenden 162, 163 durch eine hin- und hergehende Einrichtung 164 in entgegengesetzten s Richtungen hin- und herbewegt werden.

Als Ergebnis einer solchen Bewegung der Abdeckblenden 162 und 163 wird der Bereich der Linse, durch welche Licht hindurchgeht, zusammengezogen und ausgedehnt. Dies bewirkt wiederum, dass sich das Abbild in der Abbildungsebene des m optischen Systems in gleicher Weise ausdehnt und zusammenzieht, wenn das optische System defokussiert ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sieht daher ein Betrachter, welcher die Abbildungsebene betrachtet, ein kontinuierlich sich zusammenziehendes und ausdehnendes Abbild, wenn das opti-i5 sehe System defokussiert ist, bzw. sieht er wie zuvor ein feststehendes Abbild, wenn das optische System fokussiert ist.

C

4 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

1. 615 517

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur optischen Anzeige des Fokussierungszu-standes eines optischen Abbildungssystems bezüglich eines in einer Objektebene angeordneten Objekts, dadurch gekennzeichnet, dass in einer bestimmten Abbildungsebene mindestens ein erstes und ein zweites Abbild des Objekts durch Sperren unterschiedlicher Teile des Lichtbündels des optischen Systems erzeugt werden, wobei das erste und das zweite Abbild zusammenfallen, wenn das optische System fokussiert ist, bzw. gegeneinander verschoben sind, wenn das optische System defokus-siert ist, und dass das unterschiedliche Sperren mehrfach nacheinander vorgenommen wird, um das erste und zweite Abbild abwechseld zu erzeugen, derart, dass ein feststehendes Abbild entsteht, wenn das optische System fokussiert ist, bzw. ein scheinbar sich bewegendes Abbild entsteht, wenn das optische System defokussiert ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Abbild an der bestimmten Abbildungsebene festgestellt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadruch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Abbild beobachtet werden, und dass der Fokussierungszustand des optischen Systems verändert wird, bis das erste und zweite Abbild ein feststehendes Abbild bilden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadruch gekennzeichnet, dass das auf die Abbildungsebene fallende Licht derart in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, dass bestimmte Signaleigenschaften die Richtung anzeigen, in welcher das optische System defokussiert ist.
5. 5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine bezüglich des Lichtbündels des optischen Systems (1) in mindestens zwei Stellungen bringbare Lichtsperre (11), durch eine Einrichtung (12) zum abwechselnden Bewegen der Lichtsperre (11) zwischen der ersten und zweiten Stellung und durch Mittel (4) zum Nachweis des ersten und zweiten Abbildes (7a, 7b).
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel (6) zum Ändern des Fokussierungszustandes des optischen Systems (1) zwecks Erzielens eines feststehenden Abbildes (7) des Objekts (3).
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System zu einer Kamera (41,51) gehört,

   deren Linsensystem (42; 67,68,69) Abbilder auf der Abbildungsebene (44,71) erzeugt, und dass die Lichtsperre eine Abdeckblende (51,77) enthält, welche in einer ersten Stellung den Strahlengang der Kamera (41,51) bis auf ein erstes Segment und in einer zweiten Stellung den Strahlengang bis auf ein zweites Segment abdeckt.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsperre (31) einen ersten Polarisator (32) zum Polarisieren des Lichtes im ersten Segment (8) in einer ersten Polarisationsrichtung und einen zweiten Polarisator (33) zum Polarisieren des Lichtes im zweiten Segment (9) in einer zweiten Polarisationsrichtung enthält, und dass ein Analysator mit einem ersten Teil (34) zur Übertragung von Licht der ersten Polarisation und einem zweiten Teil (35) zur Übertragung von Licht der zweiten Polarisation vorhanden ist, wobei in der ersten Stellung des Analysators dessen erster Teil (34) mit dem zweiten Segment (9) und in der zweiten Stellung dessen zweiter Teil (35) mit dem ersten Segment (8) ausgerichtet ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (78,79) zur Projektion eines optischen Bezugssignals auf die Objektebene vorgesehen sind, wobei das erste und zweite Abbild das Bezugssignal enthalten.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste (94) und eine zweite (95) Reihe von Lichtsensoren derart angeordnet sind, dass sie Licht empfangen, welches auf einander gegenüberliegende Teile der Abbildungsebene fällt, dass das Ausgangssignal jeder Reihe (94,95) von Lichtsensoren für jeden Zustand einer Defokussierung bezüglich des Zustandes der Fokussierung eine gegenüber der Einrichtung zum abwechselnden Bewegen der Lichtsperre (81) unterschiedliche Phasenbeziehung hat, und dass die Ausgangssignale der Reihen (94,95) von Lichtsensoren einer Signalverarbeitungseinrichtung (96) zugeführt sind, welche ein den Fokussierungszustand anzeigendes Signal erzeugt.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch auf das den Fokussierungszustand anzeigende Signal ansprechende Mittel (98) zur Veränderung des Fokussierungszustandes des optisches Systems.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Synchronisiereinrichtung (97), welche in Abhängigkeit von der Einrichtung zum abwechselnden Bewegen der Lichtsperre (81) ein der Signalverarbeitungseinrichtung (96) zugeführtes, die genannte Phasenbeziehung angebendes Synchronisiersignal erzeugt.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System zu einem Projektor (121) mit einem Projektionsobjektiv (126) gehört und dass die Lichtsperre eine Abdeckblende (124) zur selektiven Abdeckung von Teilen des durch das Projektionsobjektiv (126) gehenden Strahlenbündels enthält.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckblende (124) eine Öffnung (127) aufweist und derart angeordnet ist, dass sie nur den durch die Öffnung (127) bestimmten Teil des Lichtes des Projektionsobjektivs (126) durchlässt und zwischen zwei Endlagen kontinuierlich über den Durchmesser des Projektionsobjektivs (126) einstellbar ist, und dass Mittel vorhanden sind, um die Abdeckblende (124) mit ihrer Öffnung kontinuierlich von ihrer ersten in ihre zweite Endlage und umgekehrt zu bewegen.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Mittel zum Bewegen des Projektionsobjektivs (121) in Richtung auf die Objektivebene (123), wennn in der Abbildungsebene (122) die Bewegungsrichtungen der Abbilder von Kanten (132) der Öffnung (127) und des Objektivs (131) gleich sind bzw. in Richtung weg von der Objektebene (123), wenn die genannten Bewegungsrichtungen entgegengesetzt sind.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckblende (141) einen ersten, feststehenden Blendenteil (142) aufweist, der benachbart zum Projektionsobjektiv angeordnet ist und einen sich über einen Durchmesser des Projektionsobjektivs erstreckenden Schlitz (143) enthält, sowie einen zweiten, drehbaren und zum ersten Blendenteil (142) benachbarten Blendenteil (151) aufweist, der eine erste und eine zweite Reihe sich längs radialsymmetrischer Bogen (152, 153) erstreckender Öffnungen (Aj... A5; A5 .. .A9) aufweist, und dass Mittel (147) zum Drehen des zweiten Blendenteils (151) vorhanden sind, so, dass die Öffnungen der ersten und zweiten Reihe nacheinander am Schlitz (143) des ersten Blendenteils (142) vorbeigehen und eine effektive Blendenöffnung schaffen, die sich fortschreitend über die Länge des Schlitzes (143) bewegt.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Blendenteil (151) kreisförmig ist und dass die Orte der Öffnungen (Aj.. .A9) der beiden Reihen die Schnittpunkte von mehreren, für beide Reihen gleichen konzentrischen Kreisen (Q .. .C5) und von mehreren, für beide Reihen verschiedenen Radiallinien (Lj.. .Lç) sind, wobei eine Radiallinie (Ls) beiden Reihen gemeinsam ist.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Mittel (181,182) zum Beleuchten eines verhältnismässig kleinen Teils des Objekts mit Licht, das eine bestimmte Polarisationsrichtung hat, welche Mittel eine entsprechende Lichtquelle (181) und einen Umlenkspiegel (182) umfassen, und durch eine Abdeckblende (183) welche in ihrer einen Stellung Licht durch-

    2

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    3 615 517

    lässt, welches alle Polarisationsrichtungen mit Ausnahme der elektrische Signale zu erzeugen, welche in der Phase um ein genannten Polarisationsrichtung hat, und in ihrer anderen Stel- Ausmass verschoben sind, welches für die Bildtrennung anzei-

    lung Licht mit allen Polarisationsrichtungen durchlässt. gend ist. Die Bildtrennung wiederum ist anzeigend dafür, dass
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich- das Linsensystem defokussiert ist. Diese elektrischen Signale net, dass das optische System (161) im gleichen Fokussierzu- 5 werden dann benützt, um einen Servomechanismus zu steuern,

    stand wie das Projektionssystem des Projektors und den glei- der das im Sinne einer Verminderung der Phasenverschiebung chen Fokussieränderungen unterworfen ist, dass der Projektor auf Null einstellt, wodurch das Linsensystem fokussiert wird,

    eine bewegliche Anordnung zur Einstellung des Projektionsob- Ein anderes bekanntes System zum Fokussieren eines opti-

    jektivs aufweist, wobei das optische System (161) mit der sehen Systems unter Anwendung von mehreren Abbildern, ist beweglichen Anordnung verbunden ist, und dass im Strahlen- i0 in der USA-Patentschrift 3 784 305 beschrieben. Bei dem in gang des optischen Systems (161) eine Lichtsperre angeordnet dieser Patentschrift beschriebenen System wird eine ein Abbild ist, die eine erste (162) und eine zweite (163) seitliche Abdeck- liefernde Linse in den Strahlengang gebracht, der von einem blende zur Abdeckung einander gegenüberstehender Bereich Objekt ausgeht, und das Objekt wird durch ein optisches des Strahlengangs aufweist. System auf der Abbildungsebene abgebildet. Die Linse wird

    15 dann um ihren hintersten Punkt gedreht, so dass sich das

    Vorderende der optischen Achse verschiebt. Wenn das optische

    System fokussiert ist, findet man, dass die Drehung der Linse