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DE3227980A1 - OPTICAL ARRANGEMENT FOR FOCUSING - Google Patents

OPTICAL ARRANGEMENT FOR FOCUSING

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DE3227980A1
DE3227980A1 DE19823227980 DE3227980A DE3227980A1 DE 3227980 A1 DE3227980 A1 DE 3227980A1 DE 19823227980 DE19823227980 DE 19823227980 DE 3227980 A DE3227980 A DE 3227980A DE 3227980 A1 DE3227980 A1 DE 3227980A1
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DE
Germany
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optical arrangement
arrangement according
transmitting
lens
receiving
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19823227980
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German (de)
Inventor
Rolf Jurenz
Michael Lenk
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Pentacon GmbH Foto und Feinwerktechnik
Original Assignee
Pentacon Dresden VEB
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

Optische Anordnung zur automatischen ScharfeinstellungOptical arrangement for automatic focusing

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Anordnung zur automatischen Scharfeinstellung für vorzugsweise fotografische Kameras, die mit einer IR-Sende- und Empfangseinrichtung arbeiten.The invention relates to an optical arrangement for automatic focusing for preferably photographic Cameras that have an IR transmitting and receiving device work.

Bei fotografischen Kameras ist es bekannt, die von einem an der Kamera angeordneten Infrarot-Strahler ausgesandten Strahlen zur Messung der Obj eisentfernung zu verwenden. Aus dem am Objekt reflektierten Anteil der Strahlung wird die Entfernung ermittelt und nach dieser die automatische Scharfeinstellung des Aufnahmeobjektivs vorgenommen. Die Strahlung wird dabei so gebündelt, daß sie auf bestimmte Teile des von der Kamera erfaßten Bildfeldes gerichtet werden kann. Nachteilig ist hierbei (DE-OS 1 965 064) der große Aufwand an optischen Bauelementen, da für die Sende- und Empfangseinrichtung zwei getrennte Systeme verwendet werden, und zwar zwei optisch sammelnde Glieder symmetrisch zum IR-Strahler. Außerdem sind zur Erzeugung der Teilstrahlenbündel weitere Umlenkmittel notwendig.In the case of photographic cameras, it is known that those emitted by an infrared emitter arranged on the camera Use rays to measure the object distance. The distance is determined from the portion of the radiation reflected on the object and then the automatic distance The taking lens has been focused. the Radiation is bundled in such a way that it is directed onto certain parts of the image field captured by the camera can be. The disadvantage here is (DE-OS 1 965 064) large expenditure on optical components, since two separate systems are used for the transmitting and receiving device be, namely two optically collecting members symmetrical to the IR radiator. Also are used to generate the partial beam further deflection means necessary.

Es ist weiterhin bekannt (DE-AS 1 953 849), den IR-Strahler im Brennpunkt eines Reflektors anzuordnen, so daß paralleles Licht ausgesandt wird. Sende- und Empfangsoptik sind hierbei getrennt auf der optischen Achse hintereinander angeordnet. In der Mitte der Empfangsoptik ist eine Öffnung zur Aufnahme der Sendeoptik vorhanden. Entsprechend der Brennweite der Empfangsoptik baut das Gesamtsystem sehr lang. Weiterhin ist eine Entfernungseinstellung nur nach ausgewählten Bereichen, das heißt in Stufen, möglich .It is also known (DE-AS 1 953 849), the IR radiator to be arranged in the focal point of a reflector so that parallel light is emitted. Sending and receiving optics are arranged separately one behind the other on the optical axis. In the middle of the receiving optics is a There is an opening to accommodate the transmission optics. The overall system is built according to the focal length of the receiving optics very long. Furthermore, a distance setting is only possible according to selected areas, i.e. in stages .

Eine weitere Anordnung zur automatischen Scharfeinstellung (DE-AS 2 126 178) erfordert ebenfalls einen sehr großen Aufwand an optischen und optoelektronischen Bauelementen durch die getrennte Anordnung von Sende- und Empfangsein-Another arrangement for automatic focusing (DE-AS 2 126 178) also requires a very large one Expenditure on optical and optoelectronic components due to the separate arrangement of transmit and receive inputs

richtung in der Weise, daß keine Kombination der Bauelemente im Zusammenwirken besteht.direction in such a way that there is no combination of the components in cooperation.

Mit der Erfindung soll der Aufwand optischer und optoelektronischer Bauelemente für die automatische Scharfeinstellung fotografischer Kameras und Objektive verringert werden.The invention aims to make the effort more optical and optoelectronic Components for the automatic focusing of photographic cameras and lenses are reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platzsparende, kombinierte Sende- und Empfangseinrichtung für vorzugsweise IR-Strahlung zur automatischen Scharfeinstellung zu schaffen.The invention is based on the object of a space-saving, combined transmitting and receiving device for preferably Create IR radiation for automatic focusing.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein von einer in seinem Brennpunkt angeordneten Sendediode angestrahlter kleiner Hohlspiegel als Bauelement der Sendeoptik zusätzlich eine verspiegelte Rückseite besitzt, die gleichzeitig mit einem größeren, fluchtend in der optischen Achse angeordneten Hohlspiegel ein Spiegelobjektiv als Empfangsoptik bildet. Nach einer Ausführungsform der Erfindung weisen die optisch wirksamen Flächen der Bauelemente der Sende- und Empfangsoptik voneinander unterschiedliche sphärische bzw. asphärische Krümmungen auf, Zweckmäßigerweise besitzt der größere Hohlspiegel in der Mitte eine freie Öffnung, die gleichzeitig als Fassung für den Empfänger ausgebildet ist. Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß vor der Sendediode eine Deckscheibe vorgesehen ist, die auch als Linse ausführbar ist. Diese Linse vor der Sende- und Empfangsoptik ist vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sie für den entsprechenden Strahlengang jeweils unterschiedliche Krümmungen besitzt. Zur Durchführung der automatischen Scharfeinstellung ist es erforderlich, daß entweder die Sendeoptik oder der Hohlspiegel der Empfangsoptik in Längsrichtung verschiebbar und mit der Entfernungseinstellung des Aufnahmeobjektivs koppelbar ist. Die Sende- und Empfangsoptik sind deshalb vorzugsweise im Fassungsgehäuse des Aufnahmeobjektivs oder im Kameragehäuse angeordnet. Als Material für die Spiegel-According to the invention the object is achieved in that one of a transmitting diode arranged in its focal point illuminated small concave mirror as a component of the transmission optics also has a mirrored rear side, the at the same time with a larger, aligned concave mirror arranged in the optical axis a mirror lens forms as receiving optics. According to one embodiment of the invention, the optically effective surfaces of the components the transmitting and receiving optics have spherical or aspherical curvatures that are different from one another, expediently the larger concave mirror has a free opening in the middle that doubles as a mount for the Receiver is trained. It is also proposed according to the invention that a cover plate be provided in front of the transmitting diode is, which can also be implemented as a lens. This lens in front of the transmitting and receiving optics is advantageous designed so that it has different curvatures for the corresponding beam path. To carry out The automatic focusing requires that either the transmission optics or the concave mirror the receiving optics can be displaced in the longitudinal direction and coupled to the distance setting of the taking lens is. The transmitting and receiving optics are therefore preferably in the mount housing of the taking lens or arranged in the camera housing. As a material for the mirror

grundkörper können Glas, Keramik, Plast und/oder Metallwerkstoffe eingesetzt werden. Außerdem ist vorgesehen, daß die Spiegelflächen als Vorder- und/oder Rückflächenspiegel ausgebildet sind.basic body can be used glass, ceramic, plastic and / or metal materials. It is also provided that the mirror surfaces are designed as front and / or rear surface mirrors.

Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigenThe invention is explained in more detail below. Show in the accompanying drawing

Fig. 1a die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangseinrichtung mit IR-Strahler1a shows the side view of the transmission according to the invention and receiving device with IR radiator

Pig. 1b, c Varianten von vor der IR-Sende- und Empfangseinrichtung anzuordnender LinsePig. 1b, c variants of in front of the IR transmitting and receiving device lens to be arranged

Fig. 2 die IR-Sende- und Empfangseinrichtung mit verschiebbarem Hohlspiegel der Empfangsoptik2 shows the IR transmitting and receiving device with a displaceable concave mirror of the receiving optics

Fig. 3 die IR-Sende- und Empfangsoptik mit verschiebbarer Sendeoptik.3 shows the IR transmitting and receiving optics with displaceable transmitting optics.

Bei bereits bekannten Meßprinzipien der automatischen Scharfeinstellung ist es notwendig, modulierte IR-Strahlung auf das scharfzustellende Objekt zu senden. So wird beim Verfahren durch Phasenmessung eine IR-Sendediode mit einer bestimmten Frequenz moduliert. Die Energie wird über eine Sendeoptik auf das Objekt projiziert und die reflektierte Strahlung von einer Empfangsoptik auf der IR-Empfangsdiode abgebildet. Die Phasendifferenz zwischen der von der Sendediode ausgestrahlten Wechselenergie und der von der Empfangsdiode wieder aufgefangenen Energie dient als Signal zur Scharfeinstellung. Die Schärfe-Außenmessung für die automatische Scharfeinstellung optischer Systeme ist dadurch charakterisiert, daß das Aufnahmeobjektiv nicht Bestandteil des Meßprinzips ist. Daher ist das vorgeschlagene optische System für das Verfahren der Phasenmessung besonders geeignet, weil hier eine von der Objektentfernung unabhängige feststehende optische Anordnung ausreichend ist und bei der Projektion auf das Objekt sowie der Abbildung der vom Objekt reflektierten Strahlung nur annähernde Schärfebedingungen einzuhalten sind. VerwendetWith already known measuring principles of automatic focusing, it is necessary to use modulated IR radiation to send to the object to be focused. An IR transmitter diode is used in the phase measurement method modulated at a certain frequency. The energy is projected onto the object via transmission optics and the reflected Radiation from a receiving optics mapped onto the IR receiving diode. The phase difference between the The alternating energy emitted by the transmitting diode and the energy recovered by the receiving diode are used as a signal for focusing. The external sharpness measurement for the automatic focusing of optical systems is characterized in that the taking lens does not Is part of the measuring principle. Hence the proposed optical system for the phase measurement method particularly suitable because a fixed optical arrangement that is independent of the object distance is sufficient here and when projecting onto the object and imaging the radiation reflected from the object is only approximate Sharpness conditions are to be observed. Used

man bei dem Verfahren jedoch, positionsempfindliche Empfänger, so ist zur Realisierung der hierbei erforderlichen Schärfenbedingungen eine Kopplung der Sende- oder Empfangsoptik mit dem Aufnahmeobjektiv notwendig.one in the process, however, position-sensitive receivers, for realizing the sharpness conditions required here, a coupling of the transmitting or receiving optics is necessary necessary with the taking lens.

Entsprechend Pig. 1a ist eine IR-Sendediode 1 im Brennpunkt eines kleinen Hohlspiegels 2 angeordnet. Fluchtend in der optischen Achse befindet sich hinter dem kleinen Hohlspiegel 2 ein größerer Hohlspiegel 3 mit einer freien Öffnung 4» durch die ein dahinterliegender IR*>Empf anger 5 mit einem Lichtstrom beaufschlagt werden kann«, Vor dem IR-Sende- und Empfangssystem einschließlich Sendediode 1 ist eine Deckscheibe 6a angeordnet, in der sich z. B0 die Passung der Sendediode 1 befindet. Diese Deckscheibe 6a kann auch als Linse 6b (Fig. 1b) ausgeführt sein« Dabei ist es möglich, daß die optische Wirkung der Linse 6c entsprechend Fig. 1c im Sende- und Empfangsbereich unterschiedlich ist. Dadurch kann erforderlichenfalls eine günstigere Optimierung der Hohlspiegel 2, 3 ermöglicht werden. So sind z. B. die Spiegeldurchmesser in kleineren Dimensionen zu halten.According to Pig. 1a, an IR transmitter diode 1 is arranged at the focal point of a small concave mirror 2. In alignment with the optical axis, behind the small concave mirror 2, there is a larger concave mirror 3 with a free opening 4 "through which a light current can be applied to an IR * receiver 5 behind it", in front of the IR transmission and reception system including the transmitting diode 1 a cover plate 6a is arranged, in which z. B 0 the fit of the transmitter diode 1 is located. This cover plate 6a can also be designed as a lens 6b (FIG. 1b). It is possible that the optical effect of the lens 6c according to FIG. 1c is different in the transmitting and receiving areas. In this way, if necessary, a more favorable optimization of the concave mirrors 2, 3 can be made possible. So are z. B. to keep the mirror diameter in smaller dimensions.

Der von der Sendediode 1 abgegebene Lichtstrom wird vorzugsweise als paralleles Lichtbündel auf ein Objekt gelenkt Der Bündelquerschnitt begrenzt dabei das Meßfeld, Der vom Objekt reflektierte Strahlenanteil gelangt über die sphärisehen und/oder asphärischen Flächen der Hohlspiegel 3 und 2, die insgesamt ein Spiegelobjektiv darstellen, durch die freie Öffnung 4 auf den IR-Empfanger 5» der in "Fix-Fokus"-Einstellung angeordnet ist, zur Abbildung. Es ist auch möglich, den Lichtstrom des Senders auf eine fest eingestellte Entfernung als konvergentes Bündel auszusenden und die Empfangsoptik auf die gleiche Entfernung einzustellen. Die Phasendifferenz zwischen Sende- und Empfangssignal der modulierten IR-Strahlung, die proportional der Objektentfernung ist, dient als Meßkriterium zur Fokussierung des nicht dargestellten Aufnahmeobjektivs.The luminous flux emitted by the transmitting diode 1 is preferably directed onto an object as a parallel bundle of light The cross-section of the bundle limits the measuring field. The part of the rays reflected by the object passes through the spherical vision and / or aspherical surfaces of the concave mirrors 3 and 2, which together represent a mirror objective, through the Free opening 4 on the IR receiver 5 »the one in" fixed focus "setting is arranged for illustration. It is also possible to set the luminous flux of the transmitter to a fixed setting Distance to be sent out as a convergent bundle and the receiving optics to be set to the same distance. the Phase difference between the transmitted and received signal of the modulated IR radiation that is proportional to the object distance is, serves as a measurement criterion for focusing the taking lens, not shown.

Die beschriebene optische Einrichtung kann neben dem Aufnahmeobjekt iv entweder direkt im Gehäuse dieses Objektivs oder in der Kamera untergebracht werden. Hinsichtlich der elektrischen Signalverarbeitung wird auf den bekannten Stand der Technik verwiesen.The optical device described can be used in addition to the subject iv either directly in the housing of this lens or in the camera. With regard to the electrical signal processing, reference is made to the known prior art.

Eine Variante der erfindungsgemäßen IR-Sende- und Empfangseinrichtung zeigt Fig. 2. Hier ist der Hohlspiegel 3 der Empfangsoptik bei seiner Bewegung gegenläufig mit dem Aufnahmeobjektiv gekoppelt und die Einrichtung ist damit z.B.A variant of the IR transmitting and receiving device according to the invention shows FIG. 2. Here, the concave mirror 3 of the receiving optics is opposite to the receiving lens during its movement coupled and the device is thus e.g.

für das schon genannte Verfahren mit positionsempfindlichen Empfängern verwendbar. Zur Einhaltung bestimmter Korrekturbedingungen können Rückflächenspiegel mit unterschiedlich gekrümmten Vorder- und Rückflächen eingesetzt werden. Die Variante nach Figo 3 ermöglicht eine Verschiebung der Sendeoptik 2 einschließlich Sendediode 1 und ist bei ihrer Bewegung gleichläufig mit dem Aufnahmeobjektiv gekoppelt. Die Anwendung ist ebenfalls bei dem unter Fig. 2 genannten Verfahren möglich. Hinzu kommt hier, daß die freie Öffnung 4 im Hohlspiegel 3 der Empfangsoptik gleichzeitig als Fassungsteil ausgebildet ist und den Empfänger 5 aufnehmen kann.can be used for the aforementioned method with position-sensitive receivers. To maintain certain correction conditions, rear surface mirrors with differently curved front and rear surfaces can be used. The variant according to FIG. 3 enables the transmission optics 2, including the transmission diode 1, to be displaced and, when they move, is coupled in the same direction with the taking lens. It can also be used with the method mentioned under FIG. 2. In addition, the free opening 4 in the concave mirror 3 of the receiving optics is designed at the same time as a mount part and can accommodate the receiver 5.

Bei feststehender Sendeeinrichtung kann auch wieder der den Empfänger 5 tragende Hohlspiegel 3 in seiner Bewegung gegenläufig mit dem Aufnahmeobjektiv gekoppelt werden.If the transmitter is stationary, the can also be used again Receiver 5 carrying concave mirror 3 in opposite directions in its movement coupled with the taking lens.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die vorgeschlagene Einrichtung nicht nur im Infrarot bereich, sondern auch für andere Strahlungsbereiche einsetzbar ist. Darüberhinaus ist die doppelte Ausnutzung der optischen Bauelemente sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von großem Vorteil, lieben der Einsparung von Bauelementen wird beim Einbau nur ein Minimum an Platz benötigt. Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet außerdem unabhängig vom verwendeten Aufnahmeobj ektiv.It is within the scope of the invention that the proposed device is not only in the infrared range, but also for other radiation areas can be used. In addition, the double utilization of the optical components is both Great advantage for sending as well as receiving, love the saving of components is only one when installing Minimum space required. The arrangement according to the invention also works independently of the recording object used ective.

Dresden, am 15. Juli 1982Dresden, July 15, 1982

VEB PENTACON DRESDEMVEB PENTACON DRESDEM Kamer«- und KinowerkeKamer «and cinema works

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Claims (8)

PatentansprücheClaims 1. Optische Anordnung zur automatischen Scharfeinstellung für vorzugsweise fotografische Kameras, mit einer Sende- und Empfangseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer in seinem Brennpunkt angeordneten Sendediode (1) angestrahlter kleiner Hohlspiegel (2) als Bauelement der Sendeoptik zusätzlich eine verspiegelte Rückseite besitzt, die gleichzeitig mit einem größeren, fluchtend in der optischen Achse angeordneten Hohlspiegel (3) ein Spiegelobjektiv als Empfangsoptik bildet. 1. Optical arrangement for automatic focusing for preferably photographic cameras, with a transmitting and receiving device, characterized in that, that a small concave mirror (2) illuminated by a transmitting diode (1) arranged at its focal point as a component of the transmission optics also has a mirrored back, which simultaneously with a larger concave mirror (3) arranged in alignment in the optical axis forms a mirror lens as receiving optics. 2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch wirksamen Flächen der Bauelemente der Sende- und Empfangsoptik (2, 3) voneinander unterschiedliche sphärische bzw. asphärische Krümmungen aufweisen.2. Optical arrangement according to claim 1, characterized in that the optically effective surfaces of the components the transmitting and receiving optics (2, 3) spherical or aspherical, which are different from one another Have curvatures. 3. Optische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlspiegel (3) in der Mitte eine freie Öffnung (4) aufweist, die gleichzeitig als Passung für den Empfänger (5) ausgebildet ist.3. Optical arrangement according to claim 2, characterized in that the concave mirror (3) in the middle one has free opening (4) which is also designed as a fit for the receiver (5). 4. Optische Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Sendediode (1) eine Deckscheibe (6a) vorgesehen ist, die auch als Linse (6b, 6e) ausführbar ist.■4. Optical arrangement according to claim 3, characterized in that a cover plate (6a) is provided in front of the transmitter diode (1), which cover plate can also be implemented as a lens (6b, 6e) 5· Optische Anordnung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungen der Linse (6c) vor der Sende- und Empfangsoptik (2, 3) jeweils unterschiedlich sind.5 · Optical arrangement according to claim 4 »characterized in that the curvatures of the lens (6c) in front of the Sending and receiving optics (2, 3) are each different. 6. Optische Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeoptik (2) oder der Hohlspiegel (3) der Empfangsoptik in Längsrichtung verschiebbar und mit der Entfernungseinstellung des Aufnahme-Objektivs koppelbar ist.6. Optical arrangement according to claim 5, characterized in that the transmission optics (2) or the concave mirror (3) the receiving optics can be moved in the longitudinal direction and with the distance setting of the receiving lens can be coupled. 7. Optische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelgrundkörper aus Glas, Keramik, Plast und/oder Metallwerkstoffen bestehen und die Spiegelflächen als Vorder- und/oder Rückflächenspiegel ausgebildet sind.7. Optical arrangement according to claim 2, characterized in that the mirror base body made of glass, ceramic, Plastic and / or metal materials are made and the mirror surfaces as front and / or rear surface mirrors are trained. 8. Optische Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangsoptik (2, 3) im Fassungsgehäuse des Aufnahmeobjektivs oder im Kameragehäuse angeordnet ist.8. Optical arrangement according to claim 7, characterized in that the transmitting and receiving optics (2, 3) is arranged in the mount housing of the taking lens or in the camera housing. (Hierzu 1 Blatt Zeichnung)(For this 1 sheet of drawing)
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