DE2527223C2

DE2527223C2 - Abtastgitter für einen Schärfedetektor

Info

Publication number: DE2527223C2
Application number: DE2527223A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 6333 Braunfels Bletz; Werner Dr. 6330 Wetzlar 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: 1985-06-20
Also published as: DE2527223A1; US4195909A

Description

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Aperturteile nicht immer gleichzeitig erfolgt. Führt man Verlust an Gesamtdurchlässigkeit sich im wesentlichen

dagegen das Hell-Dunkel-üitter ein, was einer Abdek- auf eine Verringerung der dritten Oberwelle, die ohne-

kung der Spitzen und Täler des Furchenrasters gleich- dies nicht nutzbar ist, auswirkt Es läßt sich zeigen, daß

kommt, so verliert man zwar eine gewisse Lichtmenge, bei kleinen Stegbreiten die Grundwelle des Ortsfre-

erreicht damit aber, daß, wenn auf die Ebene der Abdek- 5 quenzfilters nicht um den oben errechneten Faktor p,

kung fokussiert wird, die aus unterschiedlichen Apertur- sondern nur um etwa 1,25 - p² geschwächt wird, das sind

bereichen gewonnenen Signale stets gleich und in Phase im genannten Beispiel 2%.

sind. Das Furchenraster in den Fig. 1 und 2 entwirft in

Bei der Ausführungsform der F i g. 1 müssen Abdek- Verbindung mit einer Feldlinse zwei Bilder der Auskungen sowohl für die Furchenspitzen als auch das Fur- ίο trittsapertur des Objektivs, wobei diese Aperturabbilchental vorgesehen werden, deren Breite von der Dicke düngen in x-Richtung hintereinander liegen. Es ist jedes Furchenrasters abhängt, die nicht beliebig klein ge- doch auch möglich, diese beiden Bilder — in x-Richtung macht werden kann. gesehen — nebeneinander, also in y-Richtung hinterein-

Dieser Nachteil wird bei der Ausführungsform der ander anzuordnen. Dies ist besonders interessant dann,

F i g. 2 vermieden. Bei dieser Ausführungsform ist das 15 wenn die Apertur in Λτ-Richtung groß gemacht werden

Hell-Dunkel-Gitter 3 auf einem besonderen Gitterträ- muß und die Eintrittspupille nicht kreisförmig sein muß

ger 4 angeordnet, und die Spitzen des Furchenrasters 5 oder kann.

liegen in der gezeigten Weise jeweils in der Mitte zwi- F i g. 4 zeigt in perspektivischer Skizze das Objektiv

sehen zwei Gitterstegen auf dem Gitterträger 4 auf. 41, das Abtastgitter 42, die Feldlinse 43, die Auffangflä-

Wenn man den Aperturgesamtwinkel mit χ bezeich- 20 ehe 44 mit den beiden Abbildungen der Apertur 45,46

net, dann ist des Objektivs, wobei innerhalb von 45 und 46 je zwei

Fotoempfänger 47,48 bzw. 49,50 angeordnet sind. Die

1 Auspaltung in die beiden Pupillenbilder 45,46 in y-Rich-

tg oc = -j£, _tung _wj_rcj b_esorgt durch sägezahnförmige Prismenstrei-

25 fen nach F i g. 5, die mit Plus und Minus bezeichnet sind

worin K die Blendenzahl ist Wenn man weiter voraus- und die jeweils den Schlitzen Plus bzw. Minus in Fi g. 3

setzt, daß die beiden Blendenbilder des Objektivs, die nachgeschaltet sind.

durch je eine nicht dargestellte Feldlinse von der Objek-

tivblende entworfen werden, unmittelbar einander be- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

rühren dürfen, so müssen die beiden Ablenkwinkel min- 30
destens +«12 und somit die Keilwinkel mindesten^ χ
betragen. Die Furchenrasterhöhe ist damit

h>tgx-4-,

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

b > h ■ tg χ
und somit

b ^ -|- · tg² χ.

Somit beträgt der Abdeckfaktor

b ^ 1 _x , 50

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

Dieser Abdeckfaktor besagt jedoch nicht, daß die Si- 55
gnalamplitude um diesen Prozentsatz verringert wird.
Dies wird deutlich anhand der Fig.3; dort ist eine
Draufsicht auf das Hell-Dunkel-Gitter 2 aus F i g. 1 dargestellt und darüber der Trarismissionsver'iauf des Gitters in x-Richtung. Der negative Transmissionsgrad ω
deutet an, daß die Lichtströme, die 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 Rechteckverlauf der Transmissionskurve Zo- 65
nen 33, 34, 35 usw. mit dem Transmissionsgrad Null.
Man erkennt, daß ein solcher Verlauf einer Sinuskurve
näherkommt als eine reine Rechteckwelle und daß der

Claims

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werden einem Differenzverstärker zugeführt, wodurch

{':.y '. * Patentansprüche: eine Verdoppelung der Signalamplitude bei gleichzeiti

ger Unterdrückung des Gleichlichtes bzw. sehr tiefer

1. Abtastgitter, das als Bildabtaster und Ortsfre- Ortsfrequenzen erreicht wird.

quenzfilter dient und das einen Lichtstrom in zwei 5 Infolge der Tiefen der Furchen (in Richtung der opti-

örtlich getrennte Lichtflüsse aufspaltende Ablenk- sehen Achse) hat ein solches Raster keine geometrisch

mittel umfaßt, für einen Schärfedetektor zur Fest- definierte Bildebene. Außerdem zeigt sich, daß, wenn

stellung der Scharfeinstellung eines optischen Sy- der Aperturbereich des optischen Systems zwecks Dar-

stems auf ein Objekt und mit Hilfe dessen in Verbin- stellung einer räumlichen Parallaxe als Phasendifferenz

dung mit einer Feldlinse zwei Abbildungen der Aus- io aufgespalten wird, oft keine identischen Signalverläufe

trittspupille oder Teilen davon des optischen Sy- bei Verschiebung des Furchenrasters auftreten,

stems erzeugt werden, innerhalb derer sich minde- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein

stens zwei im Gegentakt betriebene Fotoempfänger Abtastgitter anzugeben, das eine geometrisch definierte

befinden, dadurch gekennzeichnet, daß Bildebene aufweist und bei dem diese Umschaltung der

eine lichtundurchlässige Scheibe mit einer Reihe von 15 Aperturbereiche völlig gleichmäßig erfolgt.

Schlitzen mit Zwischenstegen (2, 3) deren Breite Gsmäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch ge-

10—100% der Schlitzbreite beträgt vorgesehen ist löst, daß eine Iichtundurchlässige Scheibe mit einer Rei-

und daß die Ablenkmittel (1,5) der Scheibe nachge- he von Schlitzen mit Zwischenstegen, deren Breite

ordnet und derart verbunden sind, daß das durch die 10—100% der Schhtzbreite beträgt, vorgesehen ist und

geradzahligen Schlitze hindurchtretende Licht in ei- 20 daß die Ablenkmittel der Scheibe nachgeordnet und

ner ersten Richtung und das durch die ungradzahli- derart verbunden sind, daß das durch die geradzahligen

gen Schlitze hindurchtretende Licht in einer zweiten Schlitze hindurchtretende Licht in einer ersten Richtung

Richtung abgelenkt wird. und das durch die ungeradzahligen Schlitze hindurch-

2. Abtastgitter nach Anspruch I, dadurch gekenn- tretende Licht in einer zweiten Richtung abgelenkt zeichnet, daß als Ablenkmittel ein Furchenraster (1, 25 wird.

5) vorgesehen ist, dessen Furchenspitzen und Fur- Durch die Anordnung verliert man zwar eine gewisse

_fi chentälern gegenüberliegend die Zwischenstege (2, Lichtmenge, erreicht damit aber, daß — wenn auf die

3) angeordnet sind. Ebene des, Hell-Dunkel-Gitters fokussiert wird — die

3. Abtastgitter nach den Ansprüchen 1 und 2, da- Signale aus verschiedenen Aperturbereichen stets durch gekennzeichnet, daß die Stegbreiten (2) der 30 gleich und in Phase sind. Es liegt somit ein Abtastgitter lichtundurchlässigen Scheibe unterschiedlich sind. vor, bei dem die Einstellebene durch ein Amplitudengit-

4. Abtastgitter nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ter gegeben ist und die wechselseitige Ablenkung des zeichnet, daß die Scheibe auf einem Träger (4) ange- Lichtes, das durch die Schlitze des Amplitudengitters ordnet ist und daß die Spitzen des Ablenkmittels (1, durchtritt, von einem dahinter (oder davor) liegenden 5) jeweils in der Mitte zwischen zwei Zwischenste- 35 Prismenraster übernommen wird.

gen (3) auf dem Träger (4) aufliegen, wodurch die Wie anhand der Ausführungsbeispiele gezeigt, ist der

den Spitzen des Ablenkmittels (1, 5) zugeordneten Lichtverlust durch das Amplitudengitter praktisch be-

Zwischenstege (2) zu Null werden. deutungslos.

5. Abtastgitter nach einem der vorhergehenden In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausfüh-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fur- 40 rungsbeispielen dargestellt. Es zeigt

chen des Ablenkmittels (1,5) derart angeordnet sind, Fig. 1 eine Ausführungsform, bei welcher ein Fur-

daß die beiden Abbildungen der Austrittspupillen chenraster dem Hell-Dunkel-Gitter in Lichtrichtung

(45,46) bezogen auf die Bewegungsrichtung, neben- nachgeordnet ist und die Täler der Rasterfurchen dem

einander erzeugt werden. Hell-Dunkel-Gitter zugekehrt sind,

6. Abtastgitter nach den Ansprüchen 4 und 5, da- 45 F i g. 2 eine Ausführungsform, bei welcher das Furdurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des chenraster dem Hell-Dunkel-Gitter in Lichtrichtung Oberwellenanteils des Signals für die dem Träger (4) ebenfalls nachgeordnet ist, das Hell-Dunkel-Gitter sich der Scheibe zugekehrten Spitzen des Ablenkmittels jedoch auf einem besonderen Träger befindet und die (1,5) Zwischenstege vorgesehen sind. Spitzen der Rasterfurchen dem Hell-Dunkel-Gitter zu-

50 gekehrt sind,

F i g. 3 eine Draufsicht auf das Schlitzgitter nach

Fig. 1,

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung der optischen

Die Erfindung betrifft ein als Orrffrequenzfilter wirk- Anordnung mit Abtastgitter und aufgespaltenem Aperendes Abtastgitter, das zur Feststellung der Scharfein- 55 turbereich,

stellung eines optischen Systems auf ein Objekt in der F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Bildebene des optischen Systems angeordnet ist und In F i g. 1 ist mit 1 ein im Querschnitt gezeigtes Fur-

relativ zur Bildstruktur bewegt wird, gemäß dem Ober- chenraster bezeichnet. Auf der planen Seite dieses Furbegriff des Anspruches 1. chenrasters ist ein Hell-Dunkel-Gitter 2 aufgebracht,

In derartigen Einrichtungen, wie sie beispielsweise in 60 von dem die Stege sowohl den Furchenspitzen als auch den DE-OS 2156 617 und 23 34181 beschrieben sind den Furchentälern gegenüberstehen. Der Lichteinfall und die auch unter der Bezeichnung »Schärfedetekto- vom Objektiv her ist dabei als von in der Darstellung ren« bekannt sind, wird als Abtastgitter vorteilhaft ein links in Pfeilrichtung A kommend angenommen.
Furchenraster verwendet, das neben seiner Funktion als Betrachtet man zunächst den Bildpunkt Pi, der aus

Ortsfrequenzfilter den vom optischen System kommen- 65 einer Apertur mit dem Winkelbereich ac beleuchtet wird, den Lichtstrom aufspaltet und in zwei verschiedene und hat nicht das Hell-Dunkel-Gitter 2, so erkennt man, Richtungen lenkt, in denen je ein lichtempfindliches EIe- daß der Aperturbereich gespalten wird und daß bei Bement angeordnet ist. Die von diesen gelieferten Ströme wegung des Gitters in ^-Richtung die Umschaltung aller