DE10150171A1

DE10150171A1 - Autofokuseinrichtung und diese verwendendes elektronisches Bildaufnahmegerät

Info

Publication number: DE10150171A1
Application number: DE10150171A
Authority: DE
Inventors: Akio Izumi
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2002-05-02
Also published as: KR20020033430A; JP2002122778A; US20020080259A1; US6972797B2; KR100759142B1; TW505817B

Abstract

Eine Autofokuseinrichtung enthält zwei verschiedene Systeme zur Scharfeinstellung eines Objektivs, nämlich ein auf einer TTL-Fokusdetektoreinrichtung beruhendes System und ein auf Entferungsmessung beruhendes System. Bei letzterem dient eine Umwandlungskennlinie zur Umsetzung der gemessenen Entfernung in die einzustellende Position des Objektivs. Zur Durchführung einer Aufnahme dient im wesentlichen das letztere der Systeme, während das erstere bedarfsweise für eine Kalibrierung bzw. Korrektur der Umwandlungskennlinie herangezogen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Autofokuseinrichtung zum automatischen Fokussieren eines Bildaufnahmeobjektivs und ein elektronisches Bildaufnahmegerät wie eine Stehbildkamera oder eine Videokamera, das diese Autofokuseinrichtung enthält.

Stehbildkameras und dergleichen elektronische Bildaufnahmegeräte verwenden Bildaufnehmer in Form von sogenannten CCD's, MOS-Halbleitereinrichtungen und dergleichen. Die Bildaufnehmer wandeln das optische Bild eines über ein Objektiv aufgenommenen Objekts in elektrische Bildsignale um. Diese Bildsignale werden auf einem Speichermedium in dem Bildaufnahmegerät gespeichert.

Elektronische Bildaufnahmegeräte mit einer Autofokuseinrichtung sind heutzutage weitverbreitet. Die Autofokuseinrichtung benutzt zur Ermittlung des Fokuszustands beispielsweise das soge nannte Kontrastverfahren. Dabei wird ein TTL-Fokusdetektor verwendet, der den Fokuszustand des Bildes auf der Basis der Differenz zwischen den Größen von Hochfrequenzkomponenten in den Bildsignalen vom Bildaufnehmer ermittelt. Die Autofokuseinrichtung stellt das Objektiv automatisch auf der Basis des mittels des TTL-Fokusdetektors festgestellten Fokuszustands in die Fokusposition, d. h. die Position der Scharfeinstellung, ein.

Die Autofokuseinrichtung, die in vielen Kompaktkameras für Silberfilme eingesetzt wird, verwen det ein anderes Verfahren, welches die Objektentfernung, d. h. die Entfernung zwischen der Kamera und dem Objekt, mißt. Im Gegensatz zur Fokussierung unter Einsatz eines TTL-Fokusde tektors, die durch einen Regelvorgang mit geschlossener Regelschleife erfolgt, handelt es sich bei diesem anderen Verfahren unter Einsatz eines Entfernungsmessers um einen rückführungslosen Steuerungsvorgang. Die Autofokuseinrichtung stellt das Objektiv automatisch auf der Basis der gemessenen Objektentfernung scharf.

Die dabei eingesetzten Entfernungsmesser können in aktive und passive Entfernungsmesser unterteilt werden. Aktive Entfernungsmesser enthalten eine Lichtsendeeinrichtung, etwa in Form einer Leuchtdiode, zum Abstrahlen ultravioletten Lichts auf das Objekt, und eine Lichtempfangs einrichtung, etwa eine positionsempfindliche Einrichtung, zum Auffangen des von dem Objekt reflektierten Lichts. Ein aktiver Entfernungsmesser berechnet die Objektentfernung nach der Methode der Triangulation auf der Basis des Winkels zwischen dem ausgesandten Licht und dem reflektierten Licht.

Passive Entfernungsmesser enthalten wenigstens zwei gleichartige Meßsysteme je mit einem Linsenpaar und Zeilensensoren, die zu einem Einchip-IC integriert sind. Ein passiver Entfernungs messer ermittelt die Objektentfernung auf der Basis der Parallaxe zwischen den mit den einzelnen Meßsystemen aufgenommenen Bildern.

Der aktive Entfernungsmesser und der passive Entfernungsmesser, die von der Triangulation Gebrauch machen, ermöglichen es in einem einzigen Meßvorgang, die Objektentfernung zu messen und das Objektiv scharfzustellen. Der aktive und der passive Entfernungsmesser leiden somit nicht an dem Problem der langsamen Fokussierung des TTL-Fokusdetektors, sondern erlauben eine Fokussierung mit hoher Geschwindigkeit.

Der aktive und der passive Entfernungsmesser führen die Entfernungsmessung einmal pro Aufnahme durch. Beide Entfernungsmesser vermeiden damit die wiederholte Ansteuerung des CCD-Bildaufnehmers, die beim TTL-Fokusdetektor nötig ist. Damit ermöglichen der aktive und der passive Entfernungsmesser eine deutliche Verringerung des Stromverbrauchs gegenüber dem TTL-Fokusdetektor. Wenn der Sensor-IC für den passiven Entfernungsmesser gar aus MOS- Bauelementen aufgebaut ist, wird der Stromverbrauch nahezu Null.

Da der Sensor-IC für den passiven Entfernungsmesser im Vergleich zu dem Bildaufnehmer der Kamera weniger Pixel zur Entfernungsmessung benötigt, können die Pixel größer sein, und es kann ein weniger kompliziertes, aber lichtstarkes optisches System für den Sensor-IC verwendet werden. Beides wirkt sich vorteilhaft auf das Meßergebnis in dunkler Umgebung aus. Da nämlich der Sensor-IC für den passiven Entfernungsmesser 500 bis 1000 mal empfindlicher als der Bildaufnehmer der Kamera ist, kann der Sensor-IC mit ausreichender Genauigkeit auch noch ein schwach befeuchtetes Objekt erfassen.

Die JP05-210043A offenbart eine Autofokuseinrichtung mit einem rückführungslosen aktiven Entfernungsmesser und einen TTL-Fokusdetektor, der nach dem Kontrastverfahren arbeitet. Der aktive Entfernungsmesser dient zur groben Fokussierung auf ein Objekt, während der TTL- Fokusdetektor zur anschließenden Feinfokussierung eingesetzt wird.

Die JP2000-121924A offenbart eine andere Autofokuseinrichtung mit einem TTL-Fokusdetektor auf der Basis des Kontrastverfahrens, der einen AF-Hilfslichtsender enthält. Die Autofokuseinrich tung erfaßt kontrastarme Objekte oder Objekte in lichtschwacher Umgebung dadurch genau, daß das Objekt mit Hilfe des Hilfslichtsenders bestrahlt wird.

Die herkömmliche Fokussierung mittels eines TTL-Fokusdetektors und die herkömmliche rückführungslose Fokussierung mittels eines Entfernungsmessers haben beide ihre jeweiligen Nachteile.

Zunächst sollen die Nachteile des TTL-Fokusdetektors beschrieben werden. Sobald bei einer mit TTL-Fokusdetektor ausgerüsteten Kamera der Auslöser gedrückt wird, nimmt der TTL-Fokusde tektor wiederholt ein Bild auf, während er die Fokuseinstellung des Fokussierungslinsensystems im Objektiv von großer Entfernung zu kleiner Entfernung oder umgekehrt bewegt. Der TTL- Fokusdetektor entscheidet, daß der Fokuszustand erreicht ist, wenn er nach dem Bergsteigerver fahren die Linsenposition ermittelt hat, bei der der Betrag der Hochfrequenzkomponenten in dem Bildsignal am größten ist.

Da viele Daten verglichen werden müssen, dauert es lange, den Fokuszustand zu ermitteln, insbesondere wenn zu Beginn das Objektiv weit aus dem Fokuszustand verstellt ist. Da der CCD- Bildaufnehmer wiederholt angesteuert werden muß, entsteht ein hoher Stromverbrauch, so daß dis Batterie rasch aufgebraucht wird. In dunkler Umgebung wird der Fokuszustand nicht so genau ermittelt, und die zur Ermittlung erforderliche Zeit wird infolge von Störungen in dem Bildsignal noch länger.

Heutzutage ist die Empfindlichkeit der Pixel gering, weil zur Verbesserung der Bildqualität die Pixelanzahl erhöht und damit die Pixelgröße verringert wurde. Obwohl bei der eigentlichen Aufnahme eine ausreichende Helligkeit mittels Blitzlichts erreicht wird, bewirkt die ungenügende Empfindlichkeit der Pixel eine geringe Genauigkeit bei der Suche nach dem Fokuszustand in dunkler Umgebung, da zur Fokussierung das Blitzlicht nicht verwendet wird.

Wie oben beschrieben, wirken sich die Nachteile des TTL-Fokusdetektors ungünstig auf das Ziel einer höheren Bildqualität durch Verkleinerung des CCD-Bildaufnehmers, der Erhöhung des Zoomverhältnisses des Objektivs und der Verringerung des Stromverbrauchs aus. Es besteht daher ein großes Bedürfnis, die Nachteile des TTL-Fokusdetektors zu beseitigen.

Es sollen nun die Nachteile der beiden oben beschriebenen Entfernungsmesserarten erläutert werden. Da die Fokussierung mit Entfernungsmesser einen Steuerungsvorgang im Gegensatz zu dem Regelvorgang beim TTL-Fokusdetektor darstellt, kann sie nicht bei Autofokuseinrichtungen eingesetzt werden, bei denen die für die Scharfstellung erforderliche Einstellung des Objektivs nicht in Abhängigkeit von der Objektentfernung vorhersagbar ist. Zur Vermeidung dieses Problems verwenden die Entfernungsmesser eine Umwandlungskennlinie bzw. -tabelle zur Berechnung der erforderlichen Einstellung des Objektivs abhängig von der Objektentfernung.

Die Entfernungsmesser wurden in Kompaktkameras für Silberfilme ohne Problem eingesetzt. Ihr Einsatz bei elektronischen Stehbildkameras ist jedoch problematisch. Da der Bildaufnehmer bei elektronischen Stehbildkameras viel kleiner als die Filmgröße ist, ist die Brennweite entsprechend gering. Die Brennweite von 6,5 mm für einen Halbzoll-CCD-Bildaufnehmer entspricht dem Standardobjektiv mit 35 mm Brennweite für Kleinbildfilme. Daher ist es mit den Entfernungsmes sern schwierig, das Objektiv einer elektronischen Stehbildkamera exakt einzustellen.

Insbesondere bei den üblichen billigen Kameras, die eine Kunststofflinsenhalterung verwenden, treten außerdem noch Maßabweichungen in Verbindung mit Temperaturänderungen und Feuchtigkeitsänderungen und infolge der Bewegung des Brennpunkts beim Zoomen und des Spiels zwischen den Linsen und der Linsenhalterung auf, die über die Schärfentiefe hinausgehen. Infolge dieser Maßabweichungen paßt die Umwandlungskennlinie nicht genau, weshalb die richtige Einstellung des Objektivs nicht richtig vorhersagbar ist.

Daher besteht für elektronische Stehbildkameras keine andere Wahl, als einen TTL-Fokusdetektor mit geschlossener Regelschleife einzusetzen.

Sowohl die bekannten TTL-Fokusdetektoren als auch die bekannten Entfernungsmesser weisen ihre spezifischen Nachteile für den Einsatz bei elektronischen Stehbildkameras auf.

Die in der genannten JP-05-210043A offenbarte Autofokuseinrichtung fokussiert das Bild in gewissem Maß mit Hilfe des aktiven Entfernungsmessers. Die endgültige Fokussierung erfolgt dann mit Hilfe des TTL-Detektors. Daher leidet auch diese bekannte Autofokuseinrichtung an den oben beschriebenen Nachteilen der TTL-Fokusdetektoren.

Letzteres gilt auch für die erwähnte JP2000-121924A, die ebenfalls eine Autofokuseinrichtung mit einem TTL-Fokusdetektor offenbart. Aufgrund des Vergleichs vieler Daten dauert die Fokussierung lange, und der Stromverbrauch ist hoch, so daß die Batterien rasch verbraucht sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Autofokuseinrichtung zu schaffen, die die Vorteile der hohen Genauigkeit des TTL-Fokusdetektors mit der schnellen Fokussierung der Entfernungsmesser vereint, ohne die Nachteile des TTL-Fokusdetektors bzw. der Entfernungsmesser in Kauf nehmen zu müssen. Aufgabe der Erfindung ist ferner, ein elektronisches Bildaufnahmegerät zu schaffen, das solch eine Autofokuseinrichtung verwendet.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Autofokuseinrichtung gemäß Patentan spruch 1 und ein elektronisches Bildaufnahmegerät gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Autofokuseinrichtung gemäß der Erfindung verstellt die Fokussierungslinsen in die genaue Fokusposition mit Hilfe eines TTL-Fokusdetektors und korrigiert, falls nötig, die Umwandlungs kennlinie automatisch auf der Basis des Verstellwegs der Fokussierungslinsen und der Objektent fernung, die mittels des Entfernungsmessers gemessen wird, um die Umwandlungskennlinie immer genau zu halten.

Da die mittels des Entfernungsmessers gemessene Objektentfernung in die Fokusposition der Fokussierungslinsen umgesetzt wird, werden die Fokussierungslinsen immer in die korrekte Fokusposition gebracht. Daher kann auch der in einen Steuerungsprozeß eingebundene Entfer nungsmesser dafür sorgen, daß das Objektiv ein gut fokussiertes Bild des Objekts erzeugt.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines elektronischen Bildaufnahmegeräts mit einer Autofokusein richtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 schematisch eine Darstellung des Verfahrens zur Entfernungsmessung, von dem das in Fig. 1 gezeigte Autofokusmodul Gebrauch macht,

Fig. 3 ein Kurvenpaar zur Erläuterung der Umwandlungskennlinie für die Umwandlung der Objektentfernung in die Fokusposition eines normalen Objektivs,

Fig. 3 ein Kurvenpaar zur Erläuterung der Umwandlungskennlinie für die Umwandlung der Objektentfernung in die Fokusposition eines Objektivs mit variabler Brennweite,

Fig. 4 eine Kurve zur Erläuterung der Betriebsweise des TTL-Fokusdetektors der Autofokus einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Stellweg X_f und dem Kehrwert 1/L_f der Objektentfernung L_f,

Fig. 6 ein Flußdiagramm, das einen Teil des Bildaufnahmevorgangs bei dem elektronischen Bildaufnahmegerät gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das einen anderen Teil des Bildaufnahmevorgangs zeigt, der von dem Bildaufnahmegerät gemäß der Erfindung durchgeführt wird.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines elektronischen Bildaufnahmegeräts mit einer Autofokusein richtung gemäß der Erfindung.

Wie in der Figur dargestellt, enthält das Bildaufnahmegerät 1 eine Linsenhalterung 5 mit Zoomlin sen 2, Fokussierungslinsen 3 und einer Blende 4, ein CCD-Element 6, eine Bildaufnahmeschal tung 7, einen Analog/Digital-Umsetzer 8, einen Speicher 9,. einen Digital/Analog-Umsetzer 10, ein LCD-Anzeigeelement 11, eine Kompressions/Expansionsschaltung 12, einen nachfolgend als Massenspeicher bezeichneten Speicher 13, eine AE-Schaltung 14, eine AF-Schaltung 15, eine CPU 16, einen Taktgenerator 17, einen CCD-Treiber 18, einen Blendenmotortreiber 19, einen Fokusmotortreiber 20, einen Zoommotortreiber 21, einer Blendenmotor 22, einen Fokusmotor 23, einen Zoommotor 24, Schalter 25, ein EEPROM26, eine Batterie 27, ein AF-Modul 30 mit einem AF-Linsenpaar 28 aus Linsen 281 und 282 und einem AF-Sensor-IC 29 mit zwei Zeilen sensoren 291 und 292, und einen ADU31 für die Autofokussierung.

Die Funktionen der einzelnen Bestandteile werden nachfolgend beschrieben.

Die Zoomlinsen 2 bilden ein optisches Zoomsystem. Die Fokussierungslinsen bilden ein optisches Fokussierungssystem. Die Zoomlinsen 2 und die Fokussierungslinsen 3 bilden ein optisches Bildaufnahmesystem. Die Blende 4 ist eine Lichtmengeneinstelleinrichtung oder Belichtungsein richtung zur Einstellung der Lichtmenge, die das optische Aufnahmesystem und die Belichtungs einrichtung durchsetzt. Die Zoomlinsen 2, die Fokussierungslinsen 3 und die Blende 4, die in der Linsenhalterung 5 montiert sind, bilden ein Objektiv gemäß der Erfindung.

Das CCD-Element 6 ist ein Festkörper-Bildaufnehmer zur Umwandlung des vom Objektiv aufgenommenen optischen Bildes eines Objekts in ein elektrisches Signal.

Die Bildaufnahmeschaltung 7 führt verschiedene Bildverarbeitungsoperationen an dem elektri schen Signal vom CCD-Element 6 durch und gibt ein vorbestimmtes Bildsignal ab.

Der ADU 8 wandelt das analoge Bildsignal von der Bildaufnahmeschaltung 7 in digitale Bilddaten um.

Das CCD-Element 6, die Bildaufnahmeschaltung 7 und der ADU 8 bilden eine Bildaufnahmeein richtung gemäß der Erfindung.

Der Speicher 9 ist eine temporäre Speichereinrichtung wie etwa ein Pufferspeicher, der vorüber gehend die Bilddaten vom ADU 8 speichert.

Der DAU 10 wandelt die vorübergehend im Speicher 9 gespeicherten Bilddaten in ein analoges Bildsignal geeignet für die Ausgabe zur Anzeige um und gibt das analoge Bildsignal aus.

Das LCD-Anzeigeelement 11 ist eine Flüssigkristallanzeige, die das Bildsignal zu einem Bild umwandelt und das Bild anzeigt.

Die Kompressions/Expansionsschaltung 12 enthält eine Kompressorschaltung und eine Expander schaltung. Die Kompressorschaltung liest die vorübergehend im Speicher 9 gespeicherten Bilddaten aus, führt eine Kompression, ein Codieren und dergleichen Verarbeitung an den Bilddaten aus, um die Form der Bilddaten in eine zur Speicherung im Massenspeicher 13 geeignete Form umzusetzen, und gibt die komprimierten Bilddaten an den Massenspeicher 13 aus. Die Expanderschaltung decodiert und expandiert die komprimierten Bilddaten, die im Massenspeicher 13 gespeichert sind, um die Form der komprimierten Bilddaten in eine für die Wiedergabe und für die Anzeige geeignete Form umzuwandeln, und gibt die decodierten und expandierten Bilddaten aus.

Der Massenspeicher 13 ist ein Speichermedium, das die komprimierten Bilddaten speichert. Beim Massenspeicher 13 handelt es sich um einen Halbleiterspeicher, etwa einen Flashspeicher, der in das Bildaufnahmegerät 1 integriert ist, oder um einen Halbleiterspeicher, wie eine Flashspeicher karte oder einen sogenannten Flashmemorystick, die bzw. der entfernbar in das Bildaufnahmege rät 1 eingesteckt ist.

Alternativ können magnetische Speichermedien wie eine Festplatte, eine Floppydisk, ein MO-Speicher oder dergleichen magnetooptische Speichermedien als Massenspeicher 13 eingesetzt werden.

Der Speicher 9, die Kompressions/Expansionsschaltung 12 und der Massenspeicher 13 bilden eine Speicher- und Wiedergabeeinrichtung gemäß der Erfindung.

Die AE-Schaltung 14 erfaßt ein AE-Signal, das zur Durchführung eines automatischen Belich tungsvorgangs auf der Basis der Bilddaten vom ADU 8 nötig ist, und gibt ein AE-Bewertungssig nal aus.

Die AF-Schaltung 15 ermittelt ein TTL-AF-Signal, das zur Durchführung einer TTL-Fokuserfassung auf der Basis der Bilddaten vom ADU 8 nötig ist, und gibt ein TTL-AF-Bewertungssignal aus.

Die CPU 16 ist eine Steuereinrichtung zur Steuerung des gesamten Bildaufnahmegeräts 1. Die von der CPU 16 durchgeführte Steuerung wird später im einzelnen beschrieben.

Der Taktgenerator 17 erzeugt ein vorbestimmtes Taktsignal. Der CCD-Treiber 18 treibt und steuert das CCD-Element 6. Das AF-Linsenpaar 28 enthält die beiden AF-Linsen 281 und 282. Der AF-Sensor-IC 29 enthält Zeilensensoren 291 und 292 wie CCD-Elemente auf den optischen Achsen der AF-Linsen 281 bzw. 282. Die Zeilensensoren 291 und 292 führen eine photoelektri sche Umsetzung der durch das AF-Linsenpaar 28 erzeugten Objektbilder durch.

Das AF-Modul 30 enthält das AF-Linsenpaar 28 und den AF-Sensor-IC 29, deren Positionen justiert sind, und gibt lineare Bildsignale von den Zeilensensoren 291 und 292 mit vorbestimmter Zeitlage als Antwort auf ein Steuersignal von der CPU 16 aus. Die linearen Bildsignale werden für die rückführungslose Autofokussierung auf Basis der Entfernungsmessung benötigt. Diese Autofokussierung erfolgt auf der Basis der linearen Bildsignale von dem AF-Modul 30 ohne Einsatz des Bildsignals vom CCD-Element 6.

Der ADU 31 setzt die analogen linearen Bildsignale vom AF-Modul 30 in digitale Bilddaten um. Die CPU 16 berechnet die Objektentfernung nach dem Prinzip der Triangulation unter Verwen dung der digitalen Bilddaten vom ADU 31.

Der Blendenmotor 22 steuert die Blende 4 zur Einstellung der auf das CCD-Element 6 auftreffen den Lichtmenge. Der Blendenmotortreiber 19 steuert den Blendenmotor 22.

Der Fokusmotor 23 ist ein Schrittmotor, der die Fokussierungslinsen 3 zur Fokussierung des Objektbildes antreibt. Der Fokusmotortreiber 20 steuert den Fokusmotor 23.

Der Zoommotor 24 treibt die Zoomlinsen 2 zur Änderung des Zoomverhältnisses an. Der Zoommotortreiber 21 steuert den Zoommotor 24.

Das EEPROM 26 ist ein elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher, der elektrisch . mit der CPU 16 verbunden ist. Das EEPROM 26 speichert vorab eingegebene Programme für verschiedene Steuervorgänge sowie die Daten zur Durchführung verschiedener Vorgänge.

Die Schalter 25 enthalten verschiedene Betätigungsschalter zur Durchführung verschiedener Vorgänge, und sind elektrisch mit der CPU 16 verbunden. Die Schalter 25 erzeugen Befehlssig nale zur Durchführung verschiedener Vorgänge.

Die Schalter 25 enthalten einen Hauptschalter, der ein Steuersignal zum Starten des Bildaufnah megeräts 1 und zur Lieferung elektrischer Leistung abgibt, einen Auslöseschalter, der ein Befehlssignal zum Starten eines Bildaufnahmevorgangs erzeugt, einen Wiedergabeschalter, der ein Befehlssignal zum Starten eines Wiedergabevorgangs erzeugt, und Zoomschalter mit einem Aufwärtszoomschalter und einem Abwärtszoomschalter, die Befehlssignale zur Bewegung der Zoomlinsen 2 im optischen Bildaufnahmesystem zum Beginn des Zoomvorgangs erzeugen.

Der Auslöseschalter ist ein zweistufiger Schalter mit einer ersten Stufe, die ein Befehlssignal zum Starten einer automatischen Belichtung und eine Autofokussierung vor einem Bildaufnahmevor gang erzeugt, und einer zweiten Stufe, die ein Befehlssignal zum Starten des eigentlichen Bildaufnahmevorgangs erzeugt. Gemäß der Erfindung ist der Auslöseschalter so aufgebaut, daß der erste Auslöseschalter immer eingeschaltet ist, wenn der zweite Auslöseschalter eingeschaltet ist.

Die Batterie 27 ist eine Stromquelle zur Lieferung elektrischer Leistung an die vorgenannten Bestandteile des Bildaufnahmegeräts 1.

Obwohl in Fig. 1 nicht gezeigt, ist eine Temperaturmeßeinrichtung zur Messung der Temperatur des Bildaufnahmegeräts 1 mit der CPU 16 verbunden. Eine Temperaturspeichereinrichtung zur Speicherung der Temperaturdaten, die mittels der Temperaturmeßeinrichtung gewonnen werden, ist mit der Temperaturmeßeinrichtung verbunden. Das EEPROM 26, ein in die CPU 16 integrierter Hauptspeicher oder ein in die CPU 16 integriertes Register können als Temperaturspeichereinrich tung verwendet werden.

Es sollen nun die Vorgänge bzw. Abläufe in dem Bildaufnahmegerät 1 sowie der Signalfluß beschrieben werden. Die Komponenten des Bildaufnahmegeräts 1 führen jeweilige Vorgänge unabhängig aus. Die Vorgänge des Bildaufnahmegeräts 1 umfassen die Autofokussierung, die von der Entfernungsmeßeinrichtung mittels Steuerung durchgeführt wird, die Autofokussierung, die mittels der TTL-Fokusdetektoreinrichtung durchgeführt wird, das Zoomen, das Stoppen des Zoomens, eine Autofokuskorrektur, eine Taktsignalerzeugung, eine Speicherung und eine Wiedergabe.

Als erstes soll der Autofokusbetrieb, der mittels der Entfernungsmeßeinrichtung durchgeführt wird, beschrieben werden.

Die Entfernungsmeßeinrichtung der Autofokuseinrichtung gemäß der Erfindung wird von der CPU 16, dem AF-Modul 30 und dem ADU 31 gebildet. Die Autofokuseinrichtung mißt die Objektent fernung unter Verwendung dieser Komponenten und führt die Autofokussierung auf der Basis der gemessenen Objektentfernung durch. Fig. 2 ist eine schematische Zeichnung zur Erläuterung der Methode zur Messung der Objektentfernung, die von dem AF-Modul 30 verwendet wird.

Das AF-Modul 30 nimmt die Bilder des Objekts, das sich in der Position P befindet, mit den AF-Linsen 281, 282 und den Zeilensensoren 291 und 292 auf. Die linearen Bildsignale, die von den Zeilensensoren 291 und 292 ausgegeben werden, werden mittels des ADU 31 in digitale Bilddaten umgesetzt. Die CPU 16 liest die digitalen Bilddaten.

Da sich die auf die Zeilensensoren 291 und 292 projizierten Objektbilder abhängig von der Objektentfernung L verschieben, berechnet die CPU die Verschiebelänge gegenüber einer Referenzposition. Sobald die Verschiebelänge X gefunden wurde, berechnet die CPU die Objektentfernung L aufgrund der Gleichung, die die Verschiebelänge X, die Basislinienlänge B, die Brennweite f und die Objektentfernung L miteinander in Beziehung setzt, wobei die Basislinien länge B der Abstand zwischen den optischen Achsen der Linsen 281 und 282 ist:

X = X₁ + X₂ = B.f/L

Diese Methode der Berechnung der Objektentfernung unter Verwendung der Verschiebelänge ist in der JP 2000-146572 A offenbart.

Obwohl die Objektentfernung L unabhängig von den Bildsignalen vom CCD-Element 6 ermittelt wird, treibt die Autofokuseinrichtung gemäß der Erfindung den Fokusmotor 23 und die Fokussie rungslinsen auf der Basis des Ergebnisses der Berechnung, um das von dem CCD-Element 6 aufgenommene Bild automatisch scharfzustellen. Daher stellt der AF-Vorgang, der von der Autofokuseinrichtung gemäß der Erfindung durchgeführt wird, einen Steuerungsvorgang, keinen Regelvorgang dar. Das AF-Modul 30, der ADU 31 und die CPU 16 sind in diesen Steuervorgang involviert.

Die CPU 16 berechnet die Fokusposition der Fokussierungslinsen 3 anhand der Objektentfernung L wie nachstehend beschrieben.

Fig. 3 zeigt zwei Geraden zur Erläuterung der Umwandlungskennlinie zur Umwandlung der Objektentfernung in die Fokusposition einer normalen Linse. Fig. 3 zeigt zwei Kurven zur Erläuterung der Umwandlungskennlinie zur Umwandlung der Objektentfernung in die Fokusposi tion einer Linse bzw. eines Objektivs mit variabler Brennweite. Obwohl Geraden C1 und C2, die als Umwandlungskennlinien dienen, in Fig. 2 gezeigt sind, erfolgt die Erläuterung anhand der Geraden C1.

Wenn die Objektentfernung L ist, berechnet die CPU 16 den Kehrwert von L, d. h. 1/L. Dann berechnet die CPU 16 die Fokusposition A_f der Fokussierungslinsen 3. Die CPU 16 veranlaßt den Fokusmotortreiber 20, den Fokusmotor 23 anzusteuern, so daß die Fokussierungslinsen in die Fokusposition A_f verstellt werden. Die Linsenposition bzw. der Linsenverstellweg wird durch Zählen der Impulse ermittelt, mit denen der Fokusmotor 23, bei dem es sich um einen Schrittmo tor handelt, angesteuert wird. Die CPU 16 zählt die Impulse und stoppt den Fokusmotor 23, sobald die Anzahl der gezählten Impulse einen vorbestimmten Wert erreicht hat, damit die Fokussierungslinsen 3 in der Fokusposition A_f angehalten werden. In dieser Ablauffolge arbeitet die CPU 16 als eine Detektoreinrichtung zur Erfassung der Position der Fokussierungslinsen.

Wenn der Fokusmotor 23 ein Servomotor ist, fungieren die CPU 16 und ein nicht gezeigter Encoder bzw. nicht gezeigte Encoder, die auf der Welle des Servomotors montiert sind, als Detektoreinrichtung für die Position der Fokussierungslinsen.

Für die Entfernungsmessung werden das oben beschriebene AF-Modul 30 unter Verwendung von externem Licht und auf der Basis des Prinzips der Triangulation oder eine aktive Entfernungsmeß einrichtung verwendet.

Die aktive Entfernungsmeßeinrichtung enthält eine Lichtsendeeinrichtung wie etwa eine Leucht diode, die Infrarotlicht emittiert, und eine Lichtempfangseinrichtung, wie etwa einen optischen Positionssensor, der das von der Lichtsendeeinrichtung ausgesandte und von dem Objekt reflektierte Licht empfängt. Das von der Lichtsendeeinrichtung zu dem Objekt gesendete Licht wird von dem Objekt reflektiert, und das reflektierte Licht wird von der Lichtempfangseinrichtung aufgenommen. Die aktive Entfernungsmeßeinrichtung berechnet die Objektentfernung, d. h. die Entfernung zwischen sich selbst und dem Objekt, aus dem Winkel zwischen dem ausgesandten Licht und dem reflektierten Licht auf der Basis der Triangulation. Wie erwähnt, kann eine aktive Entfernungsmeßeinrichtung anstelle des AF-Moduls 30 verwendet werden.

Die Entfernungsmeßeinrichtung führt den AF-Vorgang in oben beschriebener Weise aus. Es soll nun der AF-Vorgang mittels der TTL-Fokusdetektoreinrichtung beschrieben werden.

Die Lichtstrahlen vom Objekt, die das optische Bildaufnahmesystem in der Linsenhalterung 5 des Bildaufnahmegeräts 1 durchlaufen haben, erreichen die Lichtempfangsebene des CCD-Elements 6, auf der ein Objektbild erzeugt wird. Dieses Objektbild wird durch photoelektrische Umsetzung durch das CCD-Element 6 zu einem elektrischen Signal, welches an die Bildaufnahmeschaltung 7 ausgegeben wird.

Die Bildaufnahmeschaltung 7 führt verschiedene Bildverarbeitungsvorgänge an dem Signal von dem CCD-Element 6 zur Bildung eines vorbestimmten Bildsignals aus. Das Bildsignal wird zum ADU 8 ausgegeben und von diesem zu digitalen Bilddaten umgesetzt. Die digitalen Bilddaten werden vorübergehend in dem Speicher 9 gespeichert.

Diese gespeicherten digitalen Bilddaten werden an den DAU 10 ausgegeben, der sie in ein für eine Anzeige geeignetes analoges Bildsignal umsetzt. Das LCD-Anzeigeelement 11 zeigt ein Bild unter Verwendung dieses analogen Bildsignals an. Das LCD-Anzeigeelement 11, das das mittels des CCD-Elements 6 gewonnene Bildsignal anzeigt, dient als Suchereinrichtung zur Bestimmung des Bildaufnahmebereichs.

Die von dem ADU 8 ausgegebenen digitalen Bilddaten werden zugleich der AF-Schaltung 15 eingegeben. Sie extrahiert die hochfrequenten Komponenten der Bilddaten für einen Rahmen mittels eines Hochpaßfilters und berechnet die kumulative Summe der Hochfrequenzkomponen ten.

Durch die oben beschriebene Operation wird ein TTL-AF-Bewertungswert errechnet, der dem Betrag der Konturkomponenten auf der Hochfrequenzseite entspricht. Der TTL-AF-Bewertungs wert wird an die CPU 16 ausgegeben. Die CPU 16 verstellt die Fokussierungslinsen und erhält TTF-AF-Bewertungswerte an den jeweiligen Positionen der Fokussierungslinsen 3. Die CPU 16 ermittelt in nachstehend beschriebener Weise, wann sich die Fokussierungslinsen 3 in der Fokusposition A_f befinden, an der der Betrag der Hochfrequenzkomponenten am größten ist.

Fig. 4 zeigt eine Kurve zur Erläuterung der oben beschriebenen Arbeitsweise der TTL-Fokusdetek toreinrichtung der Autofokuseinrichtung gemäß der Erfindung. In Fig. 4 sind auf der Abszisse die Linsenposition und auf der Ordinate der kumulative Betrag der Hochfrequenzkomponenten der Bilddaten aufgetragen. Die Position, bei der der kumulative Betrag der Hochfrequenzkomponenten am größten ist, wird als Fokusposition A_f betrachtet. Die TTL-Fokusdetektoreinrichtung ermittelt daher als Fokusposition A_f den Punkt, bei dem der kumulative Betrag der Hochfrequenzkompo nenten am größten ist. Die CPU 16 wählt die Position, bei der dieser kumulative Betrag der Hochfrequenzkomponenten am größten ist. Die AF-Schaltung 15 und die CPU 16 fungieren als Teile der TTL-Fokusdetektoreinrichtung.

Wenn die Fokusposition A_f anhand der TTL-AF-Bewertungswerte, die in der AF-Schaltung berechnet wurden, ermittelt wurde, stoppt die CPU 113 die Fokussierungslinsen 3 in dieser Position A_F und stoppt den AF-Vorgang.

Die Linsenposition bzw. der Linsenverstellweg wird durch Zählen der Impulse errechnet, mit denen der Fokusmotor 23, ein Schrittmotor, angesteuert wird.

Die CPU 16 zählt die Anzahl der Impulse, bis die Fokussierungslinsen 3 an der Position A_F anhalten und das Objektbild fokussiert ist. Die Fokusposition bzw. der Linsenverstellweg wird aus der gezählten Anzahl von Impulsen ermittelt. In diesem Fall fungiert die CPU 16 als Detektorein richtung für die Position der Fokussierungslinsen.

Die TTL-Fokusdetektoreinrichtung führt den AF-Vorgang in oben beschriebener Weise aus.

Es soll nun der AE-Vorgang beschrieben werden. Wie schon gesagt, werden die digitalen Bilddaten, die mittels des CCD-Elements 6 und des ADU 8 gewonnen werden, gesondert dem Speicher 9 und der AE-Schaltung 14 zugeführt. Die AE-Schaltung 14 berechnet die kumulative Summe der in den Bilddaten für einen Rahmen enthaltenen Helligkeitswerte auf der Basis der eingegebenen digitalen Bilddaten. Der AE-Bewertungswert entsprechend der Helligkeit des Objekts wird auf der Basis dieser kumulativen Summe errechnet. Der AE-Bewertungswert wird an die CPU 16 ausgegeben.

Die AE-Schaltung 14 ist eine Helligkeitsdetektoreinrichtung, die als eine photometrische Meßein richtung dient und die Helligkeit des Objekts auf der Grundlage des mittels des CCD-Elements 6 gewonnenen Bildsignals ermittelt.

Die CPU 16 gibt ein Steuersignal an den Blendenmotortreiber 19 auf der Basis des AE-Bewer tungswerts aus, der in der AE-Schaltung 14 berechnet wurde. Der Blendenmotortreiber 19 steuert den Blendenmotor 22 so an, daß die Blende 4 in geeigneter Weise verstellt bzw. geschlossen wird. Auf diese Weise wird der AE-Vorgang ausgeführt.

Als nächstes sollen der Zoomvorgang und der Stopvorgang für das Zoomen beschrieben werden. Nachdem die Einstellung der Lichtmenge durch den AE-Vorgang und die AF-Vorgänge mittels der Entfernungsmeßeinrichtung und der TTL-Fokusdetektoreinrichtung abgeschlossen sind, drückt die Bedienungsperson den nicht gezeigten Zoomaufwärtsschalter oder Zoomabwärtsschalter unter den Schaltern 25, um einen Zoomvorgang einzuleiten.

Wenn die Bedienungsperson den Zoomaufwärtsschalter drückt, steuert die CPU 16 den Zoommo tor 24 über den Zoommotortreiber 21 an, um die Zoomlinsen 2 längs der optischen Achse zu verschieben. Der Zoomgrad wird kontinuierlich vergrößert, solange der Zoomaufwärtsschalter gedrückt ist. Auf diese Weise wird der Zoomvorgang ausgeführt. Wenn die Bedienungsperson, die das am LCD-Anzeigeelement 11 angezeigte Bild beobachtet, findet, daß das Bild in ge wünschter Weise eingestellt ist, hört sie auf, den Zoomaufwärtsschalter zu drücken. Sobald die Bedienungsperson diesen Schalter losläßt, stoppt die CPU 16 den Zoomvorgang. Auf diese Weise wird der Zoomvorgang gestoppt.

Der Zoommotor 24 und der Zoommotortreiber 21 bilden eine Zoomeinrichtung zur Bewegung der Zoomlinsen 2 zur Änderung der Vergrößerung des optischen Bildaufnahmesystems.

Als nächstes soll der AF-Korrekturvorgang beschrieben werden.

Wenn die Zoomlinsen 2 bewegt werden, weil der Zoomaufwärtsschalter oder der Zoomabwärts schalter gedrückt ist, die Temperatur der Linsenhalterung sich infolge von Temperaturänderungen der Luft oder infolge von interner Wärmeerzeugung ändert, das Objektiv gewechselt wird, oder der Auslöseschalter gedrückt wird, erfolgt eine Änderung dargestellt) der Geraden C1, d. h. der Umwandlungskennlinie. Als Folge davon ist nun die Linsenfokussierungskennlinie C2 die richtige Kennlinie. Wenn eine solche Änderung auftritt, muß die Linsenfokussierungskennlinie C1 korrigiert werden.

Wenn es nötig ist, die Linsenfokussierungskennlinie C1 zu korrigieren, wird die Fokusposition A_f mit einem beliebigen Objekt mittels des AF-Vorgangs unter Verwendung der TTL-Fokusdetektor einrichtung ermittelt. Gleichzeitig wird die Objektentfernung des beliebigen Objekts unter Verwendung der Entfernungsmeßeinrichtung gemessen, und der Kehrwert der Objektentfernung, d. h. 1/L_f, auf der Basis der obigen Gleichung aus der Verschiebungslänge X_f berechnet. Die Verschiebungslänge X_f und der Kehrwert der Objektentfernung 1/L_f stehen in der in Fig. 5 dargestellten Beziehung zueinander.

Durch Rückkoppeln des Ergebnisses der oben beschriebenen Kalibration der Linsenfokussierungs kennlinie C1 in Fig. 3 wird eine korrigierte Kennlinie C2 erhalten. Genauer gesagt erfolgt die Korrektur in einer solchen Weise, daß die korrigierte Fokussierungskennlinie C2 durch den Punkt geht.

Die AF-Korrektur kann noch genauer durchgeführt werden, wenn die Ergebnisse der Messungen mehrerer Objekte in jeweiligen Entfernungen verwendet werden. Dies ist jedoch zeitaufwendig und nur dann sinnvoll, wenn die Genauigkeit der Korrektur besonders wichtig ist.

Wenn ein Objektiv mit variabler Brennweite verwendet wird, ändert sich nicht nur die Linsenposi tion für ein Objekt in unendlicher Entfernung, sondern auch die Fokussierungskennlinie, wie in Fig. 3 gezeigt. In diesem Fall erfolgt vorzugsweise die AF-Korrektur durch vorab erfolgte Speicherung vieler Fokussierungskennlinien für das Objektiv mit variabler Brennweite entweder in dem EEPROM oder dem internen Speicher der CPU 16 und durch Auswahl einer Kennlinie, die durch den berechneten Punkt geht oder durch einen Punkt geht, der in der Nähe dieses berechne ten Punkts liegt.

Auf diese Weise wird die AF-Korrektur ausgeführt.

Es soll nun die Arbeitsweise des Taktgenerators 17 erläutert werden.

Der Taktgenerator gibt ein vorbestimmtes Taktsignal an die CPU 16, die Bildaufnahmeschaltung 7 und den CCD-Treiber 18 aus. Die CPU 16 führt verschiedene Operationen synchron mit dem Taktsignal aus. Die Bildaufnahmeschaltung 7 führt verschiedene Bildverarbeitungsprozesse einschließlich einer Farbsignaltrennung synchron mit dem Taktsignal aus. Der CCD-Treiber 18 steuert das CCD-Element 6 synchron mit dem Taktsignal.

Auf diese Weise werden die Bilddaten durch Synchronisation der CPU 16, der Bildaufnahmeschal tung 7 und des CCD-Treibers 18 erhalten.

Es soll nun der Speicher- und Wiedergabebetrieb beschrieben werden.

Sobald die Bedienungsperson, die ein Objekt ausgewählt hat, den ersten Auslöseschalter des Bildaufnahmegeräts 1 drückt, beginnt das Gerät, den AE-Vorgang und den AF-Vorgang. Die Blende 4 ist während der Wartezeit und während des AE-Vorgangs geöffnet, der als Reaktion auf das erste Auslösesignal ausgeführt wird.

Der Bildaufnahmevorgang erfolgt dann als Antwort auf das zweite Auslösesignal. Während des Bildaufnahmevorgangs stellt die Blende 4 die Belichtungslichtmenge ein.

Wenn der Bildaufnahmevorgang ausgeführt wird, werden die im Speicher 9 mit der Befehlssignal erzeugung gespeicherten Daten zugleich an die Kompressions/Expansionsschaltung 12 ausgege ben. Die Kompressorschaltung der Kompressions/Expansionsschaltung 12 komprimiert die ausgegebenen Bilddaten. Die komprimierten Bilddaten werden dann in eine zur Speicherung ge eignete Form umgewandelt und danach in dem Massenspeicher 13 gespeichert. Damit ist der Speichervorgang abgeschlossen.

Sobald die Bedienungsperson den nicht gezeigten Wiedergabeschalter der Schalter 25 zur Erzeugung des Befehlssignals zur Durchführung des Wiedergabebetriebs drückt, wird die Wiedergabe gestartet.

Zuerst werden die komprimierten Bilddaten, die in dem Massenspeicher 13 gespeichert sind, an die Kompressions/Expansionsschaltung 12 ausgegeben. Die komprimierten Bilddaten werden in der Expanderschaltung der Kompressions/Expansionsschaltung 12 dekodiert und expandiert. Die dekodierten und expandierten Bilddaten werden an den Speicher 9 ausgegeben und darin gespeichert.

Die dekodierten und expandierten Bilddaten werden außerdem an den DAU 10 ausgegeben, der sie in ein für die Anzeige geeignetes analoges Bildsignal umsetzt. Das analoge Bildsignal wird an das LCD-Anzeigeelement 11 ausgegeben und auf diesem angezeigt.

Es sollen nun die Arbeitsweisen der einzelnen Bestandteile in der Autofokuseinrichtung sowie die Signalflüsse beschrieben werden, die vonstatten gehen, wenn das Bildaufnahmegerät 1 verwen det wird, um ein Bild aufzunehmen. Die Fig. 6 und 7 zeigen Flußdiagramme, die den Bildaufnah meprozeß mittels des Bildaufnahmegeräts 1 zeigen. Die Fig. 6 und 7 beschreiben den Fluß des Bildaufnahmeprozesses.

Sobald der Hauptstromversorgungsschalter der Schalter 25 eingeschaltet wird, beginnt die CPU 16 den Bildaufnahmeprozeß.

Zunächst führt die CPU 16 eine Initialisierung im Schritt S1 aus. Die Initialisierung enthält das Prüfen der Kapazität des Massenspeichers 13, das Prüfen der Spannung der Batterie 27 und das Ausziehen der Linsenhalterung 5.

Im zweiten Schritt S2 löscht die CPU 16 ein AFCF-Flag, das anzeigt, ob die AF-Korrektur erfolgt ist oder nicht. Das AFCF-Flag ist 0, wenn die AF-Korrektur noch nicht erfolgt ist, und 1, wenn sie bereits erfolgt ist.

Im Schritt S3 prüft die CPU 16, ob das AFCF-Flag 0 ist oder nicht. Wenn die AF-Korrektur noch nicht erfolgt ist, geht der Ablauf zum Schritt S4 weiter. Wenn die AF-Korrektur erfolgt ist, springt der Ablauf zum Schritt S10.

Im Schritt S4 führt die CPU 16 die vorgenannte AF-Korrektur aus.

Die AF-Korrektur im Schritt S4 wird nicht immer ausgeführt, nachdem die Bedienungsperson die Aufnahme eines Objekts vorbereitet hat. Da die Bildaufnahmebedingungen nicht sehr gut sind, wenn die Bedienungsperson nicht vorbereitet ist, ein Bild aufzunehmen, ist die AF-Korrektur manchmal nicht zufriedenstellend. Daher prüft die CPU 16 im Schritt S5, ob die AF-Korrektur beendet ist oder nicht. Wenn die AF-Korrektur bereits beendet ist, wird das AFCF-Flag auf 1 gesetzt. Wenn die Korrektur noch nicht beendet ist, springt der Ablauf zum Schritt S10.

Die CPU 16 prüft dann, ob eine AF-Korrektur erneut ausgeführt werden sollte oder nicht. Die Prüfung schließt die Prüfung der Bedingungen für die erneute Korrektur einschließlich der zeitbedingten und der Temperaturbedingten Korrektur ein.

Nach Schritt S6 wird der Zählwert t eines Zeitgebers für den Zeitzählvorgang, der gleichzeitig ausgeführt wird, im Schritt S7 auf t = 0 gesetzt. Die nicht gezeigte Temperaturmeßeinrichtung mißt die Temperatur T der Linsenhalterung 5 und überschreibt die momentane Temperatur T₀, die in der nicht gezeigten Temperaturspeichereinrichtung gespeichert ist, mit der gemessenen Temperatur T im Schritt S8.

Die CPU 16 prüft dann die Zeitbedingung für die Durchführung der erneuten Korrektur. Dafür wird in einem periodischen Interruptprozeß der Zeitgeber zur periodischen Durchführung der AF-Korrektur hochgezählt, d. h. der Zählwert t wird jedesmal inkrementiert, wenn der periodische Interruptprozeß im Schritt S9 ausgeführt wird. Wenn im Schritt S10 festgestellt wird, daß der Zählwert den zulässigen Wert δ_t, überschritten hat, wird im Schritt S11 das AFCF-Flag gelöscht, so als ob noch keine Korrektur stattgefunden hätte. Die AF-Korrektur wird dann nach Rückkehr zum Schritt S4 erneut ausgeführt.

Dann wird die Temperaturbedingung für die Durchführung der erneuten Korrektur geprüft. Im Schritt S12 prüft die CPU 16, ob die Differenz zwischen der momentanen Temperatur T und der letzten Temperatur T₀ der Linsenhalterung 5 den zulässigen Temperaturbereich ΔT übersteigt. Wenn im Schritt S12 festgestellt wird, daß die Temperaturdifferenz den zulässigen Temperatur bereich ΔT übersteigt, wird das AFCF-Flag im Schritt S13 gelöscht, so als ob noch keine Korrektur stattgefunden hätte. Die AF-Korrektur wird dann nach Rückkehr zum Schritt S4 erneut ausgeführt.

Auf diese Weise wird die AF-Korrektur unter Berücksichtigung der Zeit und der Temperatur ausgeführt.

Es sei nun auf Fig. 7 Bezug genommen. Im Schritt S14 wird der Zoomaufwärtsschalter oder der Zoomabwärtsschalter überwacht, um festzustellen, ob der Zoomschalter eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Wenn der Zoomschalter eingeschaltet ist, geht der Ablauf zum Schritt S15 und andernfalls zum Schritt S18.

Wenn der Zoomschalter eingeschaltet ist, wird im Schritt 315 der Zoomvorgang ausgeführt. Wie schon beschrieben, wird dabei der Zoommotor 24 über den Zoommotortreiber 21 angesteuert, um die Zoomlinsen längs der optischen Achse zu bewegen.

Der Zoomvorgang setzt sich fort, bis die Bedienungsperson aufhört, den Zoomschalter zu drücken, d. h. bis im Schritt S16 festgestellt wird, daß der Zoomschalter ausgeschaltet ist. Wenn die Bedienungsperson aufhört, den Zoomschalter zu drücken, wird im Schritt S17 der Zoomvor gang gestoppt, und die Zoomlinsen 2 bleiben stehen. Dann wird im Schritt S18 das AFCF-Flag gelöscht, so daß später eine erneute Korrektur im Schritt 4 ausgeführt wird.

Es erfolgt dann die Bildaufnahme.

Im Schritt S19 prüft die CPU 16, ob der erste Auslöseschalter eingeschaltet ist oder nicht. Wenn er eingeschaltet ist, wird im Schritt S20 zunächst der AE-Vorgang ausgeführt, bevor das Bildsignal gewonnen wird. Im AE-Vorgang stellt das optische Bildaufnahmesystem die Licht menge durch Schließen der Blende 4 ausgehend von deren geöffnetem Zustand ein. Wenn die Lichtmenge stimmt, wird das Objektbild fokussiert.

Dann wird der AF-Vorgang ausgeführt. Dabei prüft die CPU 16 zunächst das AFCF-Flag, da der AF-Vorgang in unterschiedlicher Weise abhängig davon ausgeführt wird, ob das AFCF-Flag 1 oder 0 ist. Wenn das AFCF-Flag 1 ist, d. h. wenn die AF-Korrektur bereits ausgeführt wurde, erfolgt der AF-Betrieb im Schritt S22 mit Hilfe der Entfernungsmeßeinrichtung, wie zuvor beschrieben. Die Fokussierungslinsen werden schnell in die Fokusposition bewegt.

Wenn das AFCF-Flag 0 ist, d. h. wenn die AF-Korrektur noch nicht ausgeführt wurde, wird im Schritt S22 der AF-Vorgang mittels der TTL-Fokusdetektoreinrichtung ausgeführt. Dann erfolgt die AF-Korrektur im Schritt S24 in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit Schritt S4 be schrieben.

Im Schritt S25 wird das AFCF-Flag dann auf 1 gesetzt und damit angezeigt, daß die AF-Korrektur erfolgt ist. Der Zählwert t des Zeitgebers wird im Schritt S26 auf 0 gesetzt. Die gespeicherten Temperaturdaten T₀ der Linsenhalterung werden im Schritt S27 auf die momentane Temperatur gesetzt. Die Entfernungsmeßeinrichtung kann nun den schnellen AF-Vorgang ausführen.

Sobald der Einschaltzustand des zweiten Auslöseschalters im Schritt S28 festgestellt wird, wird im Schritt S29 der Bildaufnahmebetrieb ausgeführt und die Bilddaten werden vorübergehend im Speicher 9 gespeichert. Diese gespeicherten Bilddaten werden außerdem an die Kompres sions/Expansionsschaltung 12 ausgegeben. Dort werden von der Kompressorschaltung die Bilddaten komprimiert. Die komprimierten Bilddaten werden in geeignete Form umgesetzt und in dem Massenspeicher 13 gespeichert.

Gemäß der Erfindung wird ein kontinuierlicher Bildaufnahmemodus ausgeführt, wenn der zweite Auslöseschalter anhaltend niedergedrückt bleibt. Da die AF-Korrektur im Schritt S24 ausgeführt wurde, kann die schnelle Entfernungsmeßeinrichtung den AF-Vorgang während des kontinuierli chen Bildaufnahmebetriebs ausführen, d. h. die Entfernung eines bewegten Objekts messen.

Im Schritt S30 wird der Hauptschalter überwacht, um festzustellen, ob die Stromversorgung ausgeschaltet wurde oder nicht. Wenn die Stromversorgung ausgeschaltet wird, wird im Schritt S31 der Schließvorgang ausgeführt. Nachdem alle Operationen abgeschlossen wurden, wird die Stromversorgung von der Batterie 27 abgetrennt.

Wenn der Hauptschalter nicht ausgeschaltet ist, kehrt der Ablauf zum Schritt S3 zurück, und die vorgenannten Schritte werden wiederholt.

Die CPU 16 steuert all die oben beschriebenen Vorgänge und Abläufe.

Wie zuvor beschrieben, benutzt die Autofokuseinrichtung, die bei dem elektronischen Bildauf nahmegerät gemäß der Erfindung verwendet wird, die ohne geschlossene Regelschleife arbei tende Entfernungsmeßeinrichtung hauptsächlich bei der Bildaufnahme, wobei die TTL-Fokusde tektoreinrichtung so wenig wie möglich eingesetzt wird. Die Autofokuseinrichtung gemäß der Erfindung vermeidet die Nachteile der TTL-Fokusdetektoreinrichtung, als da sind die geringe Geschwindigkeit, der hohe Stromverbrauch und große Fehler bei der Ermittlung des Fokuszu stands dunkler Objekte.

Die Autofokuseinrichtung gemäß der Erfindung, die Korrekturen einer Umwandlungskennlinie ausführt, ermöglicht den Einsatz eines Objektivs mit einer billigen Kunststofflinsenhalterung zum Einsatz bei einer elektronischen Stehbildkamera. Die Autofokuseinrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht außerdem die Messung der Entfernung eines bewegten Objekts und die Durchführung einer automatischen Fokussierung während der kontinuierlichen Aufnahme des Objekts. Die Autofokuseinrichtung gemäß der Erfindung erfüllt zukünftige Anforderungen an hohe Zoomver größerung und hohe Bildqualität.

Die Autofokuseinrichtung und das elektronische Bildaufnahmegerät gemäß der Erfindung ermöglichen die Realisierung sowohl der hohen Fokussierungsgenauigkeit, die für eine TTL- Fokusdetektoreinrichtung charakteristisch ist, als auch die hohe Fokussierungsgeschwindigkeit, die für eine Entfernungsmeßeinrichtung ohne geschlossenen Regelkreis charakteristisch ist.

Die Autofokuseinrichtung und das elektronische Bildaufnahmegerät gemäß der Erfindung ermöglichen die Verwendung eines Objektivs mit einer billigen Kunststoffhalterung und den Einsatz eines Objektivs variabler Brennweite.

Die Methoden der Korrektur der Umwandlungskennlinien sind in der Treiber- und Steuereinrich tung programmierbar.

Es hat sich herausgestellt, daß es vorteilhaft ist, die Umwandlungskennlinien zu korrigieren, wenn das Zoomverhältnis geändert wird, wenn große Temperaturschwankungen auftreten, wenn das Objektiv gegen ein anderes ausgetauscht wird und/oder jedesmal dann, wenn das Bild des Objekts aufgenommen wird, d. h. wenn der Auslöseschalter gedrückt wird. Durch Korrektur der Umwandlungskennlinie als Reaktion auf eines oder mehrere dieser Ereignisse kann die Entfer nungsmeßeinrichtung ein Bilds des Objekts auf schnelle und genaue Weise fokussieren, selbst wenn das Objektiv ein hohes Zoomverhältnis aufweist, wenn große Umgebungstemperaturände rungen auftreten, wenn das Objektivs ausgetauscht wird, und/oder wenn der Auslöseschalter zur Hälfte gedrückt ist.

Zusammenfassend enthält die Autofokuseinrichtung zwei verschiedene Systeme zur Scharfein stellung des Objektivs, nämlich das auf einer TTL-Fokusdetektoreinrichtung beruhende System und das auf Entfernungsmessung beruhende System. Bei letzterem dient die Umwandlungskenn linie zur Umsetzung der gemessenen Entfernung in die einzustellende Position des Objektivs. Zur Durchführung einer Aufnahme dient im wesentlichen das letztere der Systeme, während das erstere bedarfsweise für eine Kalibrierung bzw. Korrektur der Umwandlungskennlinie herangezo gen wird.

Claims

1. Autofokuseinrichtung umfassend:
ein Bildaufnahmeobjektiv mit bewegbaren Fokussierungslinsen zur Erzeugung des Bildes eines Objekts,
eine Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Bilds des Objekts und zur Ausgabe eines dem Bild entsprechenden elektrischen Bildsignals,
eine TTL-Fokusdetektoreinrichtung zur Erfassung des Fokussierungszustands des Bild aufnahmeobjektivs auf der Basis des von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgegebenen Bildsignals,
eine rückführungslose Entfernungsmeßeinrichtung zur Messung der Entfernung zwi schen dem Objekt und der Autofokuseinrichtung,
eine Detektoreinrichtung zur Erfassung der Position oder des Verstellwegs der Fokussie rungslinsen,
eine Treiber- und Steuereinrichtung zur Ermittlung einer Fokusposition der Fokussie rungslinsen auf der Basis einer Umwandlungskennlinie zur Umwandlung der mittels der Entfer nungsmeßeinrichtung gemessenen Entfernung des Objekas in die Fokusposition der Fokussie rungslinsen, und zur Bewegung der Fokussierungslinsen in ihre Fokusposition, wobei die Treiber- und Steuereinrichtung
die Fokussierungslinsen auf der Basis des Fokussierungszustands des Bildaufnahmeob jektivs, der mittels der TTL-Fokusdetektoreinrichtung erfaßt wird, bewegt, wenn eine Korrektur der Umwandlungskennlinie erforderlich ist,
die Detektoreinrichtung veranlaßt, die Fokusposition oder den Verstellweg der Fokussie rungslinsen zu ermitteln,
die Entfernungsmeßeinrichtung veranlaßt, die Entfernung des Objekts zu ermitteln, und
die Umwandlungskennlinie auf der Basis der gemessenen Entfernung des Objekts und der ermittelten Fokusposition, bei der das Bild des Objekts fokussiert ist, oder des ermittelten Verstellwegs der Fokussierungslinsen korrigiert, bei dem das Bild des Objekts fokussiert ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungskennli nie eine Fokussierungskennlinie des Zusammenhangs zwischen dem Kehrwert der Entfernung des Objekts und der Position der Fokussierungslinsen ist, und daß die Korrektur der Umwandlungs kennlinie umfaßt,
Verschieben der Fokussierungskennlinie derart, daß sie einen Referenzpunktpunkt pas siert, der durch den Kehrwert der Entfernung des Objekts, wie sie mittels der Entfernungsmeßein richtung gemessen wird, und die Fokusposition der Fokussierungslinsen, wie sie mittels der Detektoreinrichtung ermittelt wird, gegeben ist, oder
Auswählen einer Fokussierungskennlinie, die diesen Referenzpunkt passiert, aus einer Mehrzahl vorab gespeicherter Fokussierungskennlinien ausgewählt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungskennli nie eine Fokussierungskennlinie des Zusammenhangs zwischen dem Kehrwert der Entfernung des Objekts und der Position der Fokussierungslinsen ist, und daß die Korrektur der Umwandlungs kennlinie das Berechnen einer neuen Fokusposition der Fokussierungslinsen dadurch umfaßt, daß der Verstellweg der Fokussierungslinsen, wie er mittels der Detektoreinrichtung ermittelt wird, zur noch nicht korrigierten Fokusposition addiert wird, wodurch eine neue Fokussierungskennlinie erhalten wird, die durch einen Referenzpunkt geht, der durch den Kehrwert der Entfernung des Objekts, wie sie mittels der Entfernungsmeßeinrichtung gemessen wird, und die neue Fokusposi tion der Fokussierungslinsen definiert ist, oder durch Auswählen einer Fokussierungskennlinie, die durch diesen Referenzpunkt geht, aus einer Mehrzahl vorab gespeicherter Fokussierungslinsen.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildaufnahmeobjektiv Zoomlinsen umfaßt und die Umwandlungskennlinie einmal oder mehrfach korrigiert wird, wenn das Zoomverhältnis des Bildaufnahmeobjektivs einen vorbestimm ten Bereich überschreitet.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Temperaturmeßeinrichtung enthält, die die Temperatur der Einrichtung mißt, sowie eine Temperaturspeichereinrichtung, die die gemessene Temperatur speichert, wobei die Umwandlungskennlinie eines oder mehrere Male korrigiert wird, wenn die Differenz zwischen der momentanen, mittels der Temperaturmeßeinrichtung gemessenen Temperatur und der während der letzten Korrektur gemessenen und in der Temperaturspeichereinrichtung gespeicherten Temperatur einen vorbestimmten Bereich übersteigt.

6. Elektronisches Bildaufnahmegerät gekennzeichnet durch eine Autofokuseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und eine Speicher- und Wiedergabeeinrichtung zur Speiche rung des Bilds des Objekts auf der Basis des von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgegebenen Bildsignals und zur Wiedergabe des gespeicherten Bildes.

7. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildaufnah meobjektiv austauschbar ist und die Umwandlungskennlinie eines oder mehrere Male korrigiert wird, wenn das Bildaufnahmeobjektiv ausgetauscht wird.

8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner einen Auslö seschalter enthält, der in der Lage ist, einen Schaltvorgang einer ersten Stufe auszuführen, bei dem der Auslöseschalter zur Hälfte gedrückt ist, sowie einen Schaltvorgang einer zweiten Stufe, bei dem der Auslöseschalter ganz gedrückt ist, wobei die Umwandlungskennlinie eines oder mehrere Male korrigiert wird, wenn das Schalten der ersten Stufe ausgeführt wird und die Fokussierungslinsen in ihre Fokusposition bewegt werden, die aus der Entfernung des Objekts, wie sie mittels der Entfernungsmeßeinrichtung gemessen wird, bewegt werden, wenn das Schalten der zweiten Stufe erfolgt.