DE3005555C2

DE3005555C2 - Einrichtung zur Ermittlung der Fokussierungseinstellung eines Kameraobjektivs

Info

Publication number: DE3005555C2
Application number: DE3005555A
Authority: DE
Inventors: Harumi Kiyose Tokyo Aoki; Maseo Saitama Jyojiki; Kazuo Shiki Saitama Nakamura
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1979-02-15
Filing date: 1980-02-14
Publication date: 1982-11-11
Also published as: JPS55111922A; US4627700A; DE3005555A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung der Fokussierungseinstellung eines Kameraobjektivs mit einer im Strahlengang des Kameraobjektivs angeordneten optischen Einrichtung zur Lieferung zweier Bilder des zu fokussierenden Gegenstandes auf jeweils einer Gruppe von photoelektrischen Wandlerelementen, mit einer Schaltung, die die Ausgangswerte der ersten und zweiten Gruppe der photoelektrischen

so Wandlerelemente zur Erzeugung eines ersten, eines zweiten und eines dritten Signals Fi, F2, Fi aufnimmt, von denen das erste und das zweite Signal Fi, Fj der Sdmme der Differenz zwischen Elementen der Wandlerelementengruppe entsprechen, während das dritte Signal F₃ in einer Subtrahierschaltung zur Bildung der Differenz zwischen erstem und zweitem Signal gebildet ist, und mit einer abhängig vom ersten, zweiten und dritten Signal arbeitenden Einrichtung, die über eine mindestens drei Anzeigeelemente aufweisende Anzeigevorrichtung angibt, ob bei der Objektiveinstellung die Scharfeinstellebene innerhalb eines durch vorgegebene Bezugssignale definierten Scharfeinstellbereichs liegt

Eine solche Einrichtung zur Ermittlung der Fokussie^ rungseinstellung eines Kameraobjektivs ist Gegenstand des Hauptpatents 28 54 592,

Es sind verschiedene Methoden Vorgeschlagen worden, die das Prinzip verwenden, bei welchem das Bild eines Objektes, das photographiert werden soll, in

zwei Teile unterteilt wird, wobei diese beiden Teile dann miteinander übereinstimmen, wenn das Objektiv so eingestellt ist, daß das Bild in der Bildebene der Kamera scharf erscheint, was nachfolgend als Scharfeinstellung bezeichnet wird. Außerdem sind verschiedene Einrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen photoelektrische Wandlerelemente vor und hinter einer Position angeordnet sind, die der Position der Bildebene in der Kamera äquivalent ist, um zu ermitteln, ob bei der jeweiligen Objektivstellung die Scharfeinstellebene vor, hinter oder genau in der Bildebene, in der sich der Film befindet, liegt

Es is: eine automatische Scharfeinstelleinrichtung bekannt,' bei der das Objektiv von einem Elektromotor in die Scharfstellungsposition bewegt wird.

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung der Einrichtung zur Ermittlung der Fokussierungseinstellung eines Kameraobjektivs nach dem Hauptpatent und hat sich die Aufgabe gestellt, diese Einrichtung derart zu verbessern, daß damit ermittelt und angezeigt werden kann, ob der Photograph sein Objektiv für die vorzunehmende Scharfeinstellung in der richtigen Richtung verstellt, während zugleich angezeigt wird, ob sich die Scharfeinstellebene vor oder hinter der Bildebene befindet.

Ausgehend von der Einrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste und zweite Signal Fi, F₂ jeweils der Summe bzw. Differenz zwischen benachbarten Elementen innerhalb der ersten bzw. zweiten Wandlerelementengruppe entsprechen und daß eine weitere, eine Komparatoranordnung aufweisende Schaltung vorgesehen ist, zur Bestimmung aus dem Berechnungs-Ausgangswert F% und einer Zunahme der Berechnungs-Ausgangswerte Fj, F2, ob die Verstelleinrichtung des Objektivs zur Scharfeinstellung hin führt, sowie eine Anzeige für die Darstellung der Ergebniswerte der weiteren Schaltung.

Mit Hilfe der Einrichtung nach der Erfindung kann somit von einem Photographen erkannt werden, ob mit der vorhandenen Objektiveinstellung die Scharfeinstellebene, in der ein zu photographierendes Bild scharf ist hinter, vor oder genau in der Filmebene liegt Außerdem zeigt diese Einrichtung ab, ob bei einer Verstellung des Objektivs die Verstelleinrichtung in Richtung der korrekten Scharfeinstellung erfolgt

Besondere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in dem Unteranspruch 2 gekennzeichnet

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung im einzelner, wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein? diagrammartige Darstellung einer einäugigen Spiegelreflexkamera mit einer elektrischen Scharfeinstellvorrichtung;

F i g. 2 eine Diagramm, das die Abhängigkeit der Ausgangssignale der Scharfeinstelldetektoren von der Objektiveinstellung zeigt:

Fig. 3 ein Diagramm der Differenz der beiden Ausgangssignale der Scharfeinstellungsaetektoren in Abhängigkeit von der Objektiveinstellung (Fi - Fi= Fi) in F ig. 2;

Fig.4 ein teils in Blockform angegebenes Schaltbild einer Scharfeinstell-Detektor·· und -Anzeigeschaltung mit Merkmalen nach der Erfindung; Und

Fig.5 eine Draufsicht auf einen Sucher mit Scharfeinstellungsanzeigef und Verstellrichtungsanzel· ger.

Das in der Fig. I wiedergegebene optische Diagramm einer einäugigen Spiegelreflexkamera zeigt, wie der Lichtstrahl von einem Objekt durch d%s Objektiv 1 in die Kamera gelangt und von einem total reflektierenden Spiegel 2 mit einem halbdurchlässigen Bereich 2' so in Richtung auf eine Kondensorlinse 3 umgelenkt wird, daß das Bild des Objektes in einer Scharfeinsiellebene unterhalb der Kondensorlinse 3 entsteht Dieses Bild wird vom Auge des Photographen 6 durch ein

'.0 vergrößerndes Okular 5 und ein fünfseitiges Prisma 4 beobachtet Der den halbdurchlässigen Bereich 2' des Spiegels 2 passierende Lichtanteil des Bildes wird von einem totalreflektierenden Spiegel 8 und einem halbdurchlässigen Spiegel 9 auf jeweils eine Gruppe von photoelektrischen Wandlerelementen 10 und 11 aufgeteilt Die eine Gruppe 10 der photoelektrischen Wandlerelemente befindet sich etwas vor einer Stellung, die der Position der Filmfläche 7 in der Kamera äquivalent ist während die zweite Gruppe 11 der photoelektrischen Wandlerelemente sich etwa hinter dieser der Filmfläche 7 äquivalenten Position befindet Die Abstände der Gruppen »0 und 11 zu der äquivalenten Position sind untereinander gleich.

Die photoelektrischen Wandlerelemente der Gruppe 10 und 11 haben dieselben photoelektrischen Eigen schäften und völlig gleiche Lichtauffangflächen.

In einer die Scharfeinstellung erfassenden und verarbeitenden elektrischen Schaltung 12 werden folgende Berechnungen ausgeführt:

= Σ

m = \ n~ 1

= ν

F₂ =

F₃=F₁-F₂,

worin /1, h,··· in und /1, /1,.., /„ die Ausgangswerte der

piezoelektrischen Wandlerelemente d\, d₂ d„ bzw.

Di, D₂, ..., D_n der Gruppe 11, herrührend vom auftreffenden Licht, sind, und η die Zahl der photoelektrischen Wandlerelemente je Gruppe ist.

Die auf diese Weise berechneten Signale Fi und F₂ zeigen die Bildschärfenveränderung auf den photoelektrischen Wandlerelementengruppen 10 und 11 an. Die Signale nehmen ein Maximum an, wenn die Bildschärfe auf einer Gruppe der photoelektrischen Wandlerelemente erreicht ist, d. h. das Bild den stärksten Kontrast hat Die Gruppen VO und 11 der photoelektrischen Wandlerelemente haben optisch gleiche Abstände von der Scharfeinstellposition. Wenn also die Signale Fi und F₂ gleich sind, dann ist mit der Einstellung des Objektives der Scharfeinstellpunkt a_o erreicht. Der Scharfeinstellpunkt a_o läßt sich also aus dem dritten Signal F₃ bestimmen. Die Veränderungen der Signale Fi und F₂ und das dritte Signal F₃ bezüglich der

Objektivstellung sird in den Fig. 2 und 3 wiedergegeben.

Die Signale Fi, F₂ und F₃ der Scharfeinstell-Detektor- und -Verarbeitungsschaltüng 12 Werden eitar weiteren Schaltung 13 zugeleitet, wo aus ihnen eine Anzeige über

den Einstellzustand erzeugt wird. Die Schaltung 13 ist aufgebaut, wie in F i g. I gezeigt.

F ί g. 2 zeigt die Veränderung der Signale Fi und F₂ in Abhängigkeit von der Objektiveinstellung, nämlich von

dem Entfernungswert /, auf den das Objektiv 1 eingestellt ist Aus Fig.2 wird deutlich, daß das Bild eines Gegenstandes₍ das auf die Gruppe 10 der photoelektrischen Wandlerelemente projiziert wird, maximalen Kontrast hat, womit das erste Signal F\ ein Maximum wird, wenn die Scharfeinstellebene von der Filmebene 7 noch einen Abstand hat, während das erste Signal F\ vor und hinter dieser Einstellung abnimmt Zum anderen ist der Kontrast des Bildes vom Objekt, das auf die Gruppe 11 der photoelektrischen Wandler- iö elemente projiziert wird, ein Maximum, wenn die Scharfeinstellebene vor der Filmebene 7 liegt, und vor und hinter dieser Maximalwertstellung nimmt das zweite Signal F₂ ab. Der Scharfeinstellpunkte ao liegt also zwischen diesen Stellungen, in denen die Signale Fi und F2 jeweils Maximalwerte zeigen, und in diesem Scharfeinstellpunkt ao sind die Signale Fi und Fi einander gleich.

Die Gruppen 10 und 11 der photoelektrischen Wandlerelemente sind so angeordnet, daß die Gruppe 10 hinter der Position der Filmebene 7 liegt, so daß im Diagramm der Fig.2 die weite Entfernung auf der linken Seite der Abszisse und die nahe Entfernung am rechten Ende vorzufinden sind.

F i g. 3 zeigt die Veränderungen des dritten Signals F3. Die Abszisse ist gleich wie in F i g. 2. Die Ausgangssignale Eo jedoch, die in F i g. 3 auf der Ordinate aufgetragen sind, haben positives und negatives Vorzeichen. Das Signal ist positiv (F_t > Fi) links vom Scharfeinstellpunkt ao (F₃ = O) und negativ (Fi < F₂) auf der rechten Seite davon. Aus den Veränderungen des dritten Signals Fj lassen sich dann die Einstellungen der Scharfeinstellebene hinsichtlich der Filmebene bestimmen. Mit ει und ε₂ sind in der Fig.3 Ausgangswerte der Grenzen eines Scharfeinstellbereichs angegeben. Befindet sich das Ausgangssignal innerhalb dieser Grenzen, dann wird ein Signal abgegeben, das Scharfeinstellung anzeigt

Eine Schaltung der Scharfeinstell-Detektor- und -Anzeigevorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung, mit der bestimmt werden kann, ob das Objektiv beim Verstellen in die sich an die Scharfeinstellung annähernde Richtung verdreht wird, wobei von den Signalen Fi. F₂ und Fz Gebrauch gemacht wird, ist in der F i g. 4 wiedergegebea

Die Signale Fi, F₂ und F₃ mit Bezug auf die Scharfeinstellbereichs-Ausgangsgrenzen ει und 62 für den linken Teil, den Mittelabschnitt und den rechten Abschnitt des Bereichs beim Verstellen des Objektivs in F i g. 3 werden bestimmt Im linken Abschnitt nehmen F₃>£i>0 (positiv) und F₂ in Richtung auf den Scharfeinstellpunkt zu. Im Mittelbereich gilt 8iäF₃S8₂. Im rechten Abschnitt steigen in Richtung auf den Scharfeinstellpunkt F₃ < £2 < 0 (negativ) und Fi an.

Somit sind vornliegende Scharfeinstellebene, korrekte Scharfeinstellebene und hintenliegende Scharfeinsteilebene durch die Vorzeichen der Berechnungsausgangswerte B\ und &2 bestimmbar, während es aus dem dritten Signal F3 und der Richtung der Zunahme der Signale Fi und Fi bestimmbar ist, ob das Objektiv in der sich der Scharfeinstellung näherenden Richtung vei stellt wird.

Wenn F₃>si ist, erscheint am Ausgang eines Komparators 14 in Fig.4 ein H-SignaL während der Ausgang eines Komparators 15 L-Signal hat Dadurch wird der Ausgang eines Inverters 16 auf L-Signal gestellt, während am Ausgang eines NOR-Gatters 20 Η-Signal erscheint Dadurch wird ein Anzeigeelement 31 wie eine Leuchtdiode (LED), die mit einem Widerstand rin Reihe Hegt, zum Aufleuchten gebracht.

was hintenliegende Scharfeinstellebene anzeigt Für diesen Fall erscheint am Ausgang eines NOR-Gatters 19 ein L-Signal, das über einen Inverter 18 Halbleiterschaltern 22 und 23 zugeführt wird, die dadurch in leitenden Zustand übergehen. Außerdem ist am Ausgang des NOR-Gatters 20 ein Η-Signal, wodurch ein Halbleiterschalter 24 ebenfalls leitend wird^ Dadurch wird das erste Ausgangssignal Fi auf die Positiveingangsklemme eines Komparators 26 gegeben. Dieser Komparator 26, eine Diode 27 und ein Kondensator C bilden eine gewöhnliche Scheiteldetektorschaltung.

Wenn das erste Signal Fi, das dem Positiveingang des Komparators 26 zugeführt wird, steigt oder unverändert bleibt, ist der Ausgangswert des Komparators 26 proportional dem Signal Fi. Wenn das erste Signal Fi jedoch abzunehmen beginnt, wird der Ausgang des Komparators auf ein unter Massepotential liegendes Potential abgesenkt, was L-Signal bedeutet. Wenn also das Objektiv 1 in Richtung auf den Scharfeinstellpunkt a<) gestellt wird, dann steigt das erste Signal Fi an, und der Ausgang eines Komparators 28 hat ein Potential, das kleiner als Massepotential ist, woraus folgt, daß eine Leuchtdiode 29 (LED) nicht eingeschaltet wird. Wenn dagegen das Objektiv in der entgegengesetzten Richtung verstellt wird, dann nimmt das erste Signal Fi ab. Dadurch nimmt der Ausgang des Komparators 26 ein Potential an, das unter Massepotential liegt, währen^ der Ausgang des Komparators 28 auf H-Signal angehoben wird, so daß auf diese Weise die Leuchtdiode 29 augenblicklich eingeschaltet wird. Aus dem Aufleuchten der Leuchtdiode 29 läßt sich somit bestimmen, ob das Objektiv in der richtigen Richtung verdreht wird.

Wenn ει & F₃Se₂ ist d.h. Scharfeinstellung vorliegt dann führen beide Ausgänge der Komparatoren 14 und 15 L-Signal, wodurch nur der Ausgang des NOR-Gatters 19 auf Η-Signal geschaltet wird, so daß eine Leuchtdiode 32 (LED) eingeschaltet wird. Da das Η-Signal des NOR-Gatters 19 über einen Inverter den Halbleiterschaltern 23 und 24 zugeführt wird, sperren diese. Unbeeinflußt durch die Verdrehung des Objektivs 1 wird dadurch die Leuchtiode 29 nicht eingeschaltet

Wenn F3<b₂ ist führen die Ausgänge der Komparatoren 14 und 15 L-Signal bzw. Η-Signal. Der Ausgang des Komparators 15 wird über einen Inverter 17 einem NOR-Gatter 21 zugeführt Dadurch wird nur das Ausgangssignal des NOR-Gatters 21 auf »H« gehoben. Die Leuchtdiode 30 wird als Folge davon eingeschaltet während ein Halbleiterschalter 25 leitfähig ist Das Ausgangssignal des NOR-Gatters 19 wird über den Inverter 18 auf die Halbleiterschalter 22 und 23 geleitet die dadurch leitend werden. Somit wird das -"-weite Signal F₂ der Positiveingangsklemme des Komparators 26 zugeleitet Daraus ergibt sich, daß die Leuchtdiode 29 ein- oder ausgeschaltet wird, wie oben beschrieben, so daß die Verstelleinrichtung des Objektivs bestimmt werden kann.

Jeder Halbleiterschalter in Fig.4 besitzt drei Anschlüsse, zwei mit vertikal liegenden Anschlußleitern und einen mit horizontal liegendem Anschluß. Wenn der Anschluß von dem der horizontal liegende Leiter weggeht Η-Signal hat dann sind die anderen beiden Anschlüsse miteinander kurzgeschlossen, das heißt der Schalter ist auf Durchgang geschaltet

Fig.5 zeigt eine Ausführungsform der Anzeige in einem Sucher 33. Die Leuchtdiode 32 ist eingeschaltet, wenn sich das Objektiv im Scharfsiellungsbereieh befindet Die Leuchtdiode 31 leuchtet auf, wenn die Scharfeinstellebene hinter der Bildebene liegt und die

Leuchtdiode 32 leuchtet auf bei vor der Bildebene liegender Scharfeinstellebene, während das Anzeigeele* ment oder die Leuchtdiode 29 aufleuchtet, wenn das Objektiv so verstellt wird, daß es sich der Scharfeinstellung nähert.

Die Scharfeinsteil-Detektor- und ^Anzeigevorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung informiert auf diese We;;e in idealer Weise den Photographen nicht nur über den augenblicklichen Scharfeinstellzustand, d. h. ob hinter oder vor oder korrekt auf die Filmebenc ι ο

scharf eingestellt ist, sondern gibt ihm auch noch die richtige Verstelleinrichtung für das Objektiv an. Es versteht sich für den Fachmann von selbst, daß durch Verwendung der Signale F\, Fi und Fi eine automatische Scharfeinstellvorrichtung aufgebaut werden kann, Überdies können die Leuchtdioden des beschriebenen Beispiels auch durch Flüssigkristallanzeigen oder durch akustische Signalgeber mit unterschiedlichen Tonhöhen ersetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Einrichtung zur Ermittlung der Fokussierungseinstellung eines Kameraobjektivs mit einer im Strahlengang des Kameraobjektivs angeordneten optischen Einrichtung zur Lieferung zweier Bilder des zu fokussierenden Gegenstandes auf jeweils einer Gruppe von photoelektrischen Wandlerelementen, mit einer Schaltung, die die Ausgangswerte der ersten und zweiten Gruppe der photoelektrischen Wandlerelemente zur Erzeugung eines ersten, eines zweiten und eines dritten Signals Fi, F₂, F₃ aufnimmt, von denen das erste und das zweite Signal Fi, Fi der Summe der Differenz zwischen Elementen der Wandlerelementengruppen entsprechen, während das dritte Signal F₃ in einer Subtrahierschaltung zur Bildung der Differenz zwischen erstem und zweitem Signal gebildet ist, und mit einer abhängig vom ersten, zweiten und dritten Signal arbeitenden EinrichtuDe die über eine mindestens drei Anzeigeeiemenle aufweisende Anzeigevorrichtung angibt, ob bei der Qbjektiveinstellung die Scharfeinstellebene innerhalb eines durch vorgegebene Bezugssignale definierten Scharfeinstellbereichs liegt, nach Patent 28 54 592 dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Signal F₁, T₃ jeweils der Summe bzw. Differenz zwischen benachbarten Elementen innerhalb der ersten bzw. zweiten Wandlerelementengruppe (110, 1 1) entsprechen und daß eine weitere, eine Komparatoranordnung (26, 28) aufweisende Schaltung ν -gesehen ist, zur Bestimmung aus dem Berechnungs-Ausganfswert ^r~, und einer Zunahme der Berechnungs-Ausgangswerte Fi, F₂, ob die Verstelleinrichtung des Objektr s zur Scharfeinstellung hin führt, sowie eine Anzeige (29) für die Darstellung der Ergebniswerte der weiteren Schaltung.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, in welcher die in Abhängigkeit vom ersten, zweiten und dritten Signal arbeitende Schaltung einen ersten und einen zweiten Komparator enthält, von denen der erste Komparator das dritte Signal an seinem Positiveingang und der zweite Komparator das dritte Signal an seinem Negativeingang erhält, während der Negativeingang des ersten Komparators mit dem ersten Bezugssignal und der Positiveingang des zweiten Komparators mit dem zweiten Bezugssignal gespeist ist, eine Logikgattersichaltung mit den Ausgängen der beiden Komparatoren verbunden ist und mit den Ausgän gen der Logikgatterschaltungen die wenigsten«, d. Anzeigeelement? verbunden sind, die Logikgattei schaltung ein erstes NOR-Gatter aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des ersten Komparators und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten Komparators verbunden ist, und ein erster und ein zweiter Inverter mit ihren Eingängen mit dem Ausgang des ersten Komparators bzw. dem Ausgang des zweiten Komparators verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites NOFl=Gatter (20) mit seinem einen Eingang mit dem Auilgang des ersten Inverters (16) und mit seinem anderen Eingang mit dem Ausgang des zweiten Koinparatörs (15) Verbunden ist, daß ein drittes NOR'Gatter (21) mit seinem einen Eingang mit dem Ausgang des ersten Komparators (14) und mit seinem zweiten Eingang mit dem Ausgang des zweiten inverters (17) Verbunden ist, daß die Anzeige durch Leuchtdioden (30, 31, 32) gebildet wird, deren Eingänge mit den Ausgängen je eines NOR-Gatters (19, 20, 21) verbunden sind, daß ein dritter Inverter (18) vorhanden ist, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten NOR-Gatters (19) verbunden ist, ein erster bis vierter elektronischer Schalter mit jeweils zwei Schaltanschlüssen und einem Steueranschluß, wobei die Steueranschlüsse des ersten und zweiten elektronischen Schplters (22, 23) mit dem Ausgang des dritten Inverters (l8) verbunden sind und die ersten Schaltanschlüsse des ersten und zweiten elektronischen Schalters (22,23) das erste bzw. zweite Signal F\, Fi erhalten, der dritte elektronische Schalter (24) mit seinem Steueranis Schluß mit dem Ausgang des zweiten NOR-Gatters verbunden ist, der vierte elektronische Schalter (25) mit seinem Steuereingang an den Ausgang des dritten NOR-Gatters angeschlossen ist, der dritte und der vierte elektronische Schalter (24, 25) mit ihrem jeweiligen ersten Schaltanschluß mit den zweiten Schaltanschlüssen des ersten bzw. zweiten elektronischen Schauers (22,23) verbunden sind, daß ein dritter Komparator (26) mit seinem Positiveingang mit den zweiien Schaltanschlüssen des dritten und vierten elektronischen Schalters (24, 25) verbunden ist, während sein.Negativeingang über einen Kondensator (C) an Masse liegt und zwischen den Ausgang des dritten Komparators (26) und seinen Negativeingang eine Diode (27) gelegt ist, daß ein vierter Komparator (28) mit seinem Negativeingang mit dem Ausgang des dritten Komparators (26) verbunden ist, während sein Positiveingang an Masse liegt, und daß mit dem Ausgang des vierten Komparators (28) eine Anzeigelampe (29) verbunden ist, die anzeigt, ob das Objektiv (1) bei Verstellung in Richtung auf Scharfstellen gestellt wird.