DE2820964A1 - Automatische fokussiereinrichtung - Google Patents

Description

• Automatische Fokussiereinrichtung
• Die Erfindung betrifft eine automatische Fokussiereinrichtung für optische Geräte mit verschiebbarem Objektiv, insbesondere für fotografische Aufnahmekameras, mit einer Vorrichtung zum Abtasten von ausgewählten Objektteilen aus einem aufzunehmenden Bildausschnitt mittels einer zugeordneten, aus einem lichtempfindlichen Sensor bestehenden Empfangsvorrichtung und mit einer Signalverarbeitungseinrichtung, welche aus den von dem lichtempfindlichen Sensor erzeugten Korrellationssignalen das Einsteuern des verschiebbaren Objektivs auf die optimale Fokussiereinstellung bewirkende Steuersignale ableiten, mittels welche auch das Festhalten des Objektivs in dieser Fokussierstellung mittels einer Haltevorrichtung steuerbar ist.
• Automatische Fokussiereinrichtungen mit diesen Gattungsmerkamlen sind in verschiedener Weise ausgestaltet, je nachdem, welches Fokussierprinzip zugrunde gelegt ist. Allen dieses Fokussierprinzipien, unabhängig davon, ob sie von der durch eine Entfernungsmeßvorrichtung für die entsprechenden Objektdistanzen von 1 m bis zu etwa 20 m ermittelten Objektentfernung ausgehen, oder von Kontrastunterschieden der optischen Abbildungen des abgetasteten Objektes aus dem Bildausschnitt, wobei die lichtelektrischen Signale miteinander verglichen und zu entsprechenden Fokussiersteuersignalen verarbeitet werden, ist gemeinsam, daß ein bildwichtiges Objekt von dem lichtempfindlichen Sensor zu erfassen ist, um entsprechende Signale erarbeiten zu können. Dabei ergeben sich offensichtlich häufig Situationen, in welchen es beispielsweise in Folge der besonderen Struktur des Aufnahmeobjektes zu Fehleinstellungen kommen kann, die bei fotografischen Aufnahmen z. B. das ganze Prinzip der automatischen Fokussierung des Objektivs überhaupt in Frage stellen können.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in Verbindung mit herkömmlichen Fokussiereinrichtungen für das Objektiv für folgende Situationen Lösungen anzugeben, durch welche beim automatischen Fokussieren des Objektivs Fehleinstellungen sicher vermieden werden können. In erster Linie handelt es sich hierbei um folgende Aufnahmesituationen: a) Das bildwichtige Objekt enthält nur geringe Kontrastunterschiede, oder diese Kontrastunterschiede liegen außerhalb des Gesichtsfeldes der Fokussiereinrichtung.
• b) Das bildwichtige Objekt liegt außerhalb des Gesichtsfeldes der Fokussiereinrichtung, wenn nämlich bildwichtige Teile nicht im Zentralfeld des gewUnschtes Bildausschnittes liegen.
• c) Der gewünschte Schärfenbereich deckt sich nicht mit dem Schärfenbereich der kontrastreichsten Objekte im Bildinhalt (z. B. Bevorzugung von Vordergrund oder Hintergrund).
• Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einer automatischen Fokussiereinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 erfindungsgemäß die in seinem Kennzeichnungsteil aufgeführten Maßnahmen getroffen sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
• Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der bekannten automatischen Fokussiereinrichtungen ist so aufzufassen, daß sie steuertechnisch der automatischen Fokussiereinrichtung nach Art einer Vorwähleinrichtung derart zugeschaltet bzw. vorgeschaltet ist, daß bei einem Abtastvorgang für den Bildausschnitt bestimmte Fokussierstops gesetzt werden, z. B. für Portrait, Gruppe, Hintergrund, unendlich, wobei diese Vorwahl durch manuelles Betätigen eines entsprechenden Schaltelementes zur Wirkung gebracht wird. Der automatische Fokussiervorgang läuft dann so ab, daß beim Einstellablauf, z. B. von Nahbereich nach unendlich, nur die Hauptsignalspitze in dem gewählten Entfernungsbereich, z. B. Gruppe, zur automatischen Einstellung benutzt wird. Fällt in diesen Bereich kein Signal von ausreichender Höhe, so wird eine programmierte Einstellung (Festpunkt) in dem gewählten Bereich automatisch eingestellt.
• Die bauliche Verwirklichung der Erfindung ist sowohl mit mechanischen Mitteln als auch mit elektronischen Mitteln möglich.
• Bei einer mechanischen Lösung wird der Antrieb des Objektivs bei seinem Heranführen von der Einstellung auf die kürzeste Objektentfernung auf die der Filmebene näher gelegene unendlich-Einstellung in dem durch die Vorwahl des Einstellbereichs gegebenen Festpunkt (programmierte Einstellung) abgebremst, falls nicht vorher durch die automatische Fokussiervorrichtung eine optimalere Einstellung erzielt worden ist.
• Bei einer elektronischen Lösung kann den Korrelationssignalen an dem vorprogrammierten Festpunkten ein starkes, künstliches Steuersignal überlagert werden, das dann zu der gewollten Einstellung des Objektivs führt. Andererseits kann ein automatisches Einstellen des Objektivs auf nahegelegte Objekte unterbunden werden, indem durch die entsprechende Vorwahl die Abtastung, die in dem Suchprogramm normalerweise bei unendlich beginnt, im Nahbereich (Portrait, Gruppe) unterlassen oder das Korrelationssignal in diesem Bereich unterdrückt wird.
• Der der Erfindung zugrunde liegende Lösungsgedanke ist nicht spezifisch auf eine bestimmte Gattung von automatischen Fokussiereinrichtungen abgestellt, vielmehr läßt er sich auf jedes Autofokussystem anwenden, wenn es auch erforderlich sein wird, gewisse konstruktive Abwandlungen vorzunehmen.
• Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen erläutert. In den Zeichnungen stellen dar: Figur 1 ein Funktionsdiagramm für eine erfindungsgemäße automatische Fokussiereinrichtung mit Vorwahl, Figuren 2 u. 3 eine mechanische Lösung der Erfindung, wobei Figur 2 eine Draufsicht und Figur 3 eine Xorderansicht darstellt, Figur 4 eine elektronische Lösung in Draufsicht.
• In den Zeichnungen sind einander gleichartige Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Von der Kamera als solchen sind lediglich die für Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile der Kamera dargestellt.
• Das in Figur 1 dargestellte Funktionsdiagramm bedarf keiner weiteren Erläuterung, da in der Blockdarstellung durch Kurzbezeichnungen die Funktionsstufen gekennzeichnet sind.
• Das Objektiv 1 ist innerhalb seines Einstellbereiches von der Nahzone bis unendlich mittels eines nicht näher dargestellten Stelltriebes verstellbar, wobei es mittels einer geschlossenen Führungskurve 2 so geführt ist, daß sich die Objektiveinstellung bei einer vollen Umdrehung des Kurventeils 2 von unendlich zur Nahgrenze und wieder zurück auf unendlich bewegt. Mit der Führungskurve 2 ist eine durch einen nicht dargestellten Antrieb drehbare Scheibe 3 mit Außenverzahnung 4 fest verbunden, die ihrerseits im Zusammenwirken mit einer Halteklinke 5 nach deren Freigabe durch eine Haltemagnetvorrichtung 6, die an sich Bestandteil der automatischen Fokussiereinrichtung 7 ist, in ihrer Bewegung angehalten werden kann, um auf diese Weise durch das Einrasten der Klinke 5 in die Verzahnung 4 das Objektiv 1 in der durch die Fokussiereinrichtung 7 mittels ihrers Meßmoduls und der diesem zugehörigen Auswerteschaltung auf die ermittelte Objektentfernung einzustellen. Insoweit ist die Funktion einer normal arbeitenden automatischen Fokussiereinrichtung durch die Erfindung nicht verändert.
• Mit der Drehscheibe 3 ist eine Kurvenscheibe 8 mit mindestens zwei Stufen 9 und 10 verbunden, welche vorwählbaren Objektiventfernungseinstellungen entsprechen, z. B. Portrait, Gruppe, Unendlich-Einstellung. Durch ein Schieberglied 11 ist die Drehscheibe 3 nach dessen vorgegebenen Einstellungen im Zusammenwirken mit den Stufen 9 und 10 der Kurvenscheibe 8 in Einstellungen festhaltbar, die gewollten Entfernungsgrenzen entsprechen, sofern nicht durch die Automatik 7 der Fokussiereinrichtung über die Klinke 5 die Festhaltung des Objektivs 1 in einer näheren optimale Einstellung erfolgt ist.
• Für den Fall, daß andererseits ein automatisches Einstellen des Objektivs auf nahegelegene, bildunwichtige Teile des Bildausschnittes verhindert bzw. unterdrückt werden soll, ist für diesen Schritt eine Einstellschablone 12 vorgesehen, mittels welcher der Zahnkranz 4 der Einstellscheibe 3 je nach der Position der Einstellschablone 12 in bestimmten Bereichen abdeckbar ist, hierdurch ist das Einfallen der Klinke 5 so steuerbar, daß sie frühestens bei Erreichen des freigegebenen Bereichs bzw.
• zu einem später erreichten und durch die Automatik bestimmten Entfernungspunktes einfallen kann, jedoch nicht in dem Bereich, welcher dem durch die Einstellschablone abgedeckten Teil des Zahnkranzes zugeordnet ist.
• Die in Figur 4 dargestellte elektronische Lösung arbeit mit Lichtschranken; und zwar trägt ein Einstellschieber 13 drei voneinander unabhängige Lichtschranken 14, 15, 16, von denen die Lichtschranke 15 auf dem Einstellschieber 13 verstellbar angeordnet ist.
• Diese Lichtschranken arbeiten mit Steueröffnungen 17, 18, 19 zusammen, um Schaltsignale für ganz bestimmte Funktionen zu erzeugen.
• Die Lichtschranke 14 dient als Signalgeber für den Beginn des Auswertevorgangs zur Erzeugung eines Stopsignals Für den normalen Betrieb der automatischen Fokussiereinrichtung wird nur dieses Signal benutzt. In dem ersten Abtastvorgang bei der Verstellbewegung des Objektivs von unendlich zur Naligrenze wird das Maximum des Korrelationssignals gesucht und gespeichert. An der Nahgrenze wird durch eine Steueröffnung 17 mittels der Lichtschranke 14 ein Kurz signal erzeugt und die Auswerteelektronik aktiviert, welche dann über die Magnetvorrichtung 6 und die Klinke 5 die Objektiveinstellung an dem Punkt des Maximums des Korrelationssignals stoppt. Diese Normalfunktion der automatischen Fokussiereinrichtung wird durch die Erfindung dahingehend abgeändert, daß der Abtastvorgang in dem Endbereich Portrait oder Gruppe gestoppt wird, falls die Auswerteelektronik nicht schon vorher einen Fokussierstop herbeigeführt hat. Dieses Stoppen in dem Endbereich Portrait oder Gruppe wird durch die Lichtschranke 15 je nach deren Position auf dem Einstellschieber 13 verwirklicht.
• Während der Einstellscheiber 13 in seiner Lage eingestellt bleibt, so daß die Lichtschranke 14 nach wie vor die Steueröffnung 17 abtastet, wird die auf dem Schieber 13 verstellbare Lichtschranke 15 so eingestellt, daß sie entweder Steueröffnung 18 (Portrait) oder Steueröffnung 19 (Gruppe) erfaßt. An der betreffenden Position der Einstellschreibe 3 wird hierdurch ein künstliches Stopsignal erzeugt, daß über einen Kondensator an die Steuerelektonik der automatischen Fokussiereinrichtung eingegeben wird, welche dadurch den Haltemagneten 6 für die Halteklinke 5 steuert.
• Für den Fall, daß umgekehrt in einem Bereich im Nahfeld oder im Mittelfeld die Autofokussierung unwirksam sein soll, muß das Korrelationssignal in diesem Bereich unterdrückt werden, damit eentuelle Maxima im Korrelationssignal für die Auswertung nicht zur Wirkung gelangen. Der Beginn des Auswertevorgangs muß durch einen Programmschalter bis zum Ende des unterdrückten Bereiches verzögert werden. Zur Erfüllung dieser Forderungen ist mit der Einstellscheibe 3 eine Sektorenscheibe 20 fest verbunden, welche in den Bereichen, die für die Fokussierung unterdrückt werden sollen, Aussparungen 21 - 22 bzw, 23 - 24 aufweist. Je nach der Position des Stellhebels 13 erfaßt die Lichtschranke 16 diese Sektoren 21 - 22 bzw. 23 - 24, wodurch Korrelationssiganl unterdrückt werden. Da hierfür der Stellschieber 13 aus seiner bisherigen Einstellung ausgerückt ist, ist die Lichtschranke 14 nicht mehr der Steueröffnung 17 zugeordnet, sondern sie erfaßt die Steueröffnungen 18 und 19, welche in ihrer Lage mit dem Ende der Aussparungen 22 bzw, 24 zusammenfallen, Hierdurch wird erreicht, daß gleichzeitig das Korrelationssignal und die Auswerteelektronik der automatischen Fokussiereinrichtung aktiviert werden und der Normalablauf des automatischen Fokussiervorganges eingeleitet wird.

Claims (14)

1. Ansprüche Automatische Fokussiereinrichtung für optische Geräte mit verstellbarem Objektiv, insbesondere für fotografische Aufnahmekameras, mit einer Vorrichtung zum Abtasten von ausgewählten Objektteilen eines aufzunehmenden Bildausschnitts, mittels einer zugeordneten, aus einem lichtempfindlichen Sensor bestehenden Empfangsvorrichtung und mit einer Signalverarbeitungseinrichtung, welche aus den von dem lichtempfindlichen Sensor erzeugten Signalen das Einsteuern des verschiebbaren Objektivs auf die optimale Fokussiereinstellung bewirkende Steuersignale ableitet, mittels welchen auch das Festhalten des Objektivs in seiner Fokussiereinstellung mittels einer Haltevorrichtung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die automatische Fokussiereinrichtung gesteuerte Fokussierverstellbewegung des Objektivs in einer ausgewählten Einstellung des Objektivs abbremsbar ist, sofern nicht vorher durch die automatische Fokussiereinrichtung eine optimalere Fokussiereinstellung des Objektivs herbeigeführt worden ist.
2. 2. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach dem Funktionsprinzip der das automatische Fokussieren des Objektivs bewirkenden Abtast-und Steuervorrichtung das Objektiv (4) durch eine mit mechanisch oder elektronisch gesteuerten Schaltmitteln betätigte mechanische Haltevorrichtung (3, 4, 5) in der vorgewählten Fokussiereinstellung festhaltbar ist.
3. 3. Automatische Fokussiereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Haltevorrichtung (3, 4, 5) unabhängig von der automatischen Fokussiereinrichtung (7) durch einen in seinem Wirkzeitpunkt manuell betätigbaren Schalter auslösbar ist.
4. 4 Automatische Fokussiereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Haltevorrichtung aus einer Klinke (5) besteht, welche mit einer an einem die Verstellbewegungen des Objektivs (1) steuernden Antriebselement (3) angeordneten Verzahnung (4) zusammenwirkt und durch den Haltemagneten (6) der automatischen Fokussiereinrichtung auslösbar ist.
5. 5. Automatische Fokussiereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Steuerung der Fokussierstellbewegungen des Objektivs (1) von der Objektiveinstellung unendlich zu dem Nahbereich für die kürzeste Objektentfernung und zurück auf die Einstellung unendlich durch einen vollen Umlauf einer geschlossenen Führungskurve (2) eine mit der Führungskurve 2 verbundene Drehscheibe (3) mit Außenverzahnung (4) in Verbindung mit einer durch den Haltemagneten (6) der Fokussiereinrichtung freigebbaren Halteklinke (5) die Haltevorrichtung bildet, welche sowohl in der von der Fokussiereinrichtung festgestellten optimalen Fokussiereinstellung ein Festhalten des Objektivs (1) bewirkt, als auch wahlweise durch einen in seinem Wirkzeitpunkt von Hand verstellbaren Schalter auslösbar ist.
6. 6. Automatische Fokussiereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der mit Außenverzahung (4) versehenen Drehscheibe (3) eine Kurvenscheibe (8) mit mehreren vorwählbaren Einstellungen des Objektivs (1) (beispielsweise Portrait, Gruppe, unendlich) zugeordneten Stufen (9, 10) verbunden ist und daß diese Stufen (9, 10) der Kurvenscheibe (8) im Zusammenwirken mit einem in entsprechende Einstellungen verschiebbaren Vorwählstellhebel (11) die Drehscheibe in vorgewählten Objektiveinstellung festhalten, sofern nicht, durch die automatische Fokussiereinrichtung (7) gesteuert, die Halteklinke (5) das Objektiv (1) in einer näheren optimalen Einstellung festgehalten hat.
7. 7. Automatische Fokussiereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine der Außenverzahnung (4) der Drehscheibe (3) zugeordnete, einstellbare Abdeckschablone (12), mittels welcher vorwählbare Bereiche der Verzahnung (4) derart abdeckbar sind, daß nur innerhalb der durch die Abdeckschablone (12) freigegebenen Einstellbereiche die Halteklinke (5) ein Festhalten des Objektivs (1) in durch die automatische Fokussiereinrichtung (7) bestimmten Objektentfernungspunkten durch Eingreifen in die Verzahnung bewirkt.
8. 8. Automatische Fokussiereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine lichtelektronische Steuervorrichtung, bestehend aus drei auf einem Vorwähl-Einstellschieber (13) angeordneten, voneinander unabhängigen Lichtschranken (14, 15, 16), von denen die eine Lichtschranke (14) in Verbindung mit einer abtastbaren Steueröffnung (17) als Signalschalter die automatische Fokussiereinrichtung zur Wirkung bringt und die beiden anderen Lichtschranken (15, 16) in Verbindung mit entsprechenden Steueröffnungen (18, 19) einerseits die Erzeugung von Stopsignalen für ein Festhalten des Objektivs in einer der vorgewählten Einstellungen sowie andererseits das Außerwirkungbringen des automatischen Fokussiervorganges in einem festgelegten Bereich des Nahfeldes oder des Mittelfeldes herbeiführen.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Außerwirkungbringen der automatischen Fokussiereinrichtung (7) durch unmittelbares Beeinflussen der Mittel des Abtastvorganges an dem Objekt des Bildausschnitts geschieht.
10. 10. Automatische Fokussiereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Außerwirkungbringen der automatischen Fokussiereinrichtung (7) durch Unterdrückung der von der Einrichtung gebildeten Korrelationssignale mit elektronischen Mitteln erfolgt.
11. 11. Automatische Fokussiereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Außerwirkungbringen der automatischen Fokussiereinrichtung (7) dadurch bewerkstelligbar ist, daß der Beginn des Auslösevorgangs der automatischen Fokussiereinrichtung durch Betätigen eines Programmschalter (15; 18, 19) bis zum Endpunkt des zu unterdrückenden Bereiches verzögerbar ist.
12. 12. Automatische Fokussiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die das Festhalten des Objektivs (1) in einer vorwählbaren Einstellung steuernde Lichtschranke 15 auf dem Einstellschieber (13) so verstellbar angeordnet ist, daß durch ihre Zuordnung zu entsprechend angeordneten Lochöffnungen (18, 19) am der Drehscheibe (3) die vorzuwählende Objektiveinstellung eingebbar ist.
13. 13. Automatische Fokussiereinrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Lichtschrankenvorrichtung (15, 18, 19) erzeugten, die vorwählbaren Objektiveinstellungen bestimmenden Stopsignale den Haltemagneten (6) der automatischen Autofokussiereinrichtung (7) der Steuerelektronik über einen dieser vorgeschalteten Kondensator aufschaltbar sind.
14. 14. Automatische Fokussiereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 und folgenden, gekennzeichnet durch eine mit der Drehscheibe (3) fest verbundene Sektorenscheibe (20) mit Aussparungen (21 - 22; 23 - 24), durch welche im Zusammenwirken mit einer der Lichtschranken (16) nach Maßgabe der Einstellposition des Stellhebels (13) die Korrelationssignale der automatischen Fokussiereinrichtung (7) für den durch die Sektorenscheibe festgelegten Bereich außer Wirkung gesetzt werden, während bei ausgerückter Stellung des Stellhebels (13) durch die hierdurch bewirkte Zuordnung der einen Lichtschranke (14) zu den Steueröffnungen (18, 19) die von der elektronsichen Fokussiereinrichtung (7) erzeugten Korrelationssignale zur Wirkung gebracht und die Auswerteelektronik aktiviert werden, so daß der automatische Fokussiervorgang im normalen Funktionsbetrieb verwirklichobar ist.