DE2801495A1

DE2801495A1 - Scharfeinstellungs-ermittlungsvorrichtung mit mindestens einer fotosensorenanordnung

Info

Publication number: DE2801495A1
Application number: DE19782801495
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Asano; Yukichi Niwa; Mitsutoshi Ohwada; Shin Tsuda; Takaaki Yamagata
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1977-09-17
Filing date: 1978-01-13
Publication date: 1979-03-22
Also published as: DE2801495C3; DE2801495B2; JPS5445127A

Description

Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung
mit mindestens einer Fotosensorenanonnunq Die Erfindung bezieht sich auf eine Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung, be der eine Anordnung oder mehrere Anordnungen von Fotosensoren verwendet werden; insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung, bei der die Scharfeinstellungsermittlung dadurch ausgeführt wird, daß mit einer Anordnung oder mehreren Anordnungen aus vielen Fotosensoren mit elektrischer Ladungsspeicherung oder mit elektrischer Ladungsspeicherung und -Entladung ein Objektbild oder mehrere Objektbilder aufgenommen werden, die über eine optische Abbildungsvorrichtung ausgebildet sind, daß danach die Ausgangssignale der jeweiligen Fotosensoren zeitlich aufeinanderfolgend abgenommen werden, um das durch sie aufgenommene Bild bzw. die durch sie aufgenommenen Bilder auf elektrische Weise abzufragen, und daß dann das Ausgangssignal bzw. die Ausgangssignale bei dieser Abfrage in geeigneter Weise verarbeitet wird bzw. verarbeitet werden.
Bei einer bekannten Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung bildet ein Abbildungsobjektiv ein Bild eines Objekts auf einem fotoelektrischen Wandlerelement aus, das sein Ausgangssignal (Innenwiderstandswert) entsprechend der Bildschärfe verändert, und die genaue Scharfeinstellung wird im Zuge des Bewegens des Objektivs entlang der optischen Achse desselben dann erzielt, wenn das Ausgangssignal (der Innenwiderstandswert) des fotoelektrischen Wandlerelements seinen Extremwert erreicht hat.
Bei einer weiteren bekannten Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung werden über ein optisches Entfernungsmeßsystem zwei Bilder eines Objekts auf jeweils unterschiedliche fotoelektrische Wandlerelemente unter einer dem Abstand zu dem Objekt entsprechenden scheinbaren Parallaxe ausgebildet und die genaue Scharfeinstellung im Zuge der Verschiebung eines Bildes zu dem anderen hin in Über einstimmung mit dem Scharfeinstellungsvorgang eines Objektivs wird dann erreicht, wenn die Ausgangssignale (Innenwiderstandswerte) der beiden Wandlerelemente miteinander übereinstimmen, d. h., wenn die Lagen der beiden Bilder miteinander übereinstimmen.
Inzwischen hat die schnelle Entwicklung der Halbleitertechnologie Fotosensorenanordnungen wie Fotodiodenanordnungen (MOS-Bildsensoren), Ladungstransportschaltungen (CCD), Eimerkettenschaltungen (BBD) und dergleichen zu verhältnismäßig niedrigen Preisen im Handel erhältlich gemacht. Eine Fotosensorenanordnung ist aus vielen Fotosensoren mit elektrischer Ladungs-Speicherung oder elektrischer Ladungs-Speicherung-Entladung zusammengesetzt. Die Ausgangssignale aus einem jeden dieser Fotosensoren können aufeinanderfolgend seriell dadurch abgenommen werden, daß ein Startimpuls und Abfrageimpulse über eine Treiberschaltung angelegt werden. Demgemäß kann unter Verwendung einer derartigen Fotosensorenanordnung durch rein elektrische Abtastung bzw. Abfrage eines mittels einer Abbildungslinse abgebildeten Objektbilds ein dem Objektbild genau entsprechendes Video- oder Bildsignal erzielt werden, so daß dadurch die Scharfeinstellungs-Ermittlung mit höherer Genauigkeit bewerkstelligt werden kann.
Im hinblick auf diese vorteilhafte Funktion einer Fotosensorenanordnung wurden daher vielerlei Versuche unternommen, eine derartige Fotosensorenanordnung für die Scharfeinstellungsermittlung zu verwenden.
Beispielsweise wurde als Verbesserung gegenüber der ersteren der beiden vorgenannten bekannten Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtungen in der DE-OS 2514230 eine Vorrichtung vorgeschlagen. Bei dieser Vorrichtung wird mittels eines Abbildungsobjektivs ein Bild eines Objekts auf einer Flächen-Fotosensorenanordnung (Matrix-Sensorenanordnung) ausgebildet, wobei die Ausgangssignale der Fotosensoren in zeitlicher Aufeinanderfolge abgenommen werden und dann mittels eines Analog-Digital-Umsetzers nacheinander in digitale Werte umgesetzt werden. Danach wird mittels eines Subtrahierers der Unterschied zwischen den digitalen umgesetzten Ausgangssignalen eines Paars von Sensoren als Absolutwert ermittelt, die in der Anordnung einander benachbart sind.
Die auf diese Weise erzielten Differenzsignale aus allen Sensoren in der Sensorenanordnung werden bei einem Abtast-oder Abfragevorgang mittels eines Akkumulators gesammelt und die Sammelergebnisse werden als Information über die Bildschärfe verwendet.
Als Beispiel einer Verbesserung gegenüber der letzteren der beiden vorstehend angeführten bekannten Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtungen ist in der DE-AS 2364603 eine Vorrichtung vorgeschlagen. Bei dieser Vorrichtung werden über ein optisches Entfernungsmeßsystem zwei Bilder eines Objekts mit einer dem Abstand zum Objekt entsprechenden scheinbaren Parallaxe ausgebildet und jeweils von verschiedenen Fotosensorenanordnungen empfangen. Unter diesen Umständen wird das Ausgangssignal eines jeden Sensors mittels einer Zeitfolgesteuervorrichtung gleichzeitig auf zeitlich serielle Weise abgenommen. Nachdem diese Ausgangssignale mit Hilfe einer Abfrage/Halte-Schaltung abgefragt und gespeichert sind, werden sie mittels eines Tiefpaßfilters in Xurvenformsignale umgewandelt. Danach wird der Phasenunterschied zwischen den Ausgangssignalen dieser Fotosensorenanordnungen mit Hilfe eines Phasendiskriminators ermittelt.
Mit dem Ausgangssignal des Phasendiskriminators wird ein Motor für die Verschiebung des Objektivs entlang seiner optischen Achse betrieben. Danach wird im Ansprechen auf die Verschiebung eines der beiden Bilder zu dem anderen hin verschoben und auf diese Weise eine genaue Scharfeinstellung dann erzielt, wenn die Phasendifferenz zwischen den Kurvenformsignalen aus den beiden Sensorenanordnungen zu Null wird, d. h., wenn die Lagen der Bilder relativ zueinander miteinander übereinstimmen.
Hierbei ist im Hinblick auf die Eigenschaften der die Fotosensorenanordnungen bildenden Fotosensoren bei der Anwendung der Fotosensoren folgendes zu beachten: Von den vorstehend angeführten Fotosensorenanordnungen sind beispiel weise die Ladungstransportschaltungen oder Eimerkettenschaltungen aus Foto sensoren mit elektrischer Ladungs-Speicherung gebildet, wobei bei Beleuchtung eines Fotosensors mit elektrischer Ladungs-Speicherung, in welchem durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden eine elektrische Verarmungsschicht oder Sperrschicht ausgebildet ist, eine zur Menge des Einfalllichts (Lichtstärke x Zeit) proportionale elektrische Ladung in der Verarmungsschicht mit einer Geschwindigkeit gespeichert wird, die der Stärke des Einfallichts proportional ist.
Auf diese Weise wird allgemein als Bildelementsignal die gespeicherte elektrische Ladung entsprechend der Menge des Einfallichts verwendet, das innerhalb der Zeit von der Entladung der elektrischen Ladung bis zur erneuten Entladung der Ladung zum Zeitpunkt der nächsten Abtastung integriert ist. (Die vorgenannte Zeit wird daher als elektrische Ladungs-Speicherungszeit des jeweiligen Fotosensors bezeichnet.) Hierbei ist die Menge der in einem Fotosensor speicherbaren elektrischen Ladung, nämlich die Sättigung bei der speicherbaren elektrischen Ladung im voraus bekanntermaßen in der Weise festgelegt, daß die den Sättigungspegel überschreitende elektrische Ladung aus dem Fotosensor in die Verarmungsschicht eines weiteren Fotosensors gelangt. Dies wird als sog. Überstrahlungserscheinung bezeichnet, bei deren Auftreten kein angemessenes bzw. entsprechendes Bildelementsignal mehr erzielbar ist.
Wenn ferner die in dem Fotosensor gespeicherte Menge elektrischer Ladung sehr gering ist, wird das Signal/Störungs-Verhältnis des Dunkelstroms usw. beachtlich gering, so daß kein entsprechendes Bildelementsignal erzielbar ist.
Wenn andererseits beispielsweise eine Selbstabtastungs-Fotodiodenanordnung in elektrischem Ladungsspeicherbetrieb verwendet wird, entlädt eine jede der die Anordnung bildenden Fotodioden die Ladung proportional zur Menge des Einfalllichts in einer der Stärke des Einfallichts entsprechenden Geschwindigkeit, so daß die gespeicherte Ladung verringert wird, wenn die Anordnung nach Aufladung der Kapazität des pn-Ubergangs bis zur Sättigung der Beleuchtung ausgesetzt wird. (In diesem Fall dient nämlich die Fotodiode als Fotosensor mit Ladungsspeicherung und Entladung.) Allgemein wird zum Zeitpunkt des Abfragens nach erfolgter Aufladung bis zum Sättigungspegel die Ladung entsprechend der integrierten Menge des Lichts entladen, das während der Zeit bis zur erneuten Aufladung bis zur Sättigung einfällt, wobei die Aufladung in der Weise erfolgt, daß der zum Kompensieren der bei der vorhergehenden Entladung entladenen Ladung verwendete Ladestrom als Bildelementsignal dient. (Das heißt, die vorstehend genannte Zeit wird als Ladungs-Entladezeit einer jeweiligen Diode gewertet bzw. bezeichnet.) Dabei liegt die Kapazität einer jeden Fotodiode im voraus fest, so daß beispielsweise dann, wenn die integrierte Menge des auf die Fotodiode einfallenden Lichts den Wert der entsprechend der Kapazität der Fotodiode festgelegten integrierten Lichtmenge übersteigt, die bis zur Sättigung der Kapazität gespeicherte Ladung gänzlich entladen wird, so daß dadurch keine weitere Entladung mehr erfolgt. Das heißt, der Strom für die nächste Ladung entspricht der Kapazität der Fotodiode und nicht mehr der integrierten Menge des auf die Fotodiode einfallenden Lichts, so daß daher der Strom nicht als Bildelementsignal geeignet ist.
Wenn ferner die aus der Fotcdiode entladene Ladung sehr gering ist, ist auch der Ladestrom sehr klein, so daß dadurch das Signal/Störungs-Verhältnis für den Dunkelstrom und so weiter sehr gering ist und kein geeignetes Bildelementsignal erzielbar ist.
Folglich ist es im Falle der Anwendung einer Fotosensorenanordnung aus dieser Art Fotosensoren mit elektrischer Ladungs-Speicherung oder elektrischer Ladungs-Speicherung und Entladung bei der Scharfeistell-Ermittlungsvorrichtung notwendig, die auf den Fotosensor auftreffende Lichtmenge in geeigneter Weise entsprechend der Objekthelligkeit so einzustellen, daß trotz einer Änderung der Objekthelligkeit das Signal/Störungs-Verhältnis hoch wird, d. h. immer ein angemessenes Bildelementsignal erzielbar ist, wobei die in einen jeweiligen Fotosensor einzuspeichernde Ladung oder die aus einem jeweiligen Fotosensor zu entladende Ladung nicht den Grenzwert erreicht. Auf andere Weise kann mittels dieser Art von Fotosensorenanordnungen keine Scharfeinstellungsermittlung hoher Genauigkeit erzielt werden.
Im Hinblick auf die vorstehend aufgeführten Probleme bei den herkömmlichen Vorrichtungen liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung zu schaffen, bei der eine Anordnung oder mehrere Anordnungen aus vielen Foto sensoren mit elektrischer Ladungs-Speicherung oder mit elektrischer Ladungs-Speicherung und Entladung verwendet werden und die immer ein fehlerfreies Video- bzw. Bildsignal des Bilds unabhängig von einer Veränderung der Objekthelligkeit ergibt, so daß die Scharfeinstellungsermittlung fehlerfrei mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
Dabei soll mit der Erfindung eine Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung geschaffen werden, bei der eine derartige Fotosensorenanordnung oder derartige Fotosensorenanordnungen verwendet sind und bei der ein Bild abgetastet wird, während automatisch die in einem jeweiligen Fotosensor gespeicherte oder aus diesem entladene elektrische Ladungsmenge so eingestellt wird, daß sie insbesondere im Falle eines sehr hellen Objekts nicht ihren Grenzwert übersteigt, so daß also für die Scharfeinstellungsermittlung immer ein fehlerfreies Bildsignal erzielt werden kann.
Ferner soll mit der Erfindung eine Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung in Anwendung einer derartigen Fotosensorenanordnung bzw. derartiger Fotosensorenanordnungen geschaffen werden, bei der ein fehlerfreies Video- bzw.
Bildsignal des Bilds unabhängig von Veränderungen der Objekthelligkeit dadurch sichergestellt wird, daß auf automatische Weise entsprechend der Objekthelligkeit die von einem jeweiligen Fotosensor in der Fotosensorenanordnung oder den Fotosensorenanordnungen aufgenommene Lichtmenge eingeregelt wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Speicherzeit oder die Entladezeit für die elektrische Ladung bei einem jeweiligen Fotosensor in der Fotosensorenanordnung oder den Fotosensorenanordnungen automatisch entsprechend der Objekthelligkeit eingeregelt wird, wodurch die von einem jeweiligen Fotosensor aufgenommene Lichtmenge in der Weise eingestellt wird, daß für eine Scharfeinstellungsermittlung mit hoher Genauigkeit immer ein fehlerfreies Video-Signal des Bilds unabhängig von Veränderungen der Objekthelligkeit erzielt werden kann. Der hier verwendete Ausdruck "Speicherzeit oder Entladezeit für die elektrische Ladung" bedeutet gemäß der vorstehenden Ausführungen eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt der Entladung oder Speicherung der elektrischen Ladung an bis zu dem Zeitpunkt, an dem die elektrische Ladung wieder entladen oder gespeichert wird, und kann auch als die Zeitdauer des Lichtempfangs mittels eines jeweiligen Fotosensors betrachtet werden. Dementsprechend wird die Speicherzeit oder Entladezeit für die elektrische Ladung automatisch dadurch eingestellt, daß sie für ein helles Objekt verkürzt und für ein dunkles Objekt verlängert wird, so daß die Menge des mittels eines jeweiligen Fotosensors aufgenommenen Lichts automatisch entsprechend der Objekthelligkeit eingestellt wird. Im Vergleich zu einem Verfahren beispielsweise der direkten Einstellung der Menge des durch einen jeweiligen Fotosensor aufgenommenen Lichts über mechanische Vorrichtungen wie eine Blende ist das bei der Erfindung angewandte Verfahren sehr vorteilhaft, da die Menge des von einem jeweiligen Fotosensor aufgenommenen Lichts auf rein elektrische Weise genauer eingestellt werden kann, wobei auf diese Weise eine komplizierte mechanische Anordnung weggelassen werden kann.
Ferner soll mit der Erfindung eine Schaltungsanordnung angegeben werden, die entsprechend der Objekthelligkeit eine automatische Einstellung der Speicher zeit oder Entlade- zeit für die elektrische Ladung bei einem jeweiligen Fotosensor durchführt.
Bei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen der Erfindung im Hinblick auf diese Aufgabe wird die elektrische Ladungs-Speicherzeit oder -Entladezeit der Fotosensoren dadurch eingestellt, daß entsprechend der Objekthelligkeit die Abfrage-Wiederkehrzeit bei der Abtastung eines Bilds über die Fotosensorenanordnung oder Fotosensorenanordnungen automatisch verändert wird. Für die Ansteuerung der Fotosensorenanordnung sind sowohl Startimpulse als auch Abfrageimpulse notwendig. Die Startimpulse werden zum Einleiten des Abfragevorgangs angelegt. Darauffolgend wird beim Anlegen der Abfrageimpulse ein jeder Fotosensor aufeinanderfolgend mittels eines entsprechenden Abfrageimpulses in elektrischer Weise angesteuert. Demnach entspricht das Intervall des Startimpuls-Erzeugungszyklus genau einer Abfrage-Wiederkehrdauer, während die elektrische Ladungs-Speicherzeit oder -Entladezeit eines jeweiligen Fotosensors in der Fotosensorenanordnung von der Abfrage-Wiederkehrdauer abhängt. In diesem Fall wird nach der Erzeugung eines Startirapulses die Anzahl von den Abfrageimpulsen entsprechenden, mittels eines Oszillators erzeugten Taktsignalen gezählt. Wenn der Zählwert einen bestimmten Einstellwert erreicht, der natürlich ein Wert ist, der ausreichend größer als die Anzahl der in der Fotosensorenanordnung enthaltenen Fotosensoren ist, wird ein weiterer Startimpuls zur Einleitung des nächsten Abfragevorgangs erzeugt. Wenn folglich beispielsweise die Frequenz der Taktsignale aus dem Oszillator, die die Frequenz der Abfrageimpulse bestimmt, entsprechend der Objekthelligkeit verändert wird, verändert dies das Intervall des Startimpuls-Generatorzyklus und daraufhin wird wiederum die Abfrage-Wiederkehrdauer so verändert, daß die elektrische Ladungs-Speicherzeit oder -Entladezeit der Fotosensoren entsprechend der Objekthelligkeit verändert wird.
Andererseits ist es auch möglich, das Startimpuls-Erzeugungszyklus-Intervall zu verändern, ohne die Frequenz der Taktsignale für die Erzeugung der Abfrageimpulse zu verändern. Gemäß den vorstehenden Ausführungen hat der Startimpuls-Erzeugungszyklus eine vorbestimmte Beziehung zu der Anzahl der zu erzeugenden Abfrageimpulse. Wenn das Objekt hell ist, wird der Zählwert für die Taktsignale aus dem Oszillator, der den während der Zeitdauer von der Erzeugung eines Startimpulses bis zur Erzeugung eines weiteren Startimpulses erzeugten Abfrageimpulsen entspricht, auf einen Einstellwert verschoben, der kleiner als der vorstehend angeführte Einstellwert ist, obgleich auch dieser kleinere Einstellwert ein Wert sein muß, der größer als die Anzahl der in der Fotosensorenanordnung enthaltenen Fotosensoren ist. In diesem Fall wird natürlich das Startimpuls-Erzeugungszyklus-Intervall bzw. die Abfrage-Wiederkehrdauer kürzer, so daß dadurch folglich die elektrische Ladungs-Speicherzeit oder -Entladezeit verkürzt wird.
Bei einem der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele für die Erfindung ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, bei der die Frequenz der Abfrageimpulse und der Startimpuls-Erzeugungszyklus unabhängig voneinander verändert werden.
Im Vergleich mit anderen Anordnungen zur Veränderung entweder nur der Frequenz der Abfrageimpulse oder nur des Startimpuls-Erzeugungszyklus ist diese Anordnung insofern vorteilhafter, als sie eine feinere Einstellung der vorstehend genannten elektrischen Ladungs-Speicherzeit oder -Entladezeit zuläßt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1A ist eine schematische Darstellung des Grundaufbaus einer Ladungstransport- bzw.
Ladungstransportspeicherschaltung als Beispiel für eine bei der Ermittlungsvorrichtung verwendbare Fotosensorenanordnung mit elektrischer Ladungs-Speicherung.
Fig. 1B ist ein Signalkurvenformdiagramm, das Kurvenformen von Ansteuerungssignalen der in Fig. 1A gezeigten Ladungstransportspeicherschaltung (CCD) und Kurvenformen eines aus dieser erzielten Video- bzw.
Bildsignals zeigt.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Zusammenhangs zwischen einem Objekt und einem Objektbild, das über eine Linse bzw.
ein Objektiv auf einem Schirm ausgebildet ist.
Fig. 3A zeigt bei dem in Fig. 2 gezeigten Abbildungssystem den Zustand eines auf dem Schirm ausgebildeten Bilds, wenn das Objekt nicht genau scharf eingestellt bzw. fokussiert ist.
Fig. 3B ist eine graphische Darstellung eines durch elektrische Abtastung des in Fig. 3A gezeigten Bilds beispielsweise unter Verwendung der Ladungstransportspeicherschaltung nach Fig. 1A erzielten Bildsignals.
Fig. 4A zeigt bei dem Abbildungssystem nach Fig. 2 den Zustand eines auf dem Schirm ausgebildeten Bilds, wenn das Objektiv genau scharf gestellt bzw. fokussiert ist.
Fig. 4B ist eine graphische Darstellung eines durch elektrische Abtastung des in Fig. 4A gezeigten Bilds unter Anwendung beispielsweise der Ladungstransportspeicherschaltung nach Fig. 1A erzielten Bildsignals.
Fig. 5A ist ein Schaltbild, das ein lin Prinzip auf den Fig. 2 bis 4 beruhendes Ausführungsbeispiel für die Ermittlungsvorrichtung und insbesondere die elektrische Schaltungsanordnung bei dem Ausführungsbeispiel zeigt.
Fig. 5B ist ein Kurvenformdiagramm, das die Kurvenformen bei Betrieb der Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung nach Fig. 5A erzielter Ausgangssignale jeweiliger Schaltungsblöcke zeigt.
Fig. 6A ist ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer automatischen Abfrage-Steuerschaltung, die bei der Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung als ein wesentlicher Bestandteil verwendet ist.
Fig. 6B ist ein Kurvenformdiagramm von Kurvenformen von Ausgangssignalen, die aus jeweiligen Schaltungsblöcken in der Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung und der automatischen Abfrage-Steuerschaltung nach Fig. 6A bei Betrieb der Ermittlungsvorrichtung erzeugt werden.
Fig. 7 ist ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der automatischen Abfrage-Steuerschaltung.
Fig. 8 ist ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der automatischen Abfrage-Steuerschaltung.
Fig. 9A ist ein Schaltbild einer Ausführungsform einer automatischen Rücksetzschaltung, die zum automatischen Rücksetzen der in Fig. 6A oder 7 gezeigten automatischen Abfrage-Steuerschaltung vorgesehen ist.
Fig. 9B ist ein Kurvenformdiagramm von Kurvenformen von Ausgangssignalen, die von jeweiligen Schaltungsblöcken in der Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtunq und der in Fig. 9A gezeigten automatischen Rücks etz schaltung erzeugt werden, wenn die Ermittlungsvorrichtung in Betrieb ist.
Fig. 10A ist ein Schaltbild einer vierten Ausführungsform der automatischen Abfrage-Steuerschaltung.
Fig. 1OB ist ein Kurvenformdiagramm von Kurvenformen von Ausgangssignalen, die aus jeweiligen Schaltungsblöcken in der Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung, der in Fig. lOA gezeigten automatischen Abfrage-Steuerschaltung und der automatischen Rücksetzschaltung erzeugt werden, wenn die Ermittlungsvorrichtung in Betrieb ist.
Fig. 11 ist ein Schaltbild einer fünften Ausführungsform der automatischen Abfrage-Steuerschaltung, bei dem die in Fig. 6A gezeigte Steuerschaltung mit der in Fig. 10A gezeigten Steuerschaltung kombiniert ist, um eine Steuerung in feiner geteilte Stufen zu ermöglichen.
Fig. 12A ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung bei der Anwendung an einer sog. Entfernungsmesser-Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung und zeigt insbesondere die Grundanordnung des optischen Systems derselben.
Fig. 12B ist ein Schaltbild des elektrischen Schaltungsaufbaus der in Fig. 12A gezeigten Entfernungsmesser-Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung.
Fig. 12C ist ein Kurvenformdiagramm von Kurvenformen von Ausgangssignalen, die von jeweiligen Schaltungsblöcken in dieser Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung beim Betrieb derselben erzeugt werden.
Anhand der Figuren 1A und 1B werden der Grundaufbau und das Funktionsprinzip einer Ladungstransportspeicherschaltung (CCD, die nachstehend abgekürzt als Ladungstransportschaltung bezeichnet wird) als typisches Beispiel von Fotosensorenanordnungen mit elektrischer Ladungsspeicherung beschrieben, die bei der Ermittlungsvorrichtung praktisch anwendbar sind.
Die Ladungstransportschaltung ist eine MOS-Kondensator-Halbleiter-Vorrichtung, die hauptsächlich aus Elektroden aus Aluminium o. dgl. zusammengesetzt ist, die über einen aus SiO2 oder dergleichen bestehenden Isolator auf einer Halbleiter-Grundplatte aus Si aufgereiht sind, und die dadurch elektrische Ladung speichert, daß Licht auf ihre Verarmungsschicht aufgebracht wird, die erzeugt wird, wenn den Elektroden eine Spannung zugeführt wird. Danach wird ein elektrisches Feld durch Anlegen unterschiedlicher Spannungen an die anderen Elektroden so angelegt, daß die gespeicherte Ladung bewegt wird. Die Ladungstransportschaltung führt kombiniert die Funktionen des Speicherns elektrischer Ladung im Ansprechen auf Licht, d. h. eine lichtelektrische Wandlerfunktion, und der Übertragung bzw. des Transports der gespeicherten elektrischen Ladung, d. h. eine Selbstabtastfunktion aus. Die Ladungstransportschaltung ist nicht nur zur Ermittlung der Helligkeit eines Bilds in zeitlicher Aufeinanderfolge durch ihre Anordnung zu einer aufgereihten Form geeignet, sondern auch zu einer nachfolgenden Ermittlung der Schattierungsverteilung in einem Bild.
In der Fig. 1A bezeichnet 1 die Ladungstransportschaltung bzw. Ladungstransportspeicherschaltung in ihrer Gesamtheit; 2 bezeichnet einen Fotosensorenteil der Ladungstransportschaltung aus n Sensoren 21 bis 2n 3 und 3' bezeichnen Ubertragungsschaltglieder, die an beiden Seiten des Fotosensorenteils angeordnet sind und die dazu dienen, die in dem Fotosensorenteil 2 gespeicherten elektrischen Ladungen zu Übertragungsbereichen 5 und 5' zu übertragen, wenn über Eingangsanschlüsse 4 bzw. 4' Steuersignale oder Schaltsignale (Startimpulse (a) und (b) nach Fig. 1B) zugeführt werden.
Wenn Übertragungssignale (Abfrageimpulse (c) und (d) nach Fig.lB) Eingangsanschlüssen 6, 6', 7 und 7' der Ubertragungsabschnitte 5 und 5' zugeführt werden, werden die elektrischen Ladungen in den Ubertragungsabschnitten 5 und 5' fortschreitend zu deren Ausgangsseite hin transportiert. Auf diese Weise werden die elektrischen Ladungen der Sensoren fortschreitend einem Ausgabeabschnitt 8 zugeführt, wobei die elektrische Ladung eines näher an der Ausgabeseite liegenden Sensors zuerst zugeführt wird und diejenige eines weiter von der Ausgabeseite abliegenden Sensors später zugeführt wird. Diese elek- trische Ladungen werden daher als zeitlich serielles Signal (gemäß der Darstellung bei (e) in Fig. 1B) aus einem an den Ausgabeabschnitt 8 angeschlossenen Ausgabeanschluß 9 abgegeben. Zur Durchführung der fortschreitenden aufeinanderfolgenden Ubertragung der elektrischen Ladungen zu der Ausgabeseite hin muß in jedem dieser Übertragungsabschnitte 5 und 5' ein Abschnitt ohne elektrische Ladung zwischen einer Stufe und einer weiteren Stufe angeordnet werden. Zu diesem Zweck werden die Signale des Fotosensorenteils 2 in zwei Kanäle aufgeteilt, um die Signale mit ungerader Nummer getrennt von denjenigen mit gerader Nummer zu übertragen, und danach an dem Ausgabeabschnitt 8 kombiniert.
Die Schaltsignale (Startimpulse) und die Ubertragungssignale (Abfrageimpulse), die zur Ansteuerung der Ladungstransportschaltung 1 notwendig sind, und die durch die Übertragungssignale erzielten, zeitlich aufgereihten Ausgangssignale der Ladungstransportschaltung 1 sind in Fig. 1B gezeigt. In der Fig. 1B stellen (a) und (b) jeweils die Schaltsignale (Startimpulse) dar, die den Eingangsanschlüssen 4 und 4' der Übertragungsschaltglieder 3 und 3' zugeführt werden, während (c) und (d) die Übertragungssignale (Abfrageimpulse) darstellen, die von den Eingangsanschlüssen 6, 7, 6' und 7' den Übertragungsabschnitten 5 bzw. 5' zugeführt werden.
Demnach entsprechen Signale gleicher Intervalle, die während der Übertragungsperiode der Übertragungssignale erzeugt werden, den Taktsignalen aus einem Oszillator. Ferner wird nach der Erzeugung eines Schaltsignals die Anzahl der Taktsignale des Oszillators gezählt, die den Übertragungssignalen entsprechen, und das nächste Schaltsignal wird erzeugt, wenn der Zählwert den vorbestimmten Wert erreicht, der größer als die Anzahl n der Sensoren 21 bis 2 in dem Fotosensorenteil 2 n ist. Demnach ist die Lichtempfangszeit oder Lichtaufnahmezeit, d. h. die elektrische Ladungs-Speicherzeit der Sensoren 21 bis 2n an dem Fotosensorenteil 2 fest abhängig von der Abfrage-Wiederkehrzeitdauer, die dem zyklischen Intervall entspricht, mit dem die Schaltsignale (a) und (b) erzeugt werden. Andererseits hängt der Erzeugungszyklus der Schaltsignale (a) und (b) von der Frequenz der mittels des Oszillators erzeugten Taktsignale ab.
Die Kurvenform (e) zeigt ein zeitlich serielles bzw.
Zeitfolgesignal, das über den Ausgabeabschnitt 8 erzeugt wird. Das Zeitfolgesignal (e) ist ein zusammengesetztes Signal aus elektrischen Ladungen, die mittels der Ubertragungssignale (c) und (d) übertragen und von den näher an der Ausgangsseite angeordneten Sensoren ab in den Ausgabeabschnitt 8 eingespeist werden.
Wenn folglich unter Ausbildung eines Bildes eines Objekts auf der Bildempfangsfläche der Ladungstransportschaltung 1 diese durch Einspeisen der Schaltsignale (a) und (b) und der Übertragungssignale (c) und (d) angesteuert wird, werden von der Ladungstransportschaltung 1 nacheinander Signale erzeugt, die jeweils der };elligkeit eines jeweiligen entsprechenden kleinen Bildabschnitts des Bildes entsprechen, und auf diese Weise durch Abtastung des Bildes Video- oder Bildsignale des Bilds erzielt.
Das Funktionsprinzip der Ladungstransportschaltung ist im Vorstehenden beschrieben. Eine Eimerkettenschaltung (BBD) arbeitet nahezu auf gleiche Weise wie die Ladungstransportschaltung (CCD). Im Falle einer Fotodiodenanordnung, die im Ladungs-Speicherbetrieb arbeitet, werden die vorgenannten Abfrageimpulse als Schiebeimpulse für ein Schieberegister verwendet, um damit eine stufenweise aufeinanderfolgende Verschiebung des Schieberegisters zu bewirken, so daß das Ausgangssignal einer jeweiligen Fotodiode in zeitlich serieller Weise mit einem Analogschalter abgenommen werden kann, der an die jeweilige Fotodiode angeschlossen ist und ein- und ausgeschaltet wird. Die Einzelheiten dieses Aufbaus sind in dem Datenkatalog der Firma Fairchild Co., "Self-canned Linear Photodiode Arrays, FPA 601/602", vom März 1971 beschrieben, während die Funktionsprinzipien desselben nachstehend erläutert werden. Es können daher unter Anwendung einer Eimerkettenschal tung oder einer derartigen Fotodiodenanordnung Bildsignale eines Bilds durch elektrische Abtastung bzw. Abfragung des Bilds auf nahezu die gleiche Weise wie im Falle der Ladungstransportschaltung (CCD) erzielt werden.
Bei der der vorstehenden Beschreibung entsprechenden Funktion der Fotosensorenanordnung wie der Ladungstransportschaltung, der Eimerkettenschaltung oder der Fotodiodenanordnung wird das Anwendungsprinzip der Fotosensorenanordnung für eine Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung, bei der beispielsweise die Scharfeinstellungsermittlung durch Ermitteln einer Veränderung der Schärfe eines Bilds erfolgt, im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 beschrieben.
In der Fig. 2, die den Zusammenhang zwischen einem Objekt und seinem mittels einer Linse oder einem Objektiv auf einem Schirm ausgebildeten Bild zeigt, bezeichnet 10 ein Objekt mit einem bestimmten Schattierungsinuster. Ein Abbildungs-Objektiv 11 wird zur Ausbildung eines Bilds 12 des Objekts 10 auf einem Schirm 13 verwendet. Wenn abhängig von der Lage des Abbildungs-Objektivs 11 das Bild 12 auf dem Schirm 13 außerhalb des Scharfeinstellungspunktes liegt, besteht gemäß der Darstellung in Fig. 3A ein Bereich mittlerer Helligkeit zwischen dem hellsten Bereich und dem dunkelsten Bereich in dem Bild auf dem Schirm 13. Wenn die Lage des Abbildungs-Objektivs auf seiner optischen Achse so eingestellt ist, daß eine Scharfeinstellung auf dem Schirm 13 erfolgt, wird an dem Schirm 13 gemäß der Darstellung in Fig. 4A ein scharfes Bild 12 mit einem Schattierungsinustar erzielt, das dem Schattierungsmuster des Objekts 10 entspricht.
Wenn daher unter Anordnung der vorstehend genannten Fotosensorenanordnung in der Lage des Schirms 13 das Bild auf elektrische Weise mit Hilfe der Fotosensorenanordnung abgetastet wird, wird das aus der Fotosensorenanordnung erzielte Bildausgangssignal zu dem in der Rechteck- oder Säulendarstellung (a) in Fig. 3B gezeigten, wenn das Bildmuster dem in Fig. 3A gezeigten entspricht. Danach wird durch Hindurchleiten des Bildausgangssignals über ein Tiefpaßfilter o. dgl. eine Signal-Spitzenhüllkurve gemäß der Darstellung durch die Kurve (b) in Fig. 3B erzielt.
Wenn andererseits das Muster des Bilds 12 dem in Fig. 4A gezeigten entspricht, wird das aus der Fotosensorenanordnung erzielte Bildausgangssignal zu dem durch die Säulendarstellung (a) in Fig. 4 gezeigten. Danach wird gleichfalls durch Hindurchführen des Bildausgangssignals durch eine Tiefpaßfilter o. dgl. eine Spitzenhüllkurve gemäß der Darstellung durch die Kurve (b) in Fig. 4B erzielt. Die in den Fig. 3B und 4B gezeigten Spitzenhüllkurven (b) werden dadurch erreicht, daß die Signale mittels eines Verstärkers verstärkt werden, nachdem sie über das Tiefpaßfilter geleitet wurden.
Wenn das Bild 12 auf der Fotosensorenanordnung scharf ausgebildet ist, ändert sich - wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 3B und 4B ersichtlich ist - das Bildausgangssignal (a) im Falle der Fig. 4B plötzlich an einer Grenze zwischen hellen und dunklen Musterteilbereichen. Wenn ein Spitzenhüllkurvensignal (b) des Bildausgangssignals (a) über eine Differenzierschaltung differenziert wird, erreicht folglich die Amplitude des Differenzierimpulses ihren Maximalwert, wenn das Bild 12 am schärfsten ist. Dann ist das mittels des Objektivs 11 auf dem Schirm 13 ausgebildete Bild 12 des Objekts 10 im Zustand schärfster Abbildung.
Nunmehr wird anhand der Fig. 5A und 5B ein Ausführungsbeispiel der Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung, das auf dem vorstehend angeführten Funktionsprinzip beruht, wie folgt beschrieben: In der Fig. 5A bezeichnet 14 ein Abbildungs-Objektiv, das entlang seiner optischen Achse 0 verstellbar ist; 15 bezeichnet eine Fotosensorenanordnung wie eine Ladungsträgerschaltung (CCD) oder dergleichen, die in einer Stellung zur Aufnahme eines mittels des Objektivs 14 ausgebildeten und auf der Anordnung fokussierten Bilds eines nicht gezeigten Objekts angebracht ist; 16 bezeichnet eine Treiberschaltung, die an Eingangsanschlüsse der Fotosensorenanordnung 15 angeschlossen ist und die mittels eines von außen zugeführten Taktsignals (Fig. 5B (a)) Startimpulse (Fig. 5B (b)) und Abfrageimpulse (Fig. 5B (c)) zur Ansteuerung der Sensorenanordnung 15 erzeugt. 17 bezeichnet eine Abfrage/Halte-Schaltung, die dafür vorgesehen ist, das Bildausgangssignal der Fotosensorenanordnung 15 in ein Signal (Fig. 5B (e)) mit 100 % Einschaltfaktor bzw. Tastverhältnis umzuwandeln, da das Bildausgangssignal ein impulsartiges Signal (Fig. 5B (d) oder Fig. 3B (a) bzw. 4B (a)) mit 25 bis 50 % Einschaltfaktor ist. Die Abfrage/ Halte-Schaltung 17 setzt das Bildausgangssignal aus der Sensorenanordnung in ein Signal mit 100 % Einschaltfaktor um und erzeugt das umgesetzte Signal als Ausgangssignal dadurch, daß sie im Ansprechen auf den die Fotosensorenanordnung ansteuernden Abfrageimpuls das Ausgangssignal eines jeweiligen Sensorelements der Fotosensorenanordnung 15 aufnimmt und das Ausgangssignal des betreffenden Sensorelements bis zur Zufuhr des nächsten Abfrageimpulses speichert. Ferner ist im Falle einer Fotosensorenanordnung, die aus einer Kombination von Fotodioden mit einer Ladungstransportspeicherschaltung gebildet ist, das aus einer derartigen Kombination erzielte Bildausgangssignal schon ein Signal mit 100 % Einschaltfaktor, so daß daher die Abfrage/Halte-Schaltung 17 weggelassen werden kann.
18 bezeichnet ein Tiefpaßfilter, das dazu vorgesehen ist, eine Spitzenhüllkurve gemäß der Darstellung in Fig. 5B (f) aus den Ausgangssignalen der Abfrage/Halte-Schaltung 17 zu erhalten; 19 bezeichnet einen Verstärker zur Verstärkung des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 18; 20 bezeichnet eine Differenzierschaltung, die dazu dient, durch Differenzieren des Ausgangssignals (Fig. 5B (g)) des Verstärkers 19 das Ausmaß der Bildschärfe zu ermitteln; 21 bezeichnet eine Spitzenwert-Halteschaltung, die nacheinander die Spitzenwerte der Ausgangssignale (Fig. 5B (h)) der Differenzierschaltung 20 speichert, wobei die Spitzenwerte mittels eines in der Spitzenwer t-Iialteschaltung 21 angebrachten Kondensators CO gespeichert werden. Das Tiefpaßfilter 18, der Verstärker 19, die Differenzierschaltung 20 und die Spitzenwert-Halteschaltung 21 haben gemäß der ins einzelne gehenden Darstellung in der Zeichnung bekannten Aufbau, so daß ihre ausführliche Beschreibung hier weggelassen werden kann.
22 ist ein Schalter, der als Analog-Schaltglied zum Löschen des mittels der Spitzenwert-Halteschaltung 21 gespeicherten Spitzenwerts (Fig. 5B (i)) dient. Der Schalter 22 ist an dem in der Spitzenwert-Halteschaltung 21 angeordneten Spitzenwert-Speicherkondensator CO angeschlossen und wird eingeschaltet, wenn an seinen Steueranschluß C ein Signal angelegt wird. Wenn der Schalter 22 eingeschaltet wird, wird die in dem Kondensator gespeicherte elektrische Ladung augenblicklich entladen, wodurch der mittels der Spitzenwert-Halteschaltung 21 gespeicherte Spitzenwert gelöscht wird. 23 bezeichnet ein Schieberegister, das zur Einstellung zeitlichen Steuerung für das Einschalten des Schalters 22 vorgesehen ist. Das Schieberegister 23 nimmt sowohl den Startimpuls als auch die Abfrageimpulse für die Ansteuerung der Fotosensorenanordnung 15 auf und erzeugt ein Steuersignal für das Einschalten des Schalters 22, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Abfrageimpulsen nach der Einspeisung eines Startimpulses zugeführt worden ist, d. h. nach einer bestimmten Zeitdauer a nach Erzeugung eines Startimpulses (s. Fig. 5B (i)). Somit wird nach einer mittels des Schieberegisters 23 verursachten Verzögerungs-Zeitdauer Z nach Erzeugung des Startimpulses (d. h. zu einem Zeitpunkt der Einleitung einer neuen Abtastung) im Ansprechen auf dieses Steuersignal der Schalter 22 eingeschaltet und an der Spitzenwert-Halteschaltung 21 der bis dahin darin eingespeicherte Spitzenwert gelöscht.
24 bezeichnet eine Abfrage/Halte-Schaltung für das Abfragen und Speichern des Ausgangssignals der vorgenannten Spitzenwert-Halteschaltung 21. Die Abfrage/Halte-Schaltung 24 ist so ausgelegt, daß sie das Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschaltung 21 aufnimmt und es bis zur Einspeisung des nächsten Startimpulses speichert. Demgemäß wird zum Zeitpunkt des Beginns eines jeweiligen Abfragevorgangs der Spitzenwert, der durch den vorhergehenden Abfragevorgang erzielt wurde und vor der Löschung mittels des Schalters 22 in der Spitzenwert-Halteschaltung 21 gespeichert wurde, in der Abfrage/Halte-Schaltung 24 abgefragt und gespeichert. 25 bezeichnet ein Meßwerk, das an den Ausgangsanschluß der Abfrage/Halte-Schaltung 24 angeschlossen ist, so daß durch die Auslenkung seines Zeigers 25a der Fokussierzustand des Objektivs 14 hinsichtlich des Objekts angezeigt wird.
26 bezeichnet eine automatische Abfrage-Steuerschaltung, die einen wesentlichen Teil der mittels der Ermittlungsvorrichtung herbeigeführten Verbesserung darstellt. Die automatische Abfrage-Steuerschaltung 26 erfaßt das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 und dient zur Veränderung der Abfrage-Wiederkehr-Dauer, wenn das Ausgangssignal irgendeines der Fotosensorelemente der Fotosensorenanordnung 1Seinen voreingestellten Pegel überschreitet, der geringfügig niedriger als der Sättigungspegel der Fotosensorenelemente ist. Dadurch wird damit die wirksame Lichtaufnahmezeit eines jeden Fotosensorelements in der Fotosensorenanordnung 15, d. h. die der vorstehenden Beschreibung entsprechende elektrische Ladungs-Speicherzeit verkürzt, um zu verhindern, daß die in den Fotosensorelementen gespeicherte elektrische Ladung in einen Sättigungszustand gelangt; auf diese Weise können immer adäquate bzw.
entsprechende Bildausgangssignale erzielt werden. Weitere Einzelheiten dieser Funktion werden im Zuge der Beschreibung weiterer Ausführungsbeispiele der Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung erläutert. 26a bezeichnet einen Rücksetzanschluß. Wenn über diesen Rücksetzanschluß 26a ein Rücksetzsignal eingespeist wird, wird die automatische Abfrage-Steuerschaltung 26 in ihren ursprünglichen Zustand rückgesetzt.
Wenn bei der gemäß der vorstehenden Beschreibung aufgebauten Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung unter Aufnahme eines gemäß der Zeichnung mittels des Objektivs 14 ausgebildeten Objektbilds durch die Fotosensorenanordnung 15 aus der automatischen Abfrage-Steuerschaltung 26 Taktsignale einer voreingestellten Frequenz gemäß der Darstellung durch (a) in Fig. 5B der Treiberschaltung 16 zugeführt werden, erzeugt diese Startimpulse bzw. Abfrageimpulse gemäß der Darstellung durch (b) und (c) ind Fig. 5B und führt sie der Fotosensorenanordnung 15 zu. Daraufhin gibt die Fotosensorenanordnung 15 im Ansprechen auf jeweilige Abfrage-Impulse die in einem jeweiligen Fotosensorenelement gespeicherte elektrische Ladung nacheinander in zeitlicher Aufeinanderfolge ab. Die Abfrage/ Halte-Schaltung 17 spricht dann auf einen jeweiligen Abfrageimpuls in der Weise an, daß sie das Ausgangssignal eines jeweiligen Fotosensorenelements aufnimmt und es bis zur Einspeisung des nächsten Abfrageimpulses speichert. Auf diese Weise wird das Bildausgangssignal gemäß der Darstellung durch (d) in Fig. 5B in ein Signal mit 100 % Einschaltfaktor gemäß der Darstellung durch (e) in Fig. 5B umgesetzt. Das umgesetzte Signal wird dann dem Tiefpaßfilter 18 zugeführt. Nach Aufnahme des Signals aus der Abfrage/Halte-Schaltung i7 wird mittels des Tiefpaßfilters 18 die Spitzenhüllkurve des Signals gemäß der Darstellung in Fig. 5B (f) erhalten.
Die Spitzenwerthüllkurve wird mittels des Verstärkers 19 entsprechend der Darstellung in Fig. 5B (g) verstärkt und dann der Differenzierschaltung 20 zur Ermittlung der Bildschärfe zugeführt. Die Differenzierschaltung 20 erzeugt daraufhin ein Ausgangssignal, das gemäß der Darstellung in Fig. 5B (h) eine plötzliche Veränderung vom Positiven zum Negativen zu einem Zeitpunkt erfährt, an dem die Richtung des Ausgangssignals des Verstärkers 19 wechselt; die Amplitude des Signals der Differenzierschaltung 20 entspricht dabei dem Ausmaß der Bildschärfe. Der Spitzenwert des Ausgangssignals der Differenzierschaltung 20 wird mittels des Kondensators CO in der Spitzenwert-Halteschaltung 21 gespeichert. Daraus ergibt sich daher das Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschaltung 21 gemäß der Darstellung in Fig.
5B (i). Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird ein erster Abfragevorgang abgeschlossen. Zum Abschluß des Abfragevorgangs ist jedoch der mittels der Spitzenwert-Halteschaltung 21 gespeicherte Wert noch nicht von der Abfrage/Halte-Schaltung 24 aufgenommen worden. Das Ausgangssignal der Abfrage/ Halte-Schaltung 24 ist daher gleich Null, so daß der Zeiger 25a des Meßwerks 25 auf den Nullpunkt zeigt.
Wenn zu Beginn des nächsten Abfragevorgangs von der Treiberschaltung 16 ein Startimpuls erzeugt wird, spricht die Abfrage/Halte-Schaltung 24 darauf dadurch an, daß sie den Speicherwert aus dem vorhergehenden Abfragevorgang aufnimmt, so daß dadurch das Ausgangssignal der Abfrage/Halte-Schaltung 24 zu dem in Fig. 5B (j) gezeigten wird. Im Ansprechen auf dieses Ausgangssignal beginnt eine Auslenkung des Zeigers 25a, so daß dieser schließlich das Ausmaß der Bildschärfe an der Fotosensorenanordnung 15 anzeigt.
Andererseits erzeugt nach der Erzeugung des vorstehend genannten Startimpulses das Schieberegister 23 ein Steuersignal und führt es dem Schalter 22 zu, nachdem eine bestimmte Verzögerungszeitdauer a abgelaufen ist. Daraufhin schaltet im Ansprechen auf das Steuersignal der Schalter 22 ein, wodurch der Kondensator CO entladen wird und der Speicherwert der Spitzenwert-Halteschaltung 21 gelöscht wird (s. Fig. 5B (i)).
Auf diese Weise wird für jede Abtastung das Bildausgangssignal der Fotosensorenanordnung 15 verarbeitet. Das Ausmaß der Bildschärfe an der Fotosensorenanordnung 15 wird mittels des Meßwerks 25 jedesmal bei Vollendung einer Abtastung bzw. Abfrage angezeigt. Wenn bei der Wiederholung dieses Abfragevorgangs das Objektiv 14, das in einer durch die ausgezogene Linie in Fig. 5A gezeigten Lage außerhalb der Scharfeiristellung gestanden hat, in Richtung des Pfeils A zu einer Scharfeinstellungs-Lage gemäß der Darstellung durch die gestrichelten Linien in Fig. 5A verschoben wird, wird die Bildschärfe allmählich verbessert. Dies wiederum bewirkt, daß das Bildausgangssignal der Fotosensorenanordnung 15 allmählich ansteigt. Daraufhin wird das Ausgangssignal der Abfrage/Halte-Schaltung 24 gleichfalls allmählich größer und der Zeiger 25a des Meßwerks 25 zeigt einen größeren Ausschlag. Daher kann das schärfste Bild an der Fotosensorenanordnung 15 dadurch erzielt werden, daß das Objektiv 14 entlang seiner optischen Achse 0 unter Überwachung der Auslenkung des Zeigers 25a verschoben wird 13nd in eine Lage gestellt wird,bei der der Zeiger 25a des 21eJewerks 25 den maximalen Ausschlag hat. Damit wird das Objektiv 14 in seine Scharfeinstellungs-Lage eingestellt.
Die vorstehende Beschreibung betrifft die Funktion der Ermittlungsvorrichtung unter normalen Bedingungen. Wie jedoch schon ausgeführt wurde, besteht bei einer elektrischen Ladungs-Speicher-Fotosensorenanordnung eine Begrenzung hinsichtlich der Menge der in einem die Fotosensorenanordnung bildenden jeweiligen Fotosensorenelement speicherbaren elektrischen Ladung, wobei eine derartige Beschränkung bzw.
ein derartiger Sättigungspegel der elektrischen Ladung im voraus festliegt. Wenn ein derartiger Sättigungspegel überschritten wird, fließt der Überschuß an elektriwcher Ladung eines Fotosensorenelements ab und wird in ein weiteres Element versetzt, so daß die sog. Überstrahlungserscheinung auftritt, die es bekanntermaßen schwer möglich macht, ein adäquates Bildsignal zu erhalten.
Daher pflegt auch im Falle der vorstehend beschriebenen Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung bei fester Eins tellung der elektrischen Ladungs-Speicherzeit eines jeweiligen Fotosensorenelements die Überstrahlungserscheinung aufzutreten, die es unmöglich macht, eine genaue Scharfeinstellungsermittlung durchzuführen, wenn die Ermittlungsvorrichtung an einem hellen Objekt angewandt wird.
Andererseits hängt gemäß der vorstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Fig. 1A und 1B die elektrische Ladungs-Speicherzeit eines jeweiligen Fotosensorenelements von der Abfrage-Wiederkehrdauer ab, die gemäß der Darstellung in Fig. 5B (b) dem Startimpuls-Erzeugungszyklus-Intervall entspricht. Dabei hängt der Startimpuls-Erzeugungszyklus von der Frequenz der Taktsignale (Fig. 5B (a)) ab, die mittels eines Oszillators erzeugt werden und die den Abfrageimpulsen gemäß der Darstellung in Fig. 5B (c) entsprechen. Demgemäß kann der Startimpuls-Erzeugungszyklus durch Veränderung der Frequenz der Taktsignale verstellt werden; ferner kann er durch Veränderung der Beziehung zwischen den Startimpulsen und den Abfrageimpulsen, d. h. durch Veränderung der Zählungsanzahl der Taktimpulse für die Festlegung des Startimpuls-Erzeugungszyklus eingestellt werden. Damit ist mittels einer derartigen Veränderung oder Einstellung die elektrische Ladungs-pvelcherzeit dieser Fotosensorenelemente einstellbar.
Wenn daher bei der Ermittlung der Bildausgangssignale der Fotosensorenanordnung dF Ausgangssignal irgendeines der Sensorenelemente als über einem voreingestellten Pegel (der geringfügig niedriger als der Sättigungspegel der Fotosensorenelemente eingestellt ist) ermittelt wird, kann die elektrische Ladungs-Speicherzeit der Fotosensorenelemente zum Verhindern der Erzeugung eines fehlerhaften Signals automatisch dadurch verkürzt werden, daß entweder die Frequenz der Taktsignale gesteigert wird odr die zur Bestimmung des Startimpuls-Erzeugungszyklus erforderliche Taktsignal-Zählungsanzahl verringert wird. Diese Funktion wird mittels der automatischen Abfrage-Steuerschaltung 26 ausgeführt, die in Fig. 5A gezeigt ist. Einzelheiten dieser Steuerschaltung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den weiteren Figuren.
Die Figuren 6A und 6B zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel dieser automatischen Abfrage-Steuerschaltung. In Fig. 6A bezeichnet 261 die automatische Abfrage-Steuerschaltung in ihrer Gesamtheit; 27 bezeichnet eine Bezugsspannungs-Einstellschaltung, mit der eine Bezugsspannung Vref.1 eingestellt wird, die geringfügig niedriger als der Sättigungspegel eines jeweiligen Fotosensorenelements ist; 28 bezeichnet einen Vergleicher, der das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 mit der mittels der Bezugsspannungs-Einstellschaltung 27 eingestellten Bezugsspannung Vref.1 vergleicht und der so aufgebaut ist, daß er ein Signal hohen Pegels gemäß der Darstellung in Fig.6B (g) erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 die Bezugsspannung Vref.1 überschreitet; 29 bezeichnet ein RS-Flip-Flop, das im Setzzustand aus seinem Ausgangsanschluß Q ein Signal hohen Pegels gemäß der Darstellung in Fig. 6B (h) abgibt; 29a bezeichnet einen Rücksetzanschluß des Flip-Flops 29. 30 bezeichnet ein D-Flip-Flop, das nach Zuführung eines Signals hohen Pegels aus dem Flip-Flop 29 aus seinem Ausgangsanschluß Q synchron mit dem von der Treiberschaltung 16 erzeugten Startimpuls (Fig. 6B (b)) ein Signal hohen Pegels gemäß der Darstellung in Fig. 6B (i) abgibt. 31 bezeichnet eine Frequenzwählschaltung mit folgenden Schaltungselementen: einem Oszillator 32, der Taktsignale einer voreingestellten Frequenz fl erzeugt; einer Frequenzteilerschaltung bzw. einem Zähler 33, der die von dem Oszillator 32 erzeugten Taktsignale auf eine niedrigere Frequenz f2 teilt; einem UND-Glied 34, das das Ausgangssignal aus dem Anschluß Q des Flip-Flops 30 aufnimmt und die Taktsignale aus dem Oszillator 32 abgibt, wenn das Ausgangssignal an dem Anschluß Q hohen Pegel hat; einem UND-Glied 35, das gleichfalls das Ausgangssignal des Flip-Flops 30 über einen Inverter 36 aufnimmt und die aus dem Zähler 33 kommenden Taktsignale ausgibt, wenn das Ausgangssignal des Inverters 36 hohen Pegel, d. h. das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 30 niedrigen Pegel hat; und einem ODER-Glied 37, das die Ausgangssignale dieser UND-Glieder 34 und 35 der Treiberschaltung 16 zuführt.
Wenn bei der automatischen Steuerschaltung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau während des Abtastvorgangs für ein Bild keines der Ausgangssignale der Fotosensorenelemente in der Fotosensorenanordnung 15 die an der Bezugsspannungs-Einstellschaltung 27 eingestellte Bezugsspannung Vref.1 übersteigt, ist das Ausgangssignal des Vergleichers 28 auf niedrigem Pegel. Daher sind die Ausgangssignale Q (d. h. die Ausgangssignale aus den Ausgangsanschlüssen Q) der Flip-Flops 29 und 30 gleichfalls auf niedrigem Pegel und das UND-Glied 34 bleibt ausgeschaltet. Dabei bewirkt das Ausgangssignal hohen Pegels aus dem Inverter 36 das Einschalten des UND-Gliedes 35. Dadurch gibt das UND-Glied 35 das Ausgangssignal des Zählers 33 ab, das Taktsignale mit der Frequenz f2 darstellt, die der Treiberschaltung 16 zugeführt werden; die Abtastung bzw. Abfrage erfolgt mit einer verhält- nismäßig geringen Geschwindigkeit, woraus sich ein längeres Startimpuls-Erzeugungszyklus-Intervall ergibt, das wiederum eine lange elektrische Ladungs-Speicherzeit für ein jeweiliges Fotosensorenelement zuläßt.
Wenn dann während des Abfragevorgangs das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 gemäß der Darstellung in Fig. 6B(f) die Bezugsspannung Vref.1 übersteigt, nimmt gemäß der Darstellung in Fig. 6B(g) das Ausgangssignal des Vergleichers 28 hohen Pegel an. Im Ansprechen darauf nimmt gemäß der Darstellung in Fig. 6B(h) das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 29 hohen Pegel an. Danach erzeugt zu Beginn des nächsten Abfragevorgangs das Flip-Flop 30, das das Ausgangssignal hohen Pegels des Flip-Flops 29 aufnimmt, im Ansprechen auf den von der Treiberschaltung 16 erzeugten Startimpuls ein Ausgangssignal Q hohen Pegels gemäß der Darstellung in Fig. 6B(i). Dadurch kommt das Ausgangssignal des Inverters 36 auf niedrigen Pegel, so daß das UND-Glied 35 ausgeschaltet bzw. gesperrt wird, während zugleich damit das UND-Glied 34 eingeschaltet bzw. geöffnet wird. Daraufhin gibt das ODER-Glied 37 das Ausgangssignal des Oszillators 32 ab, d. h. Taktsignale mit der Frequenz f1 gemäß der Darstellung in Fig. 6B(a). Wie aus (c), (d) und (e) in Fig. 6B ersichtlich ist, steigt damit die Abfragegeschwindigkeit an, wobei folglich das Startimpuls-Erzeugungszyklus-Intervall, d. h.
die Abfrage-Wiederkehrdauer kürzer wird, so daß die elektrische Ladungs-Speicherzeit der Fotosensorenelemente kürzer wird. Das Verkürzungsausmaß bei der elektrischen Ladungs-Speicher zeit entspricht direkt der Änderung der Frequenz der Taktsignale. Beispielsweise wird die elektrische Ladungs-Speicherzeit auf die Hälfte verkürzt, wenn f1 = 2 x f2 ist, und auf ein Viertel, wenn f1 = 4 x f2 ist.
Wenn unter Verwendung der automatischen Abfrage Steuerschaltung 261 die Scharfeinstellungs-Ermittlungsvor- richtung bei einem ungewöhnlich hellen Objekt verwendet wird, wird daher die Frequenz der Treiberschaltung 16 zugeführten Taktsignale höher, so daß dadurch die Abfrage-Wiederkehrdauer bzw. die elektrische Ladungs-Speicherzeit der Fotosensorenelemente verkürzt wird und verhindert wird, daß die in den Sensorenelementen gespeicherte elektrische Ladung einen Sättigungspegel erreicht. Zur Rückstellung der Frequenz der Taktsignale von f1 zurück auf f2 wird an den Rücksetzanschluß 29a des Flip-Flops 29 ein Signal hohen Pegels angelegt. Falls die Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung in einer fotografischen Kamera o. dgl. eingebaut ist, kann diese Rückstellung des Flip-Flops 29 vorteilhaft durch eine Verkopplung mit einem Verschlußspannvorgang o. dgl.
bewerkstelligt werden. Zusätzlich dazu gibt es auch ein Verfahren, mit dem die Frequenz der Taktsignale automatisch auf die ursprüngliche Frequenz f2 zu,rückgebracht wird, wenn die Objekthelligkeit geringer, d. h. das Objekt dunkler wird.
Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung wird später im einzelnen beschrieben.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der automatischen Abfrage-Steuerschaltung der Ermittlungsvorrichtung wird ein Spannungs-Frequenz-Umsetzer bzw. U-f-Umsetzer gemäß der Darstellung in Fig. 7 verwendet. In Fig. 7 bezeichnet 262 die automatische Abfrage-Steuerschaltung in ihrer Gesamtheit, während die in Fig. 6A zur Bezeichnung von Schaltungselementen verwendeten Bezugszeichen auch in der Fig. 7 gleichartige Schaltungselemente bezeichnen.
31' bezeichnet eine Taktfrequenzwählschaltung mit: einem U-f-Umsetzer 38, der Taktsignale mit einer einer zugeführten Spannung entsprechenden Frequenz erzeugt, einem Schaltglied 39, das ein Ausgangssignal Q des Flip-Flops 30 aufnimmt und bei hohem Ausgangssignal Q einschaltet, so daß dem U-f-Umsetzer 38 eine mittels eines veränderbaren Wider- stands VRl eingestellte Spannung V1 zugeführt wird, wodurch der Umsetzer Taktsignale der Frequenz f1 erzeugt, und einem Schaltglied 40, das über einen Inverter 36 gleichfalls das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 30 aufnimmt und bei hohem Ausgangssignal des Inverters 36, d.h. bei niedrigem Ausgangssignal Q des Flip-Flops 30 einschaltet. Bei eingeschaltetem Schaltglied 40 wird eine mittels eines veränderbaren Widerstands VR2 eingestellte Spannung V2 an den U-f-Umsetzer 38 angelegt, so daß dieser Taktsignale mit der Frequenz f2 erzeugt (V2 <EV1, und daher f 2(kl).
Wenn bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 die an der Bezugsspannungs-Einstellstellschaltung 27 eingestellte Bezugsspannung Vref.1 nicht übersteigt, bleibt das Ausgangssignal des Vergleichers 28 auf niedrigem Pegel. Daher sind die Ausgangssignale Q der Flip-Flops auf niedrigem Pegel. Das Schaltglied 39 bleibt ausgeschaltet, während das Schaltglied 40 eingeschaltet wird, so daß dem U-f-Umsetzer 38 die Spannung V2 zugeführt wird.
Dadurch gibt der U-f-Umsetzer 38 Taktsignale mit der Frequenz f2 an die Treiberschaltung 16 ab. Auf diese Weise wird gleichartig wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel die elektrische Ladungs-Speicherzeit der Sensorenelemente in der Fotosensorenanordnung verhältnismäßig lang.
Wenn das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters die Bezugsspannung Vref.1 gemäß der Darstellung bei (f) in Fig. 6B übersteigt, nimmt das Ausgangssignal des Vergleichers gemäß der Darstellung in Fig. 6B (g) hohen Pegel an. Im Ansprechen darauf nimmt gemäß der Darstellung in Fig. 6B(h) das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 29 hohen Pegel an. Danach bewirkt zu Beginn des nächsten Abfragevorgangs der von der Treiberschaltung 16 erzeugte Startimpuls, daß gemäß der Darstellung in Fig. 6B(i) das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 30 hohen Pegel annimmt, das das hohe Ausgangssignal des Flip-Flops 29 erhält. Dadurch wird das Schaltglied 40 ausgeschaltet und das Schaltglied 39 eingeschaltet, so daß dem U-f-Umsetzer 38 die Spannung V1 zugeführt wird. Folglich gibt der U-f-Umsetzer Taktsignale mit der Frequenz f1 an die Treiberschaltung 16 ab, so daß die Abtastgeschwindigkeit bzw. Abfragegeschwindigkeit auf gleiche Weise wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel höher wird (s. Fig. 6B(c), (d) und (e)). Als Folge davon wird gemäß der Darstellung in Fig. 6B(b) der Startimpuls-Erzeugungszyklus bzw. die Abfrage-Wiederkehrdauer zu f2/f1 und dementsprechend die elektrische Ladungs-Speicherzeit der Fotosensorenelemente kürzer.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der automatischen Abfrage-Steuerschaltung der Ermittlungsvorrichtung ist in Fig. 8 gezeigt. In dieser bezeichnet 263 die automatische Abfrage-Steuerschaltung in ihrer Gesamtheit; sie hat eine Lichtmeßschaltung 41 mit einer Lichtmeß-Fotodiode 42, einem Rechenverstärker 43 und einem veränderbaren Widerstand VR3 für Empfindlichkeitseinstellungen, sowie einen U-f-Umsetzer 38, der dem bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel verwendeten gleichartig ist. Die Frequenz der von dem U-f-Umsetzer 38 erzeugten Taktsignale ist automatisch entsprechend einer Ausgangsspannung der Lichtmeßschaltung 41 einstellbar.
Als nächstes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 9A und 9B ein Ausführungsbeispiel einer automatischen Rücksetzschaltung beschrieben, die insbesondere bei den automatischen Abfrage-Steuerschaltungen 261 und 262 gemäß den Fig. 6A und 7 zur automatischen Rücksetzung einer automatischen Abfrage-Steuerschaltung auf ihren ursprünglichen Zustand anwendbar ist.
In Fig. 9A bezeichnet 44 die automatische Rücksetzschaltung in ihrer Gesamtheit. 45 bezeichnet eine Spitzenwert-Halteschaltung, die Spitzenwerte der Ausgangssignale (Fig. 9B(e)) der Abfrage/EIalte-Schaltung 17 aufeinanderfolgend speichert und auf gleichartige Weise wie die Spitzenwert-Halteschaltung 21 in Fig. 5A aufgebaut ist.
46 bezeichnet ein Schaltglied, das auf die gleiche Weise wie gemäß 5A zum Löschen von mittels der Spitzenwert-Halteschaltung 45 gespeicherten Spitzenwerten (Fig. 9B(f)) dient.
Das heißt, wenn eine bestimmte Verzögerungszeit t 1 (im Falle der Frequenz f1) oder D 2 (im Falle der Frequenz f2) nach Erzeugung eines Startimpulses (Fig. 9B(b)) abgelaufen ist, wird im Ansprechen auf ein von einem Schieberegister 47 erzeugtes Steuersignal das Schaltglied 46 durchgeschaltet und löscht den an der Spitzenwert-Halteschaltung 45 gespeicherten Wert. 48 bezeichnet eine Abfrage/Elalte-Schaltung, die die Ausgangssignale der Spitzenwert-Halteschaltung 45 abfrägt und speichert. Auf gleiche Weise wie die Abfrage/ Halte-Schaltung 24 nach Fig. 5A spricht die Abfrage/Halte-Schaltung 48 auf einen von der Treiberschaltung 16 erzeugten Startimpuls in der Weise an, daß sie das Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschaltung 45 aufnimmt und es bis zur Einspeisung des nächsten Startimpulses speichert. 49 bezeichnet eine Bezugsspannungs-Einstellschaltung, mit der eine Bezugsspannung Vref.2 zur Festlegung eines Pegels eingestellt wird, bei dem die Frequenz der der Treiberschaltung 16 zuzuführenden Taktsignale von f1 auf f2 zurückgestellt wird, um die automatische Abfrage-Steuerschaltung 261 oder 262 in ihren Ursprungszustand zurückzubringen; 50 bezeichnet einen Vergleicher, der das Ausgangssignal (Fig. 9B(g)) der Abfrage/ Halte-Schaltung 48 mit der an der Bezugsspannungs-Einstellschaltung 49 eingestellten Bezugsspannung Vref.2 vergleicht und der so aufgebaut ist, daß er ein Signal hohen Pegels bzw. ein Rücksetzsignal (Fig. 9B(h)) erzeugt und dem Rücksetzanschluß 29a des Flip-Flops 29 in der automatischen Abfrage-Steuerschaltung 261 oder 262 zuführt, wenn das Ausgangssignal der Abfrage/Halte-Schaltung 48 kleiner als die Bezugsspannung Vref.2 wird.
Wenn in diesem Aufbau bei der Frequenz f1 der von der automatischen Abfrage-Steuerschaltung 261 oder 262 der Treiberschaltung 16 zugeführten Taktsignale (Fig. 9B(a)) der Speicherwert (Fig. 9B(f)) an der Spitzenwert-Halteschaltung 45 höher als die Bezugsspannung Vref.2 ist, ist naturgemäß das Ausgangssignal der Abfrage/Halte-Schaltung 48 (Fig. 9B(g)) höher als die Bezugsspannung Vref.2. Selbst wenn daher die Abfrage/Halte-Schaltung 48 zu Beginn des nächsten Abfragevorgangs das Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschalung 45 aufnimmt und sie dem Vergleicher 50 zuführt, hat das Ausgangssignal des Vergleichers 50 (Fig.9B(h)) niedrigen Pegel, durch den die automatische Abfrage-Steuerschaltung 261 oder 262 nicht rückgesetzt wird. Wenn jedoch gemäß der Darstellung in Fig. 9B(f) der Speicherwert an der Spitzenwert-Halteschaltung 45 niedriger als die Bezugsspannung Vref.2 wird, nimmt gemäß der Darstellung in Fig.9B(h) das Ausgangssignal des Vergleichers 50 hohen Pegel an, wenn gemäß der Darstellung in Fig. 9B(g) die Abfrage/Halte-Schaltung 48 zu Beginn des nächsten Abfragevorgangs das Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschaltung 45 aufnimmt und es an den Vergleicher 50 abgibt. Daraufhin wird gemäß der Darstellung in Fig. 9B(i) in der automatischen Abfrage-Steuerschaltung 261 oder 262 das Flip-Flop 29 sofort rückgesetzt, so daß sein Ausgangssignal Q auf niedrigen Pegel kommt. Das Flip-Flop 30, das das Signal niedrigen Pegels aufnimmt, erzeugt im Ansprechen auf den zu Beginn des nächsten Abfragevorgangs angelegten Startimpuls an seinem Ausgangsanschluß Q ein Signal niedrigen Pegels. Daraufhin wird im Falle der automatischen Abfrage-Steuerschaltung 261 das UND-Glied 34 ausgeschaltet und zugleich damit das UND-Glied 35 eingeschaltet, während im Falle der automatischen Abfragesteuerschaltung 262 das Schaltglied 39 ausgeschaltet und zugleich damit das Schaltglied 40 eingeschaltet wird; dadurch wird schließlich die Frequenz der der Treiberschaltung 16.
zuzuführenden Signale von f1 auf deren ursprüngliche Fre- quenz £2 zurückgestellt.
Im Vorstehenden wurde die automatische Abfrage-Steuerschaltung der Ermittlungsvorrichtung mit Beispielen beschrieben, bei denen das Startimpuls-Erzeugungszyklus-Intervall durch Veränderung der Frequenz der der Treiberschaltung 16 zuzuführenden Taktsignale verändert wurde. Es ist jedoch auch gemäß den vorangehenden Ausführungen möglich, die Startimpuls-Erzeugungszyklus-Intervalle zu verändern, ohne die Frequenz der Taktsignale zu verändern. Ein Beispiel eines derartigen Schaltungsaufbaus wird nachstehend als viertes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 10A und lOB beschrieben.
In Fig. 10A bezeichnet 264 eine automatische Abfrage-Steuerschaltung in ihrer Gesamtheit. Zur Bezeichnung gleichartiger Schaltungselemente sind in Fig. 10A die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 6A und 7 verwendet. 51 bezeichnet einen Oszillator, der Taktsignale mit der Frequenz f gemäß der Darstellung in Fig. 1OB(a) erzeugt; 52, 53 und 54 bezeichnen Zähler, die in drei Stufen so geschaltet sind, daß sie durch Teilung der Frequenz der von dem Oszillator 51 zugeführten Taktsignale Bezugstaktimpulse gemäß der Darstellung in Fig. 10B(fl erzeugen, die zur Festlegung der Startimpuls-Erzeugungszeitsteuerung verwendet werden. Der Zähler 54 für die Zählung einer höheren Ziffern- oder Binärstelle ist mit vier Eingangsanschlüssen A, B, C und D versehen. Von diesen Eingangs- oder Steueranschlüssen sind die drei Anschlüsse B, C und D für die hohen Binärstellen mit dem Ausgangsanschluß Q des Flip-Flops 29 verbunden, wobei sich der Zählwert im Ansprechen auf ein Ausgangssignal hohen Pegels aus dem Flip-Flop 29 von N auf N' ändert (unter der Annahme, daß n << N' < N ist, wobei n die Gesamtanzahl der in der Fotosensorenanordnung 15 enthaltenen Fotosensorenelemente ist). Das heißt, die Eingangsanschlüsse dienen zur Veränderung der Erzeugungszeitsteuerung für die vorstehend genannten Bezugstaktimpulse.
rv w D bezeichnet eine Diode, Tr bezeichnet einen Transistor und 16' bezeichnet eine Treiberschaltung für die Ansteuerung der Fotosensorenanordnung 15. Bei diesem besonderen Beispiel ist die Treiberschaltung 16' so aufgebaut, daß sie unter Erzeugung von Abfrageimpulsen im Ansprechen auf die von dem Oszillator 51 zugeführten Taktsignale Startimpulse (Fig.1OB<b)) gemäß den von dem Zähler 54 zugeführten Bezugstaktimpulsen erzeugt.
Wenn bei diesem Aufbau das Ausgangssignal (Fig.10B(c)) aus dem Tiefpaßfilter 18 nicht die Bezugsspannung Vref.1 übersteigt, die an der Bezugsspannungs-Einstellschaltung 27 eingestellt ist, liegt das Ausgangssignal (Fig.10B(d)) des Vergleichers 28 auf niedrigem Pegel, so daß folglich das Ausgangssignal Q (Fig.10B(e)) des Flip-Flops 29 gleichfalls auf niedrigem Pegel liegt. Daher wird ein Bezugstaktimpuls (Fig.10B(f)) jedesmal dann erzeugt, wenn der Zählwert der von dem Oszillator 51 zugeführten Taktsignale (Fig.10B(a)) zu N wird. Daraufhin erzeugt die Treiberschaltung 16' entsprechend den von dem Zähler 54 zugeführten Bezugstaktimpulsen die Startimpulse (Fig. 1OB(b)), während sie entsprechend den von dem Oszillator 51 zugeführten Taktsignalen die Abfrageimpulse erzeugt. Daher ist das Erzeugungszyklus-Intervall der Startimpulse verhältnismäßig lang, so daß folglich auch die elektrische Ladungs-Speicherzeit der Fotosensorenelemente lang wird.
Wenn andererseits gemäß der Darstellung in Fig.1OB(c) das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 die Bezugsspannung Vref.1 übersteigt, nimmt gemäß der Darstellung in Fig.1OB<d) das Ausgangssignal des Vergleichers 28 hohen Pegel an. Im Ansprechen darauf nimmt gemäß der Darstellung in Fig.10B(e) das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 29 hohen Pegel an. Dies hat zur Folge, daß die drei Steuereingangsanschlüsse B, C und D für die höheren Binärstellen des Zählers 54 hohen Pegel erhalten und der zählbare Wert in dem Zähler von N auf N' verringert wird. Wie aus den Fig. 10B(a) und (f) ersichtlich ist, wird von dem Zähler 54 jedesmal ein Bezugstaktimpuls erzeugt, wenn der Zählwert für die aus dem Oszillator 51 zugeführten Taktsignale zu N' wird. Folglich wird gemäß der Darstellung in Fig. 1OB(b) das Startimpuls-Erzeugungszyklus-Intervall der Treiberschaltung 16' zu N'/N, während die Frequenz der Abfrageimpulse unverändert bleibt; damit wird die elektrische Ladungs-Speicherzeit der Fotosensorenelemente verkürzt. Somit wird die elektrische Ladungs-Speicherzeit auf 1/2 verkürzt, wenn N' = N/2 ist, und auf 1/4, wenn N' = N/4 ist. Auf diese Weise entspricht das Verkürzungsausmaß hinsichtlich der elektrischen Ladungs-Speicherzeit direkt dem Verhältnis,nach dem der Zählwert der Zähler 52, 53 und 54 verändert wird. Ferner sind die Zählwerte der Zähler 52, 53 und 54 dadurch beliebig einstellbar, daß ihre Steuereingangsanschlüsse gewählt werden, an die das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 29 angelegt wird. Es ist daher vorteilhaft, einen Aufbau vorzusehen, der die manuelle Auswahl dieser Eingangsanschlüsse von außen her zuläßt.
Wenn unter Abtastung mit einem von N auf N' verstellten Zählwert der Zähler 52, 53 und 54 das Ausgangssignal der Abfrage/Halte-Schaltung 48 in der in Fig. 9A gezeigten automatischen Rücksetzschaltung 44 gemäß der Darstellung in Fig. 1OB(g) kleiner als die an der Bezugsspannungs-Einstellschaltung 49 eingestellte Bezugsspannung Vref.2 wird, nimmt gemäß der Darstellung in Fig. 10B(h) im Ansprechen darauf das Ausgangssignal des Vergleichers 50 hohen Pegel an. Als Folge davon wird das Flip-Flop 29 rückgesetzt und sein Ausgangssignal Q nimmt gemäß der Darstellung in Fig. 1OB(e) niedrigen Pegel an, so daß der zählbare Wert an dem Zähler 54 sofort von N' auf den ursprünglichen Wert N zurückgebracht wird.
Mit der in Fig. 10A gezeigten automatischen Åbfrage-Steuerschaltung 264 kann gemäß der vorstehenden Beschreibung das Startimpuls-Erzeugungszyklus-Intervall, d. h. die Abfrage-Wiederkehrdauer ohne Veränderung der Frequenz der Taktsignale und folglich ohne Veränderung der Frequenz der Abfrageimpulse verändert werden.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11 ein fünftes Ausführungsbeispiel der automatischen Abfrage-Steuerschaltung der Ermittlungsvorrichtung beschrieben.
In Fig. 11 bezeichnet 265 eine automatische Abfrage-Steuerschaltung in ihrer Gesamtheit; sie bildet eine Kombination der in Fig. 6A gezeigten automatischen Abfrage-Steuerschaltung 261 mit der weiteren, in Fig. 1OA gezeigten automatischen Abfrage-Steuerschaltung 264. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Verschiebungsstufen für die Abfrage-Wiederkehrzeitdauer weiter in kleinere Stufen aufgeteilt. In Fig. 11 bezeichnen die in den Fig. 6A und 10A verwendeten Bezugszeichen Schaltungselemente, die denjenigen in diesen Figuren entsprechen. 28' bezeichnet einen Vergleicher, der mit dem Vergleicher 28 identisch ist und der so geschaltet ist, daß er an seinemijBingangsanschluß eine Bezugsspannung Vref.1 aufnimmt, während er an dem t3Eingangsanschluß das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 über ein Analog-Schaltglied 55 nur dann aufnimmt, wenn das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 30 auf hohem Pegel ist, d. h. nur dann, wenn die Frequenz der Taktsignale von f2 auf £1 umgestellt worden ist.
29' bezeichnet ein RS-Flip-Flop, das dem Flip-Flop 29 entspricht und dessen Ausgangssignal Q mit den Steueranschlüssen B, C und D für die höheren Binärstellen des Zählers 54 verbunden ist. Bei diesem besonderen Beispiel zählen die Zähler 52, 53 und 54 die über das ODER-Glied 37 zugeführten Taktsignale und erzeugen die vorstehend genannten Bezugstaktimpulse. Ferner ist das UND-Glied 35, das zur Umstellung der Taktsignalfrequenz vorgesehen ist, zur Aufnahme des Ausgangs- signals Q des Flip-Flops 30 geschaltet. Der übrige Aufbau entspricht genau demjenigen bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen. 44 und 44' bezeichnen eine automatische Rücksetzschaltung, die der in Fig. 9A gezeigten gleichartig ist. Die erste automatische Rücksetzschaltung 44 dient zur Rücksetzung des Flip-Flops 29, d. h. zur Umstellung der Frequenz der Taktsignale von f1 auf £2. Die zweite automatische Rücksetzschaltung 44' ist zum Rücksetzen des Flip-Flops 29' vorgesehen, d. h. zur Umstellung des mittels der Zähler 52 bis 54 zählbaren Werts von N' auf N. Die zweite automatische Rücksetzschaltung 44' ist so geschaltet, daß ihr das Ausgangssignal der Abfrage/Halte-Schaltung 17 über ein Analog-Schaltglied 56 nur zugeführt wird, wenn das Ausgangssignal der ersten automatischen Rücksetzschaltung 44 auf hohem Pegel ist.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, wird in dieser automatischen Abfrage-Steuerschaltung 265 dann, wenn das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 nicht die Bezugsspannung Vref.1 überschreitet, die Treiberschaltung 16' mit den Taktsignalen der Frequenz £2 (s. Fig. 6B(a)) und den Bezugstaktimpulsen gespeist, die mittels des Zählers 54 jeweils bei N Taktsignalen erzeugt werden (s. Fig.10B(f)).
Dementsprechend ist die Abfrage-Wiederkehrzeitdauer die längste. Wenn während der Wiederholung der Abtastung unter diesen Umständen das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 die Bezugsspannung Vref.1 gemäß der Darstellung in Fig.6B(f) übersteigt, wird die Frequenz der Taktsignale gemäß der Darstellung in Fig. 6B(a) von £2 auf £1 zudem Zeitpunkt umgestellt, an dem der nächste Abtastvorgang bzw. Abfragevorgang beginnt; dementsprechend wird die Abfrage-Wiederkehrzeitdauer kürzer. Da dabei das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 30 hohen Pegel annimmt, wird das Analog-Schaltglied 55 eingeschaltet und bewirkt, daß das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 an den(+PEingangsanschluß des Vergleichers 28' angelegt wird. Während die Abtastung mit der Frequenz £1 der Taktsignale und dem maximalen Zählwert der Zähler 52 bis 54 gleich N ausgeführt wird, wird sofort dann, wenn das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 die Bezugsspannung Vref.1 übersteigt, der maximale Zählwert der Zähler 52 bis 54 von N auf N' umgestellt; daher erzeugt der Zähler 54 gemäß der Darstellung in den Fig. 10B(a) und (f) für jeweils N' Taktsignale einen Bezugstaktimpuls; schließlich wird dabei die Abfrage-Wiederkehrzeitdauer die kürzeste.
Wenn während der wiederholten Abfrage bzw. Abtastung mit der Frequenz £1 der Taktsignale und dem maximalen Zählwert N' der Zähler 52 bis 54 der Spitzenwert des Ausgangssignals der Abfrage/Halte-Schaltung 17 gemäß der Darstellung in Fig. 9B(g) kleiner als die Bezugsspannung Vref.2 wird, wird ein Signal hohen Pegels (Rücksetzsignal, Fig. 9B(h)) von der ersten automatischen Rücksetzschaltung 44 an den Rücksetzanschluß 29a des Flip-Flops 29 angelegt, so daß dieses rückgesetzt wird (Fig. 9B(i)). Folglich wird zu Beginn der nächsten Abtastung unter Beibehaltung des maximalen Zählwerts N' der Zähler 52 bis 54 die Frequenz der Taktsignale von £1 zurück auf die ursprüngliche Frequenz £2 geschaltet.
Da ferner unter diesen Bedingungen das Analog-Schaltglied 56 eingeschaltet wird, wird das Ausgangssignal der Abfrage/Halte-Schaltung 17 an die zweite automatische Rücksetzschaltung 44' angelegt.
Demgemäß wird während der wiederholten Abtastung unter der Bedingung, daß die Frequenz der Taktsignale gleich £2 und der zählbare Wert bzw. maximale Zählwert der Zähler 52 bis 54 gleich N' ist, gemäß der Darstellung in Fig. 1OB(g) dann, wenn der Spitzenwert des Ausgangssignals der Abfrage/ Halte-Schaltung 17 niedriger als die Bezugsspannung Vref.2 wird, von der zweiten automatischen Rücksetzschaltung 44' ein Signal hohen Pegels (Rücksetzsignal, Fig. 1OB(h)) an den Rücksetzanschluß 29'a des Flip-Flops 29' angelegt, so daß dieses gemäß der Darstellung in Fig. 70B(e) rückgesetzt wird. Dementsprechend wird der maximale Zählwert der Zähler 52 bis 54 von N' auf den ursprünglichen Wert N umgeschaltet; damit wird die automatische Abfrage-Steuerschaltung 265 in ihren ursprünglichen Zustand rückgesetzt, bei der die Frequenz der Taktsignale gleich £2 und der maximale Zählwert der Zähler 52 bis 54 gleich N ist.
Wenn während der Wiederholung der Abtastung mit der Frequenz f1 der Taktsignale und dem maximalen Zählwert N der Zähler 52 bis 54 von der automatischen Rücksetzschaltung 44 ein Rücksetzsignal erzeugt wird, wird die Frequenz der Taktsignale wieder von £1 auf £2 zurückgeschaltet.
Es ist möglich, nur eine automatische Rücksetzschaltung zu verwenden und zur Umschaltung der Frequenz der Taktsignale von £1 auf £2 und des maximalen Zählwerts der Zähler 52 bis 54 von N' auf N die Flip-Flops 29 und 29' gleichzeitig rückzusetzen, wenn der Spitzenwert des Ausgangssignals der Abfrage/Halte-Schaltung 17 niedriger als die Bezugsspannung Vref.2 wird. Der Schaltungsaufbau mit zwei automatischen Rücksetzschaltungen, nämlich jeweils einer für das Flip-Flop 29 und für das Flip-Flop 29' gemäß der Darstellung in Fig.11, ist in folgender Hinsicht vorteilhaft: Bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel erlaubt die Kombination der automatischen Rücksetzschaltungen 44 und 44' für die automatische Abfrage-Steuerschaltung 265 vier unterschiedliche Betriebsarten, nämlich: (a) Taktsignalfrequenz £2 und maximaler Zählwert der Zähler 52 bis 54 gleich N, (b) Taktsignalfrequenz £1 und maximaler Zählwert der Zähler 52 bis 54 gleich N, (c) Taktsignalfrequenz £2 und maximaler Zählwert der Zähler 52 bis 54 gleich N' und (d) Taktsignalfrequenz £1 und maximaler Zählwert der Zähler 52 bis 54 gleich N'.
Unter der Annahme, daß £1 = 2f2 und N' = N/4 ist und die Abfragewiederkehrdauer bei der Betriebsart (a) gleich T ist, werden daher bei den weiteren Betriebsarten (b) bis (d) folgende Abfrage-Wiederkehrdauern erzielt: Bei der Betriebsart (b) f2/£1 x T = T/2, bei der Betriebsart (c) N'/N x T = T/4 und bei der Betriebsart (d) f2/f1 x N'/N x T = T/8. Demgemäß sind nach diesem Ausführungsbeispiel für eine feinere Einstellung der elektrischen Ladungs-Speicherzeit vier unterschiedliche Abfrage-Wiederkehrdauern erzielbar.
Die Fig. 12A bis C zeigen ein weiteres letztes Ausführungsbeispiel der Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Ermittlungsvorrichtung als Entfernungsmeßvorrichtung gemäß nachstehender Beschreibung aufgebaut: In der Fig. 12A, die den Aufbau des optischen Systems der Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung zeigt, bezeichnen 57 ein Objekt, an dem die Scharfeinstellung herbeizuführen ist, 58 einen Spiegel, der ortsfest unter einem Winkel 0 von ungefähr 45 so angeordnet ist, daß er Licht von dem Objekt in einem ungefähr rechten Winkel reflektiert, 59 eine erste Abbildungslinse, die zur Ausbildung eines Objektbilds auf einer vorgewählten Abbildungsebene ortsfest zur Aufnahme des mittels des Spiegels 58 abgelenkten Lichts angeordnet ist, 60 einen bewegbaren Spiegel, der in einem vorbestimmten Basis-Abstand 1 von dem ortsfesten Spiegel 58 angeordnet ist und um seine Achse 60a drehbar ist, und 61 eine zweite Abbildungslinse, die Licht von dem bewegbaren Spiegel 60 aufnimmt, um damit ein Bild des Objekts 57 auf einer vorbestimmten Abbildungsebene auszubilden, und die ortsfest so angebracht ist, daß ihre optische Achse mit derjenigen der ersten Abbildungslinse 5Y ubereinstimmt. Hinter der ersten Abbildungslinse 59 ist fest eine erste Fotosensorenanordnung 15 angebracht, deren Lichtempfangsfläche mit der Abbildungsebene der ersten Linse 59 übereinstimmt, während die Mitte der Lichtempfangsfläche mit der optischen Achse der Abbildungslinse 59 übereinstimmt. Weiterhin ist eine zweite Fotosensorenanordnung 15' mit dem gleichen Aufbau wie die erste Fotosensorenanordnung 15 hinter der zweiten Abbildungslinse 61 so angeordnet, daß ihre Lichtempfangsfläche und deren Mitte mit der Abbildungsebene bzw. der optischen Achse der zweiten Abbildungslinse 61 zusammenfallen. Diese beiden Fotosensorenanordnungen 15 und 15' sind Rücken an Rücken zueinander fest angebracht.
Wenn bei diesem Aufbau unter Schrägstellung des bewegbaren Spiegels 60 auf einen zu dem feststehenden Spiegel 58 symmetrischen Winkel von ungefähr 450 ein Sucher- oder Peilsystem aus dem Spiegel 58, der ersten Abbildungslinse 59 und der ersten Fotosensorenanordnung 15 auf das Objekt 57 ausgerichtet wird, liegt gemäß der Darstellung in Fig. 12A ein mittels der ersten Abbildungslinse 59 ausgebildetes Bild des Objekts 57 ungefähr im Mittelteil der Bildempfangsfläche der ersten Fotosensorenanordnung 15. Andererseits liegt bei einem Ermittlungs- oder Meßsystem aus dem bewegbaren Spiegel 60, der zweiten Abbildungslinse 61 und der zweiten Fotosensorenanordnung 15' ein mittels der zweiten Abbildungslinse 61 ausgebildetes Bild des Objekts 57 an der Lichtempfangsfläche der zweiten Fotosensorenanordnung 15' in einer Lage, die in bezug auf die Lage des Bilds an der Lichtempfangsfläche der ersten Fotosensorenanordnung 15 eine relative Abweichung hat, die einem Abstand d zu dem Objekt 57 entspricht.
Wenn unter diesen Umständen die durch synchrone Ansteuerung der ersten und der zweiten Fotosensorenanordnung 15 und 15' erzielten Bildausgangssignale derselben miteinander verglichen werden, weicht das Bildausgangssignal der zweiten Fotosensorenanordnung 15' in seiner Phase in bezug auf die Phase des Bildausgangssignals der ersten Fotosensorenanordnung 15 in einem Ausmaß ab, das dem Abstand d zu dem Objekt 57 entspricht.
Der Abstand d zu dem Objekt 57 kann daher durch Ermitteln des Ausmaßes des Phasenunterschieds zwischen den Bildausgangssignalen der ersten und der zweiten Fotosensorenanordnung 15 und 15' ermittelt werden.
Ein weiteres Verfahren zur Ermittlung des Abstands d zu dem Objekt 57 besteht darin, daß das Bildausgangssignal der zweiten Fotosensorenanordnung 15' mit dem Bildausgangssignal der ersten Fotosensorenanordnung 15 verglichen wird und der bewegbare Spiegel 60 aus seiner um ungefähr 450 schrägen Stellung um seine Achse 60a in Richtung des Pfeils B verdreht wird, bis die Bildausgangssignale der beiden Fotosensorenanordnungen 15 und 15' miteinander übereinstimmen; danach wird der Abstand d zu dem Objekt 57 aus dem Drehausmaß an dem Spiegel 60 ermittelt.
In diesem Fall wird ein optisches Abbildungssystem, das entlang seiner optischen Achse verschiebbar ist, in Kopplung mit dem vorgenannten bewegbaren Spiegel 61 in der Weise ausgebildet, daß es genau auf das Objekt 57 fokussiert ist, wenn die Bildausgangssignale dieser Fotosensorenanordnungen 15 und 15' miteinander übereinstimmen. Auf diese Weise kann der Scharfeinstellungs- bzw. Fokussierzustand des optischen Systems einfach durch Vergleichen der beiden Bildausgangssignale ermittelt werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 12B und 12C wird ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltung nachstehend beschrieben, die für die Verwendung zusammen mit dem in Fig. 12A gezeigten optischen System geeignet ist.
In Fig. 12B entsprechen die mit den gleichen Bezugszeichen wie die in den Fig. 5A und 11 bezeichneten Schaltungselemente den in diesen vorangehenden Ausführungsbeispielen gezeigten. Daher ist hier eine nähere Beschreibung dieser Schaltungselemente weggelassen.
17' bezeichnet eine zweite Abfrage/Halte-Schaltung, die zum Umsetzen des Bildausgangssignals der zweiten Fotosensorenanordnung 15' in ein Signal mit 100 % Einschaltfaktor bzw. Tastverhältnis dient. Die zweite Abfrage/Halte-Schaltung 17' entspricht der ersten Abfrage/Halte-Schaltung 17.
18' bezeichnet ein zweites Tiefpaßfilter, das dazu dient, aus dem Ausgangssignal der zweiten Abfrage/Halte-Schaltung 17' eine Spitzenhüllkurve (Fig. 12C(c)) zu bilden, und das dem ersten Tiefpaßfilter 18 entspricht. 62 bezeichnet einen Differenzverstärker zum Ermitteln der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Tiefpaßfilters 18 bzw. 18' (Fig. 12C(d)). 63 bezeichnet eine Absolutwertschaltung zum Umsetzen des Ausgangssignals des Differenzverstärkers 62 in einen Absolutwert (Fig. 12C(e)). Gemäß der Darstellung in der Zeichnung weist die Absolutwertschaltung 63 eine Schaltungsstufe mit einer ersten Diode D1 und einem ersten Rechenverstärker OAl, die auf ein positives Eingangssignal anspricht, und eine zweite Schaltungsstufe mit einer zweiten Diode D2 und einem zweiten Rechenverstärker OA2 auf, die auf ein negatives Eingangssignal anspricht. Die Absolutwertschaltung 63 erzeugt ein positives Signal unabhängig davon, ob das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 62 positiv oder negativ ist. 64 bezeichnet eine Integrierschaltung, die das Ausgangssignal bzw. die Ausgangssignale der Absolutwertschaltung 63 integriert. Ihr Integrierwert wird mittels eines in ihr angebrachten Kondensators CO' gespeichert, bis das Schaltglied 22 eingeschaltet wird, d. h., bis nach der Erzeu- gung eines Startimpulses gemäß der vorangehenden Beschreibung eine mittels des Schieberegisters 23 festgelegte Verzögerungszeit ZG abgelaufen ist (s. Fig. 12C(f)).
Die Abfrage/Halte-Schaltung 24 ist so geschaltet, daß sie im Ansprechen auf den Startimpuls den Integrierwert der Integrierschaltung 64 aus dem Kondensator CO' aufnimmt, bevor er gelöscht wird, und den Integrierwert dem Meßwerk 25 zuführt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine mit der in Fig. 11 gezeigten automatischen Abfrage-Steuerschaltung identische Steuerschaltung ohne irgendwelche Veränderungen verwendet.
Wenn bei der vorstehend beschriebenen Anordnung in dem Zustand gemäß der Darstellung in Fig. 12A, bei dem die Lage eines Bilds an der zweiten Fotosensorenanordnung 15' in bezug auf die Lage eines Bilds an der ersten Fotosensorenanordnung 15 in einem Ausmaß abweicht, der dem Abstand d zu dem Objekt 57 entspricht, von der Treiberschaltung 16' die Startimpulse (Fig. 12C(a)) und die Abfrageimpulse zur gleichzeitigen Steuerung an die erste und die zweite Fotosensorenanordnung 15 und 15' angelegt werden, hat das Ausgangssignal der zweiten Fotosensorenanordnung 15' gegenüber dem Bildausgangssignal der ersten Fotosensorenanordnung 15 eine Phasendifferenz in einem Ausmaß, das der vorstehend genannten relativen Verschiebung hinsichtlich der Abbildungslagen entspricht. Wenn die Spitzenhüllkurven dieser Ausgangssignale nach deren Abfragen und Speichern mittels der Abfrage/Halte-Schaltungen 17 bzw. 17' über die Tiefpaßfilter 18 bzw. 18' erhalten werden, unterscheidet sich die Phase des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 18' um a, 1 von derjenigen des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 18, wie es aus den Fig.
12C(b) und (c) ersichtlich ist. Der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der Tiefpaßfilter 18 und 18' wird über den Differenzverstärker 62 ermittelt, wie es in Fig. 12C(d) gezeigt ist. Wenn die mittels des Differenzverstärkers 62 ermittelte Differenz durch die Absolutwertschaltung 63 in einen Absolutwert umgesetzt wird, erhält man das in Fig.12C(e) gezeigte Ergebnis. Wenn während der Durchführung der Abtastung die Ausgangssignale der Absolutwertschaltung 63 nacheinander mittels der Integrierschaltung 64 integriert werden, ergeben sich daher auf diese Weise erzielte Integrierwerte gemäß der Darstellung in Fig. 12C(f). Danach werden diese zu Beginn der nächsten Abtastung synchron mit einem Startimpuls mittels der Abfrage/Halte-Schaltung 24 aufgenommen. Demgemäß zeigt der Zeiger 25a des Meßwerks 25 gemäß der Darstellung durch die ausgezogene Linie in Fig. 12B einen großen Ausschlag.
Dies zeigt an, daß ein nicht dargestelltes optisches System außerhalb der Scharfeinstellung liegt.
Wenn daher unter Beobachtung des Zeigers 25a das optische System entlang seiner optischen Achse in der Weise verschoben wird, daß der Spiegel 60 in Richtung des in Fig.12A gezeigten Pfeils B gedreht wird, bewirkt dies, daß die relative Abweichung der Bildlagen an den beiden Fotosensorenanordnungen 15 und 15' allmählich abnimmt. Demgemäß nimmt auch gemäß der Darstellung in den Fig. 12C(b) und (c) die Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der Tiefpaßfilter 18 und 18' auf b 2 (< /\1) ab. Damit nimmt auch das von der Abfrage/ Halte-Schaltung 24 aufgenommene Ausgangssignal der Integrierschaltung 64 allmählich ab, so daß der Zeiger 25a des Meßwerks 25 weniger stark ausschlägt. Wenn dann unter Drehung des Spiegels 60 die relativen Lagen der Bilder an den Fotosensorenanordnungen 15 und 15' miteinander übereinstimmen, wird gemäß der Darstellung in den Fig. 12C(b) und((c) die Phasendifferenz A zwischen den Ausgangssignalen der Tiefpaßfilter 18 und 18' zu Null. Dementsprechend wird bei der Erzeugung des nächsten Startimpulses das durch die Abfrage/Halte-Schaltung 24 aufge- nommene Signal zu Null, so daß gemäß der Darstellung durch die gestrichelte Linie in Fig. 12B der Zeiger 25a des Meßwerks 25 auf dem Nullpunkt steht, womit angezeigt wird, daß das optische System die Scharfeinstellungslage erreicht hat.
Daher kann das optische System genau auf das Objekt 57 dadurch scharf eingestellt werden, daß es unter Beobachtung des Zeiger 25a entlang seiner optischen Achse verschoben wird, bis der Zeiger 25a auf Null zeigt.
Wenn nun unter Wiederholung des Abtast- bzw. Abfragevorgangs das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 die Bezugsspannung Vref.1 übersteigt, die an der automatischen Abfrage-Steuerschaltung 265 eingestellt ist, bewirkt diese zuerst die Umschaltung der Frequenz der der Treiberschaltung 16' zugeführten Taktsignale von £2 auf fl, wodurch die Abfrage-Wiederkehrdauer zu f2/f1 verkürzt wird.
Wenn ferner trotz dieser Umschaltung das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 immer noch die Bezugsspannung Vref.1 übersteigt, wird das Erzeugungszyklus-Intervall der der Treiberschaltung 16' zugeführten Bezugstaktimpulse von £1 x N auf £1 x N' verkürzt, so daß die Abfrage-Wiederkehrdauer weiter zu N'/N verkürzt wird.
Wenn bei der Abfrage-Wiederkehrdauer f2/f1 x N'/N der Spitzenwert des Ausgangssignals der Abfrage/Halte-Schaltung 17 niedriger als die Bezugsspannung Vref.2 wird, die an der ersten automatischen Rücksetzschaltung 44 eingestellt ist, bewirkt diese, daß die Frequenz der der Treiberschaltung 16' zuzuführenden Taktsignale von £1 auf die ursprüngliche Frequenz £2 umgeschaltet wird. Wenn trotz dieser Umschaltung der Spitzenwert des Ausgangssignals der Abfrage/Halte-Schaltung 27 immer noch niedriger als die Bezugsspannung Vref.2 ist, wird die zweite automatische Rücksetzschaltung 44' in Betrieb gesetzt und das Erzeugungszyklus-Intervall der der Treiberschaltung 16' zugeführten Bezugstaktimpulse von £2 x N' auf das ursprüngliche Zyklusintervall f2 x N umgeschaltet.
Wenn natürlich bei dem Zustand, daß die Frequenz der Taktsignale von £2 auf £1 geschaltet worden ist, der Spitzenwert des Ausgangssignals der Abfraqe/Halte-Schaltung 17 geringer als die Bezugsspannung Vref. 2 wird, bringt die erste automatische Rücksetzschaltung die Frequenz von £1 auf die ursprüngliche Frequenz £2 zurück.
Auf diese Weise wird die elektrische Ladungs-Speicherzeit der Fotosensorenelemente der Fotosensorenanordnungen 15 und 15' automatisch eingestellt.
Bei allen im Vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Ermittlungsvorrichtung wird als Fotosensorenanordnung die Ladungstransportschaltung (CCD) gemäß der Darstellung in Fig. 1A oder die Eimerkettenschaltung (BBD) verwendet, die in ungefähr der gleichen Weise arbeitet wie die Ladungstransportschaltung. Als Hinweis wird die vorstehende Beschreibung mit der folgenden Beschreibung eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt, bei dem als Fotosensorenanordnung anstelle der Ladungstransportschaltung oder der Eimerkettenschaltung eine Fotodiodenanordnung verwendet ist, die in elektrischem Ladungs-Speicherbetrieb arbeitet.
Wie im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 1A und 1B angeführt ist, werden im Falle der Fotodiodenanordnung mit elektrischer Ladungsspeicherung die von der Treiberschaltung zugeführten Abfrageimpulse als Schiebeimpulse eines Schieberegisters verwendet. Das Schieberegister wird mit den jeweiligen Abfrageimpulsen Stufe für Stufe verschoben, um jeweilige an die Fotodioden angeschlossene Analog-Schaltglieder in der Weise zu betätigen, daß in zeitlicher Aufeinander- folge elektrische Signale abgenommen werden, die den an den jeweiligen Fotodioden gespeicherten elektrischen Ladungen entsprechen. Die Betriebsweise der Fotodiodenanordnung unterscheidet sich jedoch von derjenigen der Ladungstransportschaltung oder der Eimerkettenschaltung geringfügig gemäß folgender Erläuterung: Wenn einer der Analogschalter durch den Verschiebungsvorgang des Schieberegisters eingeschaltet wird, der im Ansprechen auf einen AbfraqeirrFuls stattfindet, fließt ein elektrischer Ladestrom aus einer elektrischen Ladeschaltung zu einer an den Analogschalter angeschlossenen Fotodiode, um die Fotodiode in vollem Ausmaß aufzuladen, d. h. bis die Kapazität der Fotodiode mittels der Ladung gesättigt ist.
Wenn danach durch den Verschiebungsvorgang des Schieberegisters der Analogschalter ausgeschaltet wird, wird ein Teil der elektrischen Ladung in der Fotodiode entladen, der der integrierten Menge des auf die Fotodiode einfallenden Lichts entspricht (Lichtstärke x Einfallzeitdauer); dadurch wird entsprechend der integrierten Menge des Einfallichts die in der Fotodiode gespeicherte elektrische Ladung Vermindert. Wenn dann bei der nächsten Abfrage bzw. Abtastung dieser Analogschalter wieder eingeschaltet wird, fließt wieder von der Ladeschaltung zur Fotodiode ein Ladestrom, damit die Fotodiode mit einer elektrischen Ladungsmenge wieder aufgefüllt wird, die der Verminderungsmenge aufgrund der integrierten enge des Einfallichts entspricht. Daher entspricht die Stärke des Ladestroms der integrierten Menge des auf diese Fotodiode einfallenden Lichts, so daß dieser Ladestrom ein Video-bzw. Bildsignal darstellt.
Das heißt, im Falle der Fotodiodenanordnung wird die elektrische Ladung in einer jeden Fotodiode erst entladen, wenn sie belichtet wird; wenn die jeweiligen Fotodioden wieder aufgeladen werden, wird der zur Diode fließende Ladestrom als Bildsignal ermittelt. In diesem Fall liegt jedoch die cvv , -t JJ Kapazität einer jeden Fotodiode im voraus fest. Daher muß die Fotodiodenanordnung innerhalb eines Bereichs integrierter Lichtmengen verwendet werden, der in bezug auf diese Kapazität festgelegt ist.
Wenn beispielsweise die integrierte Menge des auf eine bestimmte Fotodiode einfallenden Lichts einen Pegel einer solchen in Beziehung zur Kapazität der Fotodiode festgelegten integrierten Lichtmenge überschreitet, wird dadurch die gesamte elektrische Ladung entladen, mit der die Fotodiode voll auf ihre Kapazität beziehungsweise ihren Sättigungspegel aufgeladen wurde. Es tritt jedoch keine weitere Entladung auf, da die Diode völlig entleert ist. Daher entspricht der elektrische Strom, der zur nächsten Ladung in die Fotodiode fließt, der Kapazität der Fotodiode und nicht der integrierten Menge des auf die Fotodiode eingefallenen Lichts, so daß daher bei dieser Schaltung kein richtiges Bildsignal erzielt werden kann.
Daher muß auch im Falle der Fotodiodenanordnung die Abfrage-Wiederkehrdauer (die im Falle der Fotodiodenanordnung als Entladezeit für die elektrische Ladung eines jeweiligen Fotodiodenelements anzusehen ist) an die Helligkeit eines Objekts angepaßt werden. Die automatische Abfrage-Steuerschaltung gemäß der Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung, die im Vorstehenden als ein Hauptmerkmal der Ermittlungsvorrichtung beschrieben ist, ermöglicht es, wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen die gleiche vorteilhafte Wirkung auch bei Verwendung in Verbindung mit einer Fotodiodenanordnung zu erzielen, die mit elektrischer Ladungsspeicherung arbeitet.
Wie im Vorstehenden ausführlich beschrieben ist, können bei der Ausführung der Scharfeinstellungsermittlung mit einer oder mehreren Fotosensorenanordnungen mit elektrischer Ladungsspeicherung oder elektrischer Ladungsspeicherung und -Entladung, die in einer Betriebsart mit elektrischer Ladungsspeicherung arbeiten, die Speicherzeit oder die Entladezeit für die elektrische Ladung eines jeweiligen Fotosensors der Anordnung oder der Anordnungen automatisch entsprechend der Objekthelligkeit eingeregelt werden. Erfindungsgemäß kann die Erzeugung fehlerhafter Signale auch in Fällen eines ungewöhnlich hellen Objekts verhindert werden, bei dem gewöhnlich ein fehlerhaftes Signal erzeugt wird, da die integrierte Menge des auf ein jeweiliges Fotosensorelement auffallenden Lichts eine entsprechend der Kapazität des Fotosensorelements vorbestimmte zulässige integrierte Lichtmenge überschreitet; ferner kann im Falle eines dunklen Objekts verhindert werden, daß das Signal/Störungs-Verhältnis aufgrund einer starken Abschwächung des Ausgangssignals des Fotosensorelements übermäßig schlecht wird. Auf diese Weise können unabhängig von Veränderungen der Objekthelligkeit immer angemessene bzw. adäquate Bildausgangssignale erzielt werden, so daß für ein jegliches Objekt eine sehr genaue Scharfeinstellungsermittlung bewerkstelligt werden kann.
Es ist besonders vorteilhaft, eine Fotosensorenanordnung oder Fotosensorenanordnungen zu verwenden, bei welchen eine elektrische Ladungsspeicherung oder eine elektrische Ladungsspeicherung und -Entladung erfolgt und die in einer Betriebsweise mit elektrischer Ladungsspeicherung arbeiten.
Mit Ausnahme des in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiels wird bei allen anderen Ausführungsbeispielen für die automatische Abfrage-Steuerschaltung die Steuerung durch Ermittlung des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 18 bewerkstelligt. Wie jedoch durch gestrichelte Linien in den Figuren angedeutet ist, kann natürlich eine derartige Steuerung auch entweder durch Erfassung des Ausgangssignals der Abfrage/Halte-Schaltung 17 oder direkt durch Erfassung des Ausgangssignals der Fotosensorenanordnung 15 bewerkstelligt werden.
Gleichermaßen kann die automatische Rücksetzschaltung auch durch direktes Erfassen des Ausgangssignals der Fotosensorenanordnung 15 anstelle der Erfassung des Ausgangssignals der Abfrage/Halte-Schaltung 17 7 betrieben werden, wie es durch die gestrichelten Linien in den Figuren angedeutet ist.
Im Falle der in den Fig. 6A und 7 gezeigten Ausführungsbeispiele der automatischen Abfrage-Steuerschaltung wird die Frequenz der der Treiberschaltung 16 zugeführten Taktsignale zwischen £2 und £1 umgeschaltet, während im Falle der in Fig. 10A gezeigten automatischen Abfrage-Steuerschaltung der zählbare bzw. maximale Zählwert an den Zählern 52 bis 54 zwischen N und N' umschaltbar ist; diese Schaltanordnungen können jedoch in einfacher Weise gegenüber den Schaltungsbeispielen so modifiziert werden, daß eine Umschaltung zwischen einer größeren Anzahl von Schaltstufen erfolgt.

Claims

Patentansprüche 1. Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorrichtung, bei der durch elektrisches Abfragen eines oder mehrerer, mit einem optischen Abbildungssystem ausgebildeter Objektbilder mit Hilfe einer Fotosensorenanordnung aus einer Anzahl von Fotosensoren mit elektrischer Ladungsspeicherung oder elektrischer Ladungsspeicherung und Entladung Bildsignale für eine Information über die Objekthelligkeit oder den Abstand zum Objekt erzielt werden, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung (26; 261; 262; 263; 264; 265; 44; 44'), die die Speicherzeit für die elektrische Ladung oder die Entladezeit für die elektrische Ladung eines jeden der Fotosensoren in der Fotosensorenanordnung (15; 15, 15') in der Weise einstellt, daß die Lichtmeßzeit eines jeden der Fotosensoren in der Fotosensorenanordnung der Objekthelligkeit entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (26; 261; 262; 263; 264; 265; 44; 44') so ausgelegt ist, daß durch der Objekthelligkeit entsprechendes Verändern des Intervalls zwischen Perioden für die Abfrage des Objektbilds mittels der Fotosensorenanordnung (15; 15, 15") die elektrische Ladungs-Speicherzeit oder die elektrische Ladungs-Entladezeit eines jeden der Fotosensoren in der Fotosensorenanordnung verändert wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (26; 261; 262; 263; 264; 265; 44; 44') so ausgelegt ist, daß durch der Objekthelligkeit entsprechendes Verändern des Intervalls von Perioden der Erzeugung von Startimpulsen aus einer Treiberschaltung (16; 16') für die elektrische Ansteuerung der Fotosensorenanordnung (15; 15, 15') unter Anlegen der Startimpulse und der Abfrageimpulse an die Fotosensorenanordnung das Intervall der Perioden der Abfrage der Objektbilder mit Hilfe der Fotosensorenanordnung verändert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (261; 262; 263) so ausgelegt ist, daß durch der Objekthelligkeit entsprechendes Ändern des Intervalls von Perioden zur Erzeugung der Abfrageimpulse aus der Treiberschaltung (16; 16') das Intervall der Perioden der Erzeugung der Startimpulse verändert wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (264) so ausgelegt ist, daß nur das Intervall der Perioden zur Erzeugung der Startimpulse entsprechend der Objekthelligkeit verändert wird, während das Intervall der Perioden zur Erzeugung der Abfrageimpulse aus der Treiberschaltung (16; 16') unverändert bleibt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (265) so ausgelegt ist, daß sowohl das Intervall der Perioden zur Erzeugung der Abfrageimpulse aus der Treiberschaltung (16; 16') als auch das Intervall der Perioden zur Erzeugung der Startimpulse unabhängig voneinander entsprechend der Objekthelligkeit verändert werden.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (261; 262; 264; 265) in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der Fotosensorenanordnung (15; 15, 15') arbeitet.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (263) eine Lichtmeßvorrichtung (41) für die Erfassung der Objekthelligkeit aufweist und entsprechend dem Ausgangssignal der Lichtmeßvorrichtung betrieben ist.