DE2933813C3

DE2933813C3 - Fokussierungsermittlungsvorrichtung für eine Kamera

Info

Publication number: DE2933813C3
Application number: DE2933813A
Authority: DE
Inventors: Harumi Kiyose Tokyo Aoki
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1979-08-21
Publication date: 1982-03-25
Also published as: US4255028A; GB2029153A; JPS5529878A; DE2933813A1; GB2029153B; DE2933813B2; FR2434403A1; FR2434403B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Fokussierungsermittlungsvorrichtung für eine Kamera, mit einer selbstabtastenden photoelektrischen Einrichtung mit einer Anzahl Elemente, die in einer der Abbildungsebene der Linse äquivalenten Stellung angeordnet sind, einer Treiberschaltung zur Steuerung der photoelektrischen Einrichtung, und einer Signalverarbeitungsschaltung für das Ausgangssignal der photoelektrischen Einrichtung, die ein maximales Ausgangssignal liefert, wenn die richtige Fokussierung erzielt ist.

Eine Fokussierungsermittlungsvorrichtung der eingangs genannten Bauart ist aus der DE-OS 28 38 121 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung werden drei Ausgangssignale von η Ausgangssignalen, die von η lichtempfindlichen Elementen geliefert werden, kurzzeitig gespeichert, damit der Absolutwert der Größe

X_n- l —2X_n+Xn+\

berechnet werden kann, wobei die ΑΓ-Werte Beleuchtungsstärkesignale darstellen und hierzu eine A/D-Umsetzerschaltung und ein Mikroprozessor verwendet werden, so daß die Auswertung eine umfangreiche Schaltung erfordert.

!n jüngster Zeit wurde ein Verfahren zur Verwendung eines selbstabtastenden photoelektrischen Elements für eine derartige Abtastung vorgeschlagen. Bei dem bekannten Verfahren befindet sich ein selbstabtastendes photoelektrisches Element in der Abbildungsebene der Linse, so daß die räumliche Helligkeitsverteilung des Gegenstandsbilds in ein diskretes serielles Zeitsignal umgewandelt wird. Dieses Signal wird unter Verwendung eines Abtast- und Haltekreises und eines Glättungskreises in ein analoges Signal umgewandelt Anschließend wird das Analogsignal einer Differenziell rung oder ähnlicher Behandlung unterworfen, um die Fokussierung zu ermitteln. Dieses bekannte Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß wegen der Verwendung einer Tiefpaßfilters im Glättungskreis die erforderlichen hochfrequenten Komponenten eliminiert

2(> werden. Infolgedessen ist es schwierig, eine analoge Wellenform zu erhalten, die der Helligkeitsverteilung des Gegenstandsbilds äquivalent ist, wobei ferner die Schaltung selbst sehr umfangreich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fokussierungsermittlungsvorrichtung der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, die durch einfachen Schaltungsaufwand eine kompakte Anordnung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

κι daß eine Verzögerungsschaltung zur Verzögerung einer diskreten Ausgangswellenform des photoelektrischen Elements um eine Zeitspanne dient, die mindestens der Abtastperiode für ein Element entspricht, und die Signalverarbeitungsschaltung eine Diffeierizschaltung

j) zum Erfassen einer Differenz zwischen der verzögerten und unverzögerten Wellenform und zur Erzeugung eines Ausgangsdifferenzsignals aufweist, sowie einen Absolutwertkreis zum Erfassen des Absolutwerts des Ausgangsdifferenzsignals und einen Scheitelwert-Haltekreis zum Halten eines vom Absolutwertkreis ermittelten Scheitelwerts, um Änderungen der verzögerten Ausgangswellenform und der nichtverzögerten Ausgangswellenform in einer Abtastperiode der photoelektrischen Einrichtung zu erfassen, so daß ein Ausgangsdifferenzsignal zwischen den Elementen als ungefiltertes diskretes photoelektrisches Wandlerausgangssignal geliefert wird.

Als Folge der erfindungsgemäßen Ausbildung wird eine Differenz zwischen den von den photoelektrischen Elementen erzeugten Ausgangssignalen ermittelt, indem ein Ausgangssignal eines photoelektrischen Elements durch die Verzögerungsschaltung verzögert wird, wodurch keine A/D-Umsetzerschaltung und kein Mikroprozessor benötigt werden. Somit wird die richtige Fokussierung durch den größten der Maximalwerte angegeben, die jeweils vom Absolutwertkreis in einer Abtastperiode der selbstabtastenden photoelektrischen Einrichtung geliefert werden. Da die Differenzspannung zwischen den Ausgängen von zwei photoelektrischen Elementen, welche die Helligkeitsänderung darstellt, dem Absolutwertkreis zugeführt wird, tritt ein maximaler Scheitelwert auf, wenn sich die Helligkeit abrupt ändert. Deshalb ist keine Summierungsschaltung wie bei der bekannten Anordnung erforderlich.

b5 Die Erfindung wird anschließend unter Bezugnahme auf eine bevorzugte, in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips

einer erfindungsgemäßen Fokussierungsermittlungsvorrichtung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Fokussierungsermittlungsverfahrens,

F i g. 3A bis D schematische Darstellungen, welche die Änderung der Wellenform des photoelektrischen Ausgangssignals in der Schaltung nach F i g. 2 darstellen, wobei

F i g. 3A eine ursprüngliche Wellenform in einer Abtastperiode zeigt, die als Ausgang einer selbstabtastenden photoelektrischen Einrichtung erhalten wird, und

Fig.3B eine Wellenform darstellt, die durch Verzögerung der ursprünglichen Wellenform um eine Zeitspanne entsprechend zwei Elementen erhalten wird,

Fig.3C die Wellenform der Ausgangsdifferenz zwischen den beiden Wellenformen <ind
Fig.3D die Wellenform des Absolutwerts der Ausgangsdifferenz angibt, und
Fig.4 eine schematische Darstellung der Änderungen eines Scheitelwerts bei einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Linse.

F i g. 1 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen den photoelektrischen Ausgangssignalen dreier gegebener benachbarter Elemente in einem selbstabtastenden photoelektrischen Element angibt, sowie die Helligkeitsverteilung des Bildes eines Gegenstands. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen Pi, Pi und P] die drei Elemente. Trifft ein Gegenstandsbild mit einer Helligkeitsverteilung gemäß der voll ausgezogenen Linie 1 auf das photoelektrische Element auf, so wird ein pulsförmiges diskretes Ausgangssignal erhalten.

Es sei angenommen, daß die Helügkeitsverteilung (voll ausgezogene Linie 1) des Gegenstandsbildes durch f(x) dargestellt wird. Wird das diskrete Ausgangssignal in eine analoge Wellenform umgewandelt, so wird eine der voll ausgezogenen Linie 1 äquivalente Verteilung erhalten. Wird die analoge Wellenform differenziert, so kann eine dem Differentialquotienien f'(x) äquivalente Verteilung erhalten werden. Jedoch kann ein dem Differentialquotienten f'(x) angenäherter Wert durch njmerische Differentiation zusammen mit dem gestreuten, ungefilterten, unveränderten Ausgangssignal erhalten werden. Anders ausgedrückt, eine Funktion f(xj) an einer Stelle s/ kenn mit einer Funktion an einer von der Stelle Xj verschiedenen Stelle x, erhalten werden und desgleichen der Differentialquotient durch eine Taylorsche Reihe.

2!

Aus dieser Gleichung kann die folgende Näherungsgleichung für f, erhalten werden:

2ιι

Die Gleichung (1) enthält einen Fehler von etwa

- — Λ",
und die Gleichung (2) enthält einen Fehler von etwa

Somit ist die Gleichung (2) stärker dem richtigen Differentialquotienten /', angenähert. Da die Gleichung (1) die Ausgangsdifferenz zwischen zwei benachbarten photoelektrischen Elementen darstellt, entspricht die Gleichung (1) dem Erhalt des Gradienten der gestrichelten Linie 2. Da Gleichung (2) die Ausgangsdifferenz zwischen zwei photoelektrischen Elementen darstellt, die alle zwei Elemente erfaßt wird, entspricht die Gleichung (2) dem Erhalt des Gradienten der strichpunktierten Linie 3.

Eine erfindungsgemäße Fokussierungsermittlungsvorrichtung ist in F i g. 2 angegeben. Die vorausgehend aufgeführte Näherungsgleichung wird auf den Ausgang einer selbstabtastenden photoelektrischen Einrichtung 6 mit einer Anzahl von Elementen angewandt. Das Bild eines Gegenstands 4 wird auf der selbstabtastenden photoelektrischen Einrichtung mittels einer Linse 5 erhalten. Die selbstabtastende photoelektrische Einrichtung 6 wird durch eine Treiberschaltung 7 gesteuert, so daß das Gegenstandsbild elektrisch abgetastet wird. Infolgedessen wird die Helügkeitsverteilung photoelektrisch umgewandelt, um ein diskretes zeitserielles Signal zu liefern.

Die Ausgangswellenform der selbstabtastenden photoelektrischen Einrichtung 6 wird durch einen Verstärker 8 verstärkt und anschließend um die Zeitspanne entsprechend der Abtastperiode für ein Element oder zwei Elemente mittels einer Verzögerungsschaltung 9 verzögert. Die auf diese Weise verzögerte Wellenform wird dabei mit der nicht durch die Verzögerungsschaltung 9 tretende Wellenform in einer Differenzschaltung 10 verglichen. Dabei wird ein Spannungswert erzeugt, der der Spannungsdifferenz zwischen den beiden Wellenformen entspricht.

Das Ausgangsdifferenzsignal wird durch einen Absolutwertkreis 11 in eine positive oder negative Spannung umgewandelt. Der Maximalwert des Absolutwerts-Ausgangssignals während einer Abtastperiode wird ermittelt und durch den Scheitelwert-Haltekreis 12 gehalten. Das Scheitelwertausgangssignal des Scheitelwerthaltekreises 12 stellt ein Signal dar, das den Fokussierungszustand anzeigt

Die Fig. 3A —3D zeigen die Änderungen der Wellenform. Insbesondere stellte Fig.3A das Ausgangssignal des Verstärkers 8 dar, Fig.3B die Wellenform, die durch Verzögerung des Ausgangssignals des Verstärkers 8 um eine zwei Elementen entsprechende Zeitspanne mittels der Verzögerungsschaltung 9 erreicht wird, F i g. 3C die Ausgangsdifferenzsignal-Wellenform, die der Spannungsdifferenz /./vischen den beiden Wellenformen entspricht, und F i g. 3D eine Wellenform, die den Absolutwert des vom Absolutwertkreis gelieferten Differenzausgangssignals angibt.

In Fig. 3 ist die Differenz zwischen dem Ausgangs-

signal eines Elements Pll und dem Ausgangssignal eines Elements P9 am größten, so daß der Scheitelwert 13 in der Absolutwert-Ausgangswellenform (Fig. 3D) erscheint. Bei einem flachen Gegenstand zeigt das Absolutwert-Ausgangssignal zwischen jedem Elementpaar den maximalen Wert, wenn die Fokussierung erzielt wurde. Bei einem Tiefe aufweisenden Gegenstand muß die Helligkeitsverteilung hinsichtlich kleiner Teile des Gegenstands selektiv erfaßt werden. Wird der Scheitelwert 13 gehalten, so wird nur der Teil erfaßt, der den maximalen Kontrast im Meßbereich anzeigt. Somit kann die Fokussierung ebenfalls für ein Tiefe aufweisendes Objekt ermittelt werden.

Fig.4 zeigt Änderungen des Scheitelwerts i,i einer Abtastperiode, wenn die Linse vorwärts und rückwärts

bewegt wird. In F i g. 4 bezeichnen 71, T₂ und T_n

jeweils Abtastperioden der selbstabtastenden photoelektrischen Einrichtung. Der Scheitelwert wird in einer Abtastperiode gehalten, bis ein weiterer Scheitelwert in der nächsten Abtastperiode geliefert wird. Somit gibt Fig. 4 an. daß der maximale Scheitelwert in der ADtastperiode Γ, erhalten wird und daß zu diesem Zeitpunkt die Linse die richtige Fokussierungsstellung erreicht.

Das selbstabtastende photoelektrische Element kann ein großes photoelektrisches Ausgangssignal liefern, da es die während einer Abtastperiode einfallende Lichtmenge speichert. Wird die Abtastgeschwindigkeit verkleinert, so kann ein hohes photoelektrisches Ausgangssignal bei Licht niedriger Intensität erhalten werden.

Infolge der Verwendung der vorausgehend beschriebenen selbstabtastenden photoelektrischen Einrichtung wird durch die Erfindung eine Fokussierungsermittlung mit hoher Empfindlichkeit verglichen mit einem System erhalten, welches eine photoelektrische Elementreihe verwendet, bei welcher keine Abtastung erfolgt, um photoelektrische Differenzsignale zwischen den Elementen zu erfassen. Ferner wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das diskrete photoelektrische Ausgangssignal direkt verarbeitet, ohne analoge WeI-lenformumwandlung. Daher ist die Schaltung vergleichsweise kompakt. Darüber hinaus wird die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht durch die Elimination hochfrequenter Komponenten beeinträchtigt, die bei einer Digital-Analog-Umwandlung auftreten kann. Die erfindungsgemäße Fokussierungsermittlungsvorrichtung weist daher eine merklich höhere Empfindlichkeit auf.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Fokussierungsermiulungsvorrichtung für eine Kamera, die eine selbstabtastende photoelektrische Einrichtung mit einer Anzahl von Elementen verwendet, die in einer der Stellung der Abbildungsebene einer Linse äquivalenten Stellung angeordnet sind. Eine Treiberschaltung steuert das photoelektrische Element und eine Verzögerungsschaltung verzögert eine diskrete Ausgangs-Wellenform des photoelektrischen Elements um eine Zeitspanne entsprechend der Abtastperiode eines Elements oder zweier Elemente. Eine Differenzschaltung erfaßt eine Ausgangsdifferenz zwischen der verzögerten Wellenform und der unverzögerten Wellenform. Ein Absolutwertkreis erfaßt den Absolutwert eines Ausgangsdifferenzsignals der Differenzschaltung und ein Scheitelwert-Haltekreis hält den Scheitelwert in der Absolutwertwellenform, die durch den Absolutwertkreis in einer Abtastperiode des photoelektrischen Elements geliefert wird, so daß ein Ausgangsdifferenzsignal zwischen den genannten Elementen mit einem unveränderten diskreten photoelektrischen Wandlerausgangssigna! erfaßt wird. Das maximale Scheitelwert-Ausgangssignal wird erhalten, wenn die Fokussierung erzielt ist.

Hur/u 3 Bkilt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fokussierungsermittlungsvorrichtung für eine Kamera, mit einer selbstabtastenden photoelektrischen Einrichtung mit einer Anzahl Elemente, die in einer der Abbildungsebene der Linse äquivalenten Stellung angeordnet sind, einer Treiberschaltung zur Steuerung der photoelektrischen Einrichtung, und einer Signalverarbeitungsschaltung für das Ausgangssignal der photoelektrischen Einrichtung, die ein maximales Ausgangssignal liefert, wenn die richtige Fokussierung erzielt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungsschaltung (9) zur Verzögerung einer diskreten Ausgangswellenform des photoelektrischen Elements um eine Zeitspanne dient, die mindestens der Abtastperiode iür ein Element entspricht, und die Signalverarbeitungsschaltung eine Differenzschaltung (10) zum Erfassen einer Differenz zwischen der verzögerten und unverzögerten Wellenform und zur Erzeugung eines Ausgangsdifferenzsignals aufweist, sowie einen Absolutwertkreis (11) zum Erfassen des Absolutwerts des Ausgangsdifferenzsignals und einen Scheitelwert-Haltekreis zum Halten eines vom Absolutwertkreis ermittelten Scheitelwerts, um Änderungen der verzögerten Ausgangswellenform und der nicht-verzögerten Ausgangswellenform in einer Abtastperiode der photoelektrischen Einrichtung zu erfassen, so daß ein Ausgangsdifferenzsignal zwischen den Elementen als ungefiltertes diskretes photoelektrisches Wandlerausgangssignal geliefert wird.

2. Fokussierungsermittlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (9) eine diskrete Ausgangswellenform für eine Zeitspanne entsprechend der Abtastperiode für zwei Elemente der selbstabtastenden ■ihotoelektrischen Einrichtung verzögert.

3. Fokussierungsermittlungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verstärkeranordnung (8), die zwischen der selbstabtastenden photoelektrischen Einrichtung und der Verzögerungsschaltung (9) liegt.