DE2527223A1

DE2527223A1 - Abtastgitter fuer einen schaerfedetektor

Info

Publication number: DE2527223A1
Application number: DE19752527223
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Bletz; Werner Dr Holle
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1975-06-19
Filing date: 1975-06-19
Publication date: 1976-12-30
Also published as: US4195909A; DE2527223C2

Description

ERNST LEITZ GMBH

Uruer Zeichen: A 2007/B 2868 633 Wetzlar,den, 13-Juni 1975

Pat Rie/Ma

Abtastgitter für einen Schärfedetektor

Die Erfindung betrifft ein als Ortsfroquenzfilter wirkendes Abtastgittor, das zur Feststellung der Scharfeinstellung eines optischen Systems auf ein Objekt in der Bildebene des optischen Systems angeordnet ist und relativ zur Bildstruktur bewegt wird.

In derartigen Einrichtungen, die auch unter der Bezeichnung "Schärfedetektoren" bekannt sind, wird als Abtastgitter vorteilhaft ein Furohenraster verwendet, das neben seiner Funktion als Ortsfrequenzfilter den vom optischen System komtnenden Lichtstrom aufspaltet und in zwei verschiedene Richtungen lenkt, in denen je ein lichtempfindliches Element angeordnet ist. Die von diesen gelieferten Ströme werden einem Differenzverstärker zugeführt, wodurch eine Verdopplung der Signalamplitude bei gleichzeitiger Unterdrückung des Gleichlichtes bzw. sehr tiefer Ortsfrequenzen erreicht wird.

Infolge der Tiefen der Furchen (in Richtung der optischen Achse) hat ein solches Raster keine geometrisch definierte Bildebene. Außerdem zeigt sich, daß, wenn der Aperturbereich des optischen Systems zwecks Darstellung einer räumlichen Parallaxe als Phasendifferenz aufgespalten wird, oft keine identischen Signalverläufe bei Verschiebung des Furchenrasters auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Abtastgitter anzugeben, bei dem diese Umschaltung der Aperturberoiche völlig gleichmäßig erfolgt.

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Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß einer lichtundurchlässigen Scheibe mit einer Reihe von Schlitzen mit Zwischenstegen, deren Breite 10 - 100$ der Sohlitzbreite beträgt, Ablenkmittel nachgeschaltet sind, die das durch die geradzahligen Schlitze hindurchtretende Licht und das durch die ungradzahligen Schlitze hindurchtretende Licht in zwei unterschiedliche Richtungen ablenken.

Durch diese Anordnung verliert man zwar eine gewisse Lichtmenge, erreicht damit aber, daß - wenn auf die Ebene des Hell-Dunkel-Gitters fokussiert wird - die Signale aus verschiedenen Aperturbereichen stets gleich und in Phase sind. Es liegt somit ein Abtastgitter vor, bei dem die Einstellebene durch ein Amplitudengitter gegeben ist und die wechselseitige Ablenkung des Lichtes, das durch die Schlitze des Amplitudengitters durchtritt, von einem dahinter (oder davor) liegenden Prismenraster übernommen wird.

Wie anhand der Ausfiihrungsbeispiele gezeigt, ist der Lichtverlust durch das Amplitudengitter praktisch bedeutungslos.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Pig. 1 eine Ausführungsform, bei welcher ein Furchenraster dem He11-Dunkel-Gitter in Lichtrichtung nachgeordnet ist und die Täler der Rasterfurchen dem HeIl-Dunkel-Gitter zugekehrt sind,

Fig. 2 eine Ausführungsform, bei welcher das Furchenraster dem Hell-Dunkel-Gitter in Lichtrichtung ebenfalls nachgeordnet ist, das Hell-Dunkel-Gitter sich jedoch auf einem besonderen Träger befindet und die Spitzen der Rasterfurchen dem Hell-Dunkel-Gitter

zugekehrt sind,

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Fig. 3 eine Draufsicht auf das Schlitzgitter nach Fig. 1, Fig. h. eine perspektivische Darstellung der optischen Anordnung mit Abtastgitter und aufgespaltenem Aperturberoich,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein im Querschnitt gezeigtes Furchenraster bezeichnet. Auf der planen Seite dieses Furchenrasters is<t ein Hell-Dunkel-Gitter 2 aufgebracht, von dem die Stege sowohl den Furchenspitzen als auch den Furchentälern gegenüberstehen. Der Lichteinfall vom Objektiv her ist dabei als von in der Darstellung links in Pfeilrichtung A kommend angenommen.

Betrachtet man zunächst den Bildpunkt P , der aus einer Apertur mit dem Winkelbereich α beleuchtet wird, und hat nicht das Hell-Dunkel-Gitter 2, so erkennt man, daß der Aperturbereich gespalten wird und daß bei Bewegung des Gitters in x-Richtung die Umschaltung aller Apertürteile nicht immer gleichzeitig erfolgt. Führt man dagegen das Hell-Dunkel-Gitter ein, was einer Abdeckung der Spitzen und Täler des Furchenrasters gleichkommt, so verliert man zwar eine'gewisse Lichtmenge, erreicht damit aber, daß, wenn auf die Ebene der Abdeckung fokussiert wird, die aus unterschiedlichen Aperturbereichen gewonnenen Signale stets gleich und in Phase sind,

Bei der Ausführungsform der Fig_o 1 müssen Abdeckungen sowohl für die Furchenspitzen als auch das Furchental vorgesehen werden, deren Breite von der Dicke des Furchenrasters abhängt, die nicht beliebig klein gemacht werden kann.

Dieser Nachteil wird bei der Ausfuhrungsform der Fig. 2 vermieden,, Bei dieser Ausf uhr ungs form ist das Hell-Dunkel-

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Gitter 3 auf* einem besonderen Gitterträger 4 angeordnet, und die Spitzen des Furchenrasters 5 liegen in der gezeigten Weise jeweils in der Mitte zwischen zwei Gittorstegen auf dem Gitterträger 4 auf.

Wenn man den Aperturgesamtwinkel mit CC bezeichnet, dann ist

tea = 1\

worin K die Blendenzahl ist. Wenn man weiter voraussetzt, daß die beiden Blendenbilder des Objektivs, die durch je eine nicht dargestellte Feldlinse von aäer Objektivblende entworfen werden, unmittelbar einander berühren dürfen, so

müssen die beiden Abienkwinkel mindestens ^-a./Z und somit . die Keilwinkel mindestens Ct betragen. Die Furchenrasterhöhe ist damit

h a tgOC ' &,

worin g die Gitterkonstante ist. Die Breite b des Gittersteges muß, um die Verwirrungszone auszuschließen, sein

>
b = h « tgCü

und somit

h £ § - tg²a.

Somit beträgt der Abdeckfaktor

b > 1 , 2

p = i=r^tga·

Nimmt man beispielsweise eine Blendenzahl K= 2 an, so ergibt sich ein Abdeckfaktor von 12,5$*

Dieser Abdeckfaktor besagt jedoch nicht, daß die Signalamplitude um diesen Prozentsatz verringert wird. Dies wird deutlich anhand der Fig. 3; dort ist eine Draufsicht auf das Hell-Dunkel-Gitter 2 aus Fig. 1 dargestellt und darüber der Transmissionsverlauf des Gitters in x-Richtung. Der negative Transmissionsgrad deutet an, daß die Lichtströme, die

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durch jeden zweiten Schlitz der Gittermaske 2 hindurchtreten, elektrisch mit umgekehrten Vorzeichen verarbeitet werden. Durch die erfindungsgemäße Einführung der Stege 22, 23, 24 usw. erhält der Reohteckverlauf der Transmissionskurve Zonen 33, 34, 35 usw. mit dem Transmissions grad Null. Man erkennt, daß ein solcher Verlauf einer Sinuskurve näherkommt als eine reine RechteckweHe und daß der Verlust an Gesamtdurchlässigkeit sich im wesentlichen auf eine Verringerung der dritten Oberwelle, die ohnedies nicht nutzbar ist, auswirkt. Es läßt sich zeigen, daß bei kleinen Stegbreiten die Grundwelle des Ortsfrequenzfilters nicht um den oben errechneten Faktor p, sondern nur um et-

2
wa 1,25 ' P geschwächt wird, das sind im genannten Beispiel

Das Furchenraster in den Figuren 1 und 2 entwirft in Verbindung mit einer Feldlinse zwei Bilder der Austrittsapertur des Objektivs, wobei diese Aperturabbildungen in x-Richtung hintereinander liegen.« Es ist jedoch auch möglich, diese beiden Bilder - in x-Richtung gesehen - nebeneinander, also in y-Richtung hintereinander anzuordnen. Dies ist besonders interessant dann, wenn die Apertur in x-Richtung groß gemacht werden muß und die Eintrittspupille nicht kreisförmig sein muß oder kann.

Fig. 4 zeigt in perspektivischer Skizze das Objektiv 4i, das Abtastgitter 42, die Feldlinse 43, die Auffangfläche 44 mit den beiden Abbildungen der Apertur 45, 46 des Objektivs, wobei innerhalb von 45 und 46 je zwei Fotoempfänger 47, 48 bzw. 49, 50 angeordnet sind. Die Aufspaltung in die beiden Pupillenbildor 45, 46 in y-Richtung wird besorgt durch sägezahnförmige Prismenstreifen nach Fig. 5, die mit Plus undMinus bezeichnet sind und die jeweils den Schlitzen Plus bzw« Minus in Fig. 3 nachgeschaltet sind.

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Claims

Ansprüche

Abtastgitter, das als Bildabtaster und Ortsfrequenzfilter dient, für einen Schärfedetektor zur Feststellung der Scharfeinstellung eines optischen Systems auf ein Objekt und mit Hilfe dessen in Verbindung mit einer Peldlinse zwei Abbildungen der Austrittspupille oder Teilen davon des optischen Systems erzeugt werden, innerhalb derer sich mindestens zwei im Gegentakt betriebene Potoempfanger befinden, dadurch g e kennz.oichne t, daß einer lichtundurchlässigen Soheibe mit einer Reihe von Schlitzen mit Zwischenstegen (2, 3), deren Breite 10 - 100$ der Schlitzbreite beträgt, Ablenkmittel (1, 5) nachgeschaltet sind, die das durch die geradzahligen Schlitze hindurchtretende Licht und das durch die ungradzahligen Schlitze hindurchtretonde Licht in zwei unterschiedliche Richtungen ablenken.
2. Abtastgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkmittel ein Furchenraster (1, 5) ist.
3. Abtastgitter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegbreiteii (2) unterschiedlich breit sind.
4. Abtastgitter nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die schmaleren Stege zu Null werden.
5. Abtastgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abbildungen der AustrittspupiIlen (45 bezogen auf die Bewegungsrichtung, nebeneinander erzeugt werden.

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6, Abtastgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des Ober-•Wellenanteils des Signals das Abtastgitter mit weiteren dunklen Bereichen versehen ist.

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