DE3041098A1

DE3041098A1 - Automatische fokussierstellungs-bestimmungseinrichtung

Info

Publication number: DE3041098A1
Application number: DE19803041098
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Tokyo Araki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1980-10-31
Publication date: 1981-05-21
Also published as: US4387975A; DE3050920C2; DE3041098C2

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE 3 O 4 1 Q 9

Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte: 31 229

Ricoh Company, Ltd. Tokyo/Japan

Automatische Fokussierstellungs-Bestimmungsein-

richtung

VII/XX/Ha

• (089)988272 Telegramme: « ft A η η 4 /nnr*« Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT Älöhö 2 I / U 7 7 6 (BLZ 70020011) Swin Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Bayer Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560BERGd Posischeck München 65343-808 (BLZ 70010080)

Anwaltsakte: 31 229

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine automatische Fokussierstellungs-Bestiminungseinrichtung für optische Instrumente einschließlich Kameras, und betrifft insbesondere eine automatische Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung mit einem sich überdeckenden Doppelbild.

Üblicherweise sind als automatische Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtungen mit einem sich überdeckenden Doppelbild eine derartige Bestimmungseinrichtung mit einem optischen Triangulationssysteme wobei die Fokussierstellung durch Verschieben von Spiegeln festgestellt wird, beispielsweise die von der Honeywell Co., Ltd. hergestellte Visitronic-Autofokus-Einheit, und eine automatische Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung des sogenannten TTL- (d.h. durch das Aufnahmeobjektiv messenden) Typs bekannt, bei welchem ein Aufnahmeobjektiv mit einer unterteilten Austrittspupille verwendet ist und in welcher das Aufnahmeobjektiv oder photoelektrische Elementgruppen vorwärts oder rückwärts verschoben werden, um die Fokussierstellung zu finden. In derartigen Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtungen kann die Fokussierstellung festgestellt werden, aber die Verschiebungs-

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strecke aus der Fokussierstellung heraus, nämlich die Defokussierstrecke, kann nicht gemessen werden; vielmehr müssen der Spiegel, das Aufnahmeobjektiv oder die photoelektrischen Elementgruppen verschoben werden, um die Fokussierstellung zu finden.

Die Erfindung soll daher eine automatische Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung schaffen, bei welcher die Defokussierstrecke gemessen werden kann und bei welcher wahlweise die Fokussierstellung bei einer Nah-, einer Fern- und einer Zwischen^ stellung bezüglich eines dreidimensionalen Gegenstandes eingestellt werden kann. Ferner soll gemäß der Erfindung eine automatische Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung der beschriebenen Art geschaffen werden, welche nicht durch das Umschalten der Blendenzahl beeinflußt wird und welche automatisch Fehler bei der Entferungsmessung korrigieren kann, welche während des Verschiebens des Aufnahmeobjektivs aufgetreten sind. Darüber hinaus soll gemäß der Erfindung eine automatische Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung geschaffen werden, bei welcher die Ausgänge von photoelektrischen Elementgruppen in dem Fokussierstellungs-Bestimmungssystem als Eingänge in einem Belichtungssteuersystem verwendet werden.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einer automatischen Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des

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Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung ist eine automatische Fokussierstellungs-BeStimmungseinrichtung mit einem sich überdeckenden Doppelbild geschaffen, bei welcher die Defokussierstrecke aus einem Korrelationsgrad Ausgangssignale einer Anzahl photoelektrischer Elementgruppen, welche zueinander verschoben werden, und aus deren Verschiebungsstrecke gemessen werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform einer derartigen Bestimmungseinrichtung gemäß der Erfindung kann festgestellt werden, um welche Strecke die Spiegel oder das Aufnahmeobjektiv verschoben werden sollten, um die Fokussierstellung zu finden, selbst wenn die Spiegel oder das Aufnahmeobjektiv in einer beliebigen Stellung festgelegt worden ist. Wenn der Korrelationsgrad berechnet wird, indem jeweils der Unterschied zwischen den Ausgängen von photoelektrischen Elementpaaren bestimmt, der jeweilige Unterschied multipliziert und dann integriert wird, kann eine Anzahl FokussierStellungen bezüglich eines dreidimensionalen Gegenstandes bestimmt werden, und durch Auswählen einer Fokussierstellung entsprechend einem Betriebseinstellsignal, kann die Fokussierstellung entweder auf eine entfernte oder eine nahe Stellung des dreidimensionalen Gegenstandes eingestellt werden. Wenn ferner der Korrelationsgrad dadurch berechnet wird, daß der Unter-

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schied zwischen zwei anderen Signalpaaren multipliziert und integriert wird, kann eine Zwischenstellung des dreidimensionalen Gegenstandes in der Fern- oder Nahrichtung bestimmt werden. Ferner kann durch wahlweises Benutzen der beiden vorerwähnten Methoden entsprechend den jeweiligen Betriebsart-Einstellsignalen jede beliebige Fokussierstellung bestimmt werden. In einer derartigen automatischen Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung gemäß der Erfindung wird der Wert des Defokussiersignals bezüglich der Defokussierstrecke durch Schalten der Blende verändert.

Eine weitere Ausführungsform einer Bestimmungseinrichtung gemäß der Erfindung wird durch das Schalten der Blende nicht beeinflußt. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Aufnahmeobjektiv entsprechend einem Defokussiersignal verschoben, welches der Verschiebungsstrecke (d.h. der Defokussierstrecke)aus der Fokussierstellung des Aufnahmeobjektivs · entspricht, und es wird eine ladungsgekoppelte (CCD-)Einrichtung als Entferungsmeßfühler verwendet, und der Ausgang der ladungsgekoppelten Einrichtung wird durch Verlängern der Integrationszeit der CCD-Einrichtung konstant gemacht, wenn die Helligkeit eines Gegenstandes gering ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Zeit, die erforderlich ist, um das Defokussiersignal aus dem Ausgang der CCD-Einrichtung zu berechnen, nicht vernachlässigbar kurz; vielmehr ist das Zeitintervall zwischen bzw. bei der Erzeugung des Defokussiersignals lang. Folglich weist das Defokussiersignal gewis-

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se Fehler auf, wenn das Aufnahmeobjektiv verschoben wird, während eine Entfernungsmessung vorgenommen wird, so daß das Aufnahmeobjektiv während einer Entfernungsmessung angehalten werden muß. Folglich ist eine verhältnismäßig lange Zeit zum Finden der Fokussierstellung erforderlich.

Unter diesem Gesichtspunkt werden in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Fehler bei der Entferungsmessung, welche durch das Verschieben des Aufnahmeobjektivs erzeugt werden, festgestellt und dann automatisch korrigiert, wodurch dann die Notwendigkeit, das Aufnahmeobjektiv während der Entfernungsmessung zu halten,entfallen ist und die zum Finden der Fokussierstellung benötigte Zeit verkürzt ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Ausgänge von den photoelektrischen Elementgruppen als Eingänge in einem Belichtungssteuersystem verwendet, wodurch die Entfernungsmessung zum Bestimmen der Fokussierstellung und die Belichtungsmessung zum Steuern der Belichtung gleichzeitig in derselben Stellung durchgeführt werden können. Auf diese Weise kann die automatische Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung preiswert hergestellt und in der Größe kompakt ausgebildet werden, und obendrein kann auch noch ihre Ausführung verbessert werden.

Gemäß der Erfindung weist somit eine automatische Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung mit einem sich überdeckenden

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/-43

Doppelbild und mit einer Anzahl photoelektrischer Elementgruppen, mit welchen Lichtstrahlen von einem Gegenstand getrennt festgestellt werden können, wobei die Fokussierstellung aus den Ausgangssignalen von den photoelektrischen EIementgruppen bestimmt werden kann , eine Schiebeschaltung, mit welcher die Ausgangssignale einer photoelektrischen Elementgruppe bezüglich der Ausgangssignale einer anderen photoelektrischen Gruppe verschiebbar sind, und eine Schaltung zum Berechnen der Defokussierstrecke auf, indem der Korrelationsgrad der Ausgangssignale der photoelektrischen Elementgruppen erhalten wird , welche durch die Schiebeschaltung zueinander verschoben werden, und indem dann die Verschiebungsstrecke durch die Verschiebeschaltung erhalten wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Ansicht eines optischen

Systems, das in einer erfindungsgemäßen, automatischen Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung mit einem Pupillenaufteilung's-TTL-System verwendet werden kann;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren

optischen Systems, das in einer automatischen Fokussierstellungs-Bestimmungseinrich-

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tung mit einem Pupillenaufteilungs-TTL-System gemäß der Erfindung verwendet werden kann;

Fig.3 ein optisches System für eine automatische

Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung eines Triangulationstyps, bei welchem die Erfindung angewendet werden kann;

Fig.4(a) und 4(b)Kurvendarstellungen, welche die Phasendifferenzen der Ausgänge jeder photoelektrischen Elementgruppe eines optischen Systems einer erfindungsgemäßen Bestimmungseinrichtung zeigen;

Fig.5(a) bis 5(c)KurvendarStellungen, welche die berechneten

Ergebnisse der Korrelationsgrade der Ausgänge jeder photoelektrischen Elementgruppe in einer Bestimmungseinrichtung gemäß der Erfindung zeigen;

Fig.6 ein Blockschaltbild einer Schaltung einer

automatischen Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig.7 eine schematische Darstellung zur Erläute

rung des Betriebsbereichs der in Fig.6 wie-

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dergegebenen Schaltung;

Fig.8 ein Ablaufdiagramm, in welchem ein Null

durchgangsbetrieb der Schaltung in Fig.6 dargestellt ist;

Fig.9(a) und 9(b)schematische Darstellungen zur Erläuterung

der Änderung der Fokussierstrecke, wenn die Blendenzahl geändert wird;

Fig.10(a) bis 10(c) Kurven, aus welchen zu ersehen ist, daß

sich die Phasenverschiebung ändert, wenn sich die Blende ändert;

Fig.11 eine Kurve, in welcher die Beziehung zwi

schen Defokussiersignalen und dem Abbildungsabstand eines Aufnahmeobjektivs dargestellt ist;

Fig.12 eine Kurve, in welcher die Beziehung zwi

schen unkorrigierten Defokussiersignalen und der Stellung eines Aufnahmeobjektivs dargestellt ist;

Fig.13 eine graphische Darstellung, welche die Be

wegung eines Aufnahmeobjektivs zeigt;

130021/0778 ■

Fig.14 ein Ablaufdiagramm, in welchem die Korrektur eines Entfernungsmeßfehlers dargestellt ist, welcher durch das Verschieben des Aufnahmeobjektivs in einer Bestimmungseinrichtung gemäß der Erfindung hervorgerufen wird;

Fig.15 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausfüh

rungsform der Erfindung;

Fig.16 eine schematische Rückansicht eines Aufnah

meobjektivs, welches mit Einrichtungen zum Eingeben einer AV_Q-Information in Fig.15 versehen ist;

Fig.17 eine schematische kameraseitige Vorderan

sicht des Aufnahmeobjektivs, welches mit Einrichtungen zum Eingeben einer AV_n-Information in Fig.15 versehen ist;

Fig.18 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausfüh

rungsform der Erfindung; und

Fig.19 eine schematische Darstellung der Anordnung

der photoelektrischen Elemente in den in Fig.15 bis 17 wiedergegebenen Ausführungsformen.

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In Fig.1 ist schematisch ein optisches System für eine automatische Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung mit einem Pupillenaufteilungs-TTL-System dargestellt. In Fig.1 ist eine Austrittspupille 14 eines Aufnahmeobjektivs 13 durch ein optisches Pupillenaufteilungssystem unterteilt, das eine Gruppe von kleinen Linsen 12 und eine Kondensorlinse 11 aufweist. Abbildungslichtstrahlen des Aufnahmeobjektivs 13, welche durch Teile 14A bzw. 14B der Austrittspupille 14 hindurchgehen, fallen .auf photoelektrische Elemente A₁ bis A_n einer Gruppe A und auf photoelektrische Elemente B₁ bis B einer Gruppe B. Insbesondere die photoelektrischen Elemente

A₁ und B₁, Ay und B„, A und B bilden jeweils ein

Paar. Von den Lichtstrahlen, welche in eine Fokussierstellungs-Bestimmungsflache eintreten, in welcher die photoelektrischen Elemente A₁ bis A und B₁ bis B angeordnet sind, fallen die Abbildungs-Lichtstrahlen, welche durch den Teil 14A der Austrittspupille 14 hindurchgehen, auf die photoelektrischen Elemente A₁ bis A der photoelektrischen Elementpaare der jeweiligen kleinen Linsen in der Linsengruppe 12. In ähnlicher Weise treffen die Abbildungs-Lichtstrahlen, welche durch den Teil 14B der Austrittspupille 14 hindurchgehen, auf die photoelektrischen Elemente B₁ bis B der photoelektrischen Elementpaare in den entsprechenden kleinen Linsen in der Linsengruppe 12.

In Fig.2 gehen die Abbildungs-Lichtstrahlen, welche durch den Teil 14A der Austrittspupille 14 hindurchgegangen sind,

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durch einen halbdurchlässigen Spiegel 15,ein Prisma 16 und ein Abbildungsobjektiv 17 hindurch und treffen auf die photoelektrischen Elemente A₁ bis A. Andererseits werden die Abbildungs-Lichtstrahlen, welche durch den Teil 14B der Austrittspupille 14 hindurchgehen, von dem halbdurchlässigen Spiegel reflektiert, gehen durch ein Prisma 18 und ein Abbildungsobjektiv 19 hindurch und treffen dann auf die photoelektrischen Elemente B₁ bis B .

1 η

In Fig.3 werden die von einem Gegenstand stammenden Lichtstrahlen von einem Spiegel 20 reflektiert und treffen über eine Linse 21 und ein Prisma 22 auf die photoelektrischen Elemente A₁ bis A. Ferner werden die von dem Gegenstand stammenden Lichtstrahlen auch von einem Spiegel 23 reflektiert und treffen über eine Linse 24 und ein Prisma 22 auf die photoelektrischen Elemente B₁ bis B . In Fig.3 stellt L die Länge der Grundlinie des Gegenstandes dar. In den optischen Systemen in Fig.2 und 3 können als photoelektrische Elemente A₁ bis A und B₁ bis B Photodiodenanordnungen, CCD-, BBD-Einrichtungen u.a. verwendet werden.

Der Fokussierpunkt kann an einer Stelle erhalten werden, an welcher sich die Doppelbilder vollständig überdecken, wobei eine Phasenverschiebung j' von Phasenmustern(a)und (g) durch die Ausgänge der photoelektrischen Elemente A₁ bis A der Gruppe A und der photoelektrischen Elemente B₁ bis B der Gruppe B gebildet wird. Wenn die Phasenmuster ^) und (B) so_;

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wie in Fig.4 dargestellt/ sind, wenn die Fokussierstellung in einer bestimmten Stellung festgelegt ist, kann die Defokussierstrecke e durch Bestimmen der Phasenverschiebung j¹ in den Phasenmustern ßp und (S) bestimmt werden. Bei einem zweidimensionalen (ebenen) Gegenstand wird eine Phasenverschiebung j' so, wie in Fig.4(a) dargestellt, bestimmt. Im Falle eines dreidimensionalen Gegenstandes können jedoch eine Anzahl Phasenverschiebungswerte ,beispielsweise zwei Verschiebungswerte j ' und J₂ ¹ in Fig.4(b) bestimmt werden.

Um die Verschxebungswerte j· aus den Ausgängen der photoelektrischen Elemente A₁ bis A sowie B., bis B zu erhalten, wer-

Tn 1 η

den die Ausgänge a.. bis a und b- bis b der photoelektrischen Elemente A^ bis A bzw. B₁ bis B jeweils in Form einer Zahlenfolge in einem Speicher gespeichert, und eine Folge wird dann bezüglich der anderen Folge verschoben, so daß der Korrelationsgrad zwischen den zwei Folgen geprüft wird. Um den Korrelationsgrad zu prüfen, können die folgendenGleichungen

Y₁ = Z (a_± - b_±)

oder Y₂ = Z ((a_± - b_±+1)P - (a_±+1

wobei ρ = 1, 2, 3, ...., ist, verwendet werden; wenn ρ unge rade ist, dann gilt:

^x ^χ - 19 -

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Die Korrelationsgrade Y₁ und Y₂ zwischen den Ausgängen der photoelektrischen Elemente A₁ bis A und B₁ bis B , die in Fig.4 dargestellt sind, und welche mit Hilfe der vorstehend angeführten Gleichungen erhalten wurden, sind in Fig.5(a) bis 5(d) dargestellt. Fig.5(a) und (b) zeigen die Ergebnisse im Falle eines zweidimensionalen Gegenstandes in Fig.4(a), während Fig.5(c) und 5(d) die Ergebnisse im Falle eines dreidimensionalen Gegenstandes zeigen; hierbei werden eine Anzahl Verschiebungswerte j* gebildet, und alle Verschiebungswerte j' werden anhand der Ergebnisse aus Gleichung Y₁ geprüft. Ferner kann aus den Ergenissen der Gleichung Y₂ der Verschiebungswerg j' an einer Zwischenstellung des dreidimensionalen Gegenstandes bezüglich der Fern- und Nahrichtungen von dem Aufnahmeobjektiv zu dem Gegenstand erhalten werden.

In Fig.6 ist eine Schaltung einer Ausführungsform einer automatischen Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird der Fokussier- oder Scharfeinstellpunkt zwischen dem in Fig.1 dargestellten optischen System verwendet, und als die photoelektrischen Elemente A₁ bis A und B„ bis B ist eine

InIn

ladungsgekoppelte (CCD-)Einrichtung 25 verwendet. Die CCD-Einrichtung 25 wird durch eine Steuerschaltung 26 erregt, und ein Lichtstrahl, welcher auf die ladungsgekoppelte Ein-

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richtung 25 auftrifft, wird photoelektrisch umgewandelt und mittels einer Photosensorgruppe 27 integriert, welche den Gruppen aus den photoelektrxschen Elementen A^ bis A und B. bis B äquivalent ist. Die photoelektrisch umgewandelten und integrierten Werte werden dann in paralleler Form an ein Schieberegister 28 übertragen und werden von diesem in serieller Form abgegeben. Die Ausgangssignale a.. bis a und b.. bis b von der ladungsgekoppelten Einrichtung 25 werden in einen A/D-Umsetzer 29 eingesetzt, von diesem (29) in digitale Signale umgesetzt und dann in Speichern 30 und 31 gespeichert. In diesem Fall werden die Signale a₁ bis a der photoelektrischen Elemente A₁ bis A der Gruppe A in dem Speicher 30 gespeichert, und gleichzeitig werden die Signale b.. bis b der photoelektrischen Elemente B. bis B der Gruppe B in dem Speicher 31 gespeichert. Die Ausgangssignale des Speichers werden an einen Speicher 32 und dann an einen Speicher 33 übertragen. Die Ausgangssignale des Speichers 31 werden an eine Schiebeschaltung 34 übertragen, durch welche die Ausgangssignale des Speichers 31 bezüglich der Ausgangssignale des Speichers 30 verschoben werden, und werden dann an Speicher 35 und 36 übertragen. Die Speicher 30 bis 33, 35 und 36 sind so ausgelegt, daß in ihnen ein Wort gespeichert werden kann. Wenn das in dem Speicher 33 gespeicherte Signal a. ist, ist der in dem Speicher 32 gespeicherte Inhalt a.₊-_f und die Inhalte der Speicher 35 und 36 sind b.₊-_. bzw. b._., wobei j eine durch die Schiebeschaltung 34 vorgenommene Verschiebung darstellt. Der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal

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des Speichers 33 und dem des Speichers 36 wird durch eine differenzbildende Schaltung 37 festgelegt, und das Ausgangssignal der Differenzschaltung 37 wird in eine Multiplizierschaltung 38 eingegeben, in welcher das Ausgangssignal der Differenzschaltung 37 in die q-te Potenz erhoben wird. Der Ausgang der Multiplizierschaltung 38 wird in eine Integrierschaltung 39 eingegeben und dort integriert, wodurch dann

(a.-b._ . )^g gebildet ist. Diese Operation wird bezüglich jedes Verschiebungswertes j durchgeführt, so daß die Steuerschaltung 26 nacheinander den Verschiebungswert j ändert. Eine Scheitelwert-Fühlschaltung 40 bestimmt derartige Werte, wie Y_j(aln)__r Yj _{min) und Yj _(min)+1 nahe den Scheitelwerten der Ausgangssignale der Integrierschaltung 39, wie in Fig.5(a) dargestellt und die entsprechenden Verschiebungswerte j(min)-1, j(min) und j(min)+1. Andererseits wird die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Speichers 30 und dem des Speichers 35 durch eine differenzbildende Schaltung 41 festgestellt, und der Ausgang der Differenzschaltung 41 wird in eine Multiplizierschaltung 42 eingegeben, durch die der Ausgang der Differenzschaltung 41 in die p-te Potenz erhoben wird. Ferner wird der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal des Speichers 32 und dem des Speichers 36 durch eine Differenzschaltung 43 festgestellt. Der Ausgang der Differenzschaltung 43 wird in eine Multiplizierschaltung 44 eingegeben, in welcher dieser Ausgang in die p-te Potenz erhoben wird. Der Unterschied zwischen dem Ausgang der Multiplizierschaltung 44 und dem der MuItiplizierschaltung 42 wird

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durch eine Differenzschaltung 45 festgelegt. Der Ausgang der Differenzschaltung 45 wird durch eine Integrierschaltung 46 integriert, wodurch dann erhalten wird:

Diese Operation wird bezüglich jedes Verschiebungswertes j durchgeführt. Eine den Nulldurchgang feststellende Schaltung

47 stellt derartige Werte, wie Y.(> 0) und Y-(^O) in der Nähe von null des Ausgangssignals der Integrierschaltung 46 wie in Fig.5(b) dargestellt ist, und die entsprechenden Verschiebungswerte j (^ 0) und j (^ 0) fest.

Durch eine j'-Operationsschaltung 48 werden der Wert j' und der Wert Y.(j· , Y^i₁) in. der Scheitelstellung und der Wert j'- des Wertes j * bei der Nulldurchgangsstelle aus den Ausgängen einer den Scheitelwert feststellenden Schaltung 40 und aus den Ausgängen der den Nulldurchgang feststellenden Schaltung 47 erhalten. Oder anders ausgedrückt, bezüglich der Ausgänge der den Scheitelwert feststellenden Schaltung 40, nämlich (j(min)-1, Y.(min)-1, (j(min), Y.(min)), (j(min)+1, Y.(min)+1), wird eine durch eine quadratische Näherungskurve dargestellte quadratische Kurve

Y = Cj² + Dj + E
aus den vorerwähnten Werten durch die j'-Operationsschaltung

48 erhalten, und der Wert j¹ und der Wert j*1 von Y₁ (=- §<=r)

in deren Scheitelwertstellung und Y-_t1 werden berechnet; be-

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züglich der Ausgänge der den Nulldurchgang feststellenden Schaltung 47, nämlich (j (£0), Y.(>0) und (j (*0), Y.(<0)) werden sie linear angenähert, so daß

■i« = ii>01 - ^j(!⁰⁾ - j (=Ό)
¹ 2 ^3{=^} Y. (50) -Y. (£0)

berechnet wird.

Bezüglich des dreidimensionalen Gegenstandes ergeben sich eine Vielzahl von j'--Werten. Wenn die Ausführung so ist,daß je weiter weg der Gegenstand ausgemacht wird, der Wert j '..

kleiner wird, nämlich J'-i-i^J'i.o^ ^'i- ^{und ein klei}~

ner j-Wert gewählt wird, kann der Scharfeinstellpunkt eines fernen Gegenstandes bestimmt werden, während, wenn ein großer Wert j'- gewählt ist, der Scharfeinstellpunkt eines nahen Gegenstandes bestimmt werden kann. Ferner kann durch Auswählen des Minimums Y.₁ mittels der Steuerschaltung 26 der Wert j '-j mit dem maximalen Korrelationsgrad gewählt werden. Der Wert j'„ stellt die Durchschnittsstellung der Verteilung von fernen und nahen dreidimensionalen Gegenständen dar. Wenn drei Betriebsarten oder Verfahren, nämlich ein Fern-, ein Nah- und ein Durchschnittsverfahren als Entfernungsmeßverfahren vorgesehen sind, um den Fokussier- oder Scharfeinstellpunkt zu erhalten, kann der Wert j¹ durch die Steuerschaltung 26 entsprechend jedem Betriebsart-Einstellsignal von einem Entfernungsmeßverfahren-Einstellteil 49 erhalten werden, so daß die automatische Fokussierstellung-Bestimmungseinrich-

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tung bei jedem Gegenstand angewendet werden kann. Bei dem sogenannten Fernverfahren wählt die Steuerschaltung 26 einen kleinern j' -~ Wert aus, während bei dem sogenannten Nahverfahren die Steuerschaltung 26 einen größeren j * - — Wert auswählt. Bei dem DurchSchnittsverfahren wählt die Steuerschaltung 26 einen Wert j'₂ aus. Normalerweise wird ein Wert j¹- gewählt, welcher dem Minimumwert Y-I₁ entspricht.

Wenn der Scheitelwert durch die Schaltung 40 festgestellt wird, wird die Verschiebungsrichtung der durch die Schiebeschaltung 34 zu verschiebenden Signale b- bis b durch die Steuerschaltung 26 entsprechend der Zu- oder Abnahme der Ausgänge Y.. der Integrierschaltung 39 festgelegt, was durch Verschieben der Signale bi bis b um eine Stufe festgestellt wird. Bei einem dreidimensionalen Gegenstand ist jedoch der Scheitelwert Y₁ nicht auf einen Wert begrenzt, wie in Fig.5(c) dargestellt ist. Folglich muß die Verschiebung in hohem Maße vorgenommen werden. Wenn der Nulldurchgang mittels der Schaltung 47 festgestellt wird, kann die Verschiebungsrichtung festgesetzt werden, um so die Verschiebungsstrecke mittels der Steuerschaltung 26 zu verringern, indem die Polarität (positiv oder negativ) des Wertes Y₂ beurteilt wird, ohne die Signale b.. bis b zu verschieben, (selbst wenn j=0 ist) .

Bei der zweiten Entfernungsmessung und bei folgenden Entfernungsmessungen, bei welchen sich die Stellung des Aufnahmeobjektivs von der bei der ersten Entfernungsmessung unterschei-

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det, da der Verschiebungswert j* nicht größer als der vorherige Verschiebungswert wird solange das Aufnahmeobjektiv in der Scharfeinstellrichtung bei der ersten Entfernungsmessung verschoben wird, kann der maximale Verschiebungswert mittels der Steuerschaltung 26 bestimmt werden. Folglich kann durch Festlegen der Verschiebungsrichtung und der Verschiebungsstrecke die Bedienungsgeschwindigkeit erhöht werden.

Die vorerwähnte Arbeitsweise liegt in dem Bereich von a, bis a, , was auch in demselben Bereich liegt, der durch Verschieben der Signale b.. bis b in dem Bereich 1-n | j έ k-1 erhalten wird, wie in Fig.7 dargestellt ist. Der maximale Verschiebungswert j wird entsprechend dem maximalen Abbildungsabstand des verwendeten Aufnahmeobjektivs bestimmt, und ist normalerweise |l-n| = |k-i|.

Fig.8 ist ein Ablaufdiagramm, in welchem die Bestimmung eines Nulldurchgangs dargestellt ist. Da der maximale Verschiebungswert j proportional der maximalen Abbildungsstrecke des Aufnahmeobjektivs ist, der Arbeitsbereich der in Fig.7 dargestellt ist und die Beziehung zwischen j und Y„ die in Fig.5(b) dargestellte ist, wird die Verschiebung der Signale b₁ bis b so bestimmt, daß sie entsprechend einem binären Klassifikationsverfahren (d.h. einem sukzessiven Vergleichsverfahren)

-(l-n)+k-1=J=j_TTi=iir/2i2^N ist. Wenn der Ausgang Y. der Intemax j

gierschaltung 46 0 (null) ist, ist j'=0, da das Aufnahmeobjektiv in der Fokussiersteilung festgelegt ist. Wenn Y. nicht

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O (null) ist, wird ein Parameter I voreingestellt, und die Richtung und Strecke der Verschiebung werden in Abhängigkeit von der Polarität (positiv oder negativ) von Y. bestimmt. Wenn Y.=0 ist, ist j=j', so daß die Verschiebung beendet ist. Wenn Y.j^O ist, wird der Verschiebungswert erhöht, und das vorerwähnte Verfahren wieder durchgeführt. Wenn der Verschie bungswert ein Maximum wird, wird j' durch den Wert Υ^(^Ο) oder Y.(sO) des AusgangsSignaIs der Integrierschaltung 46 in der Nähe von null, nämlich der Verschiebungswert j(=O) oder j(έθ) und durch die folgende Gleichung bestimmt:

3 3K~Vi _y (50)- Y. (SO)

wobei Y.(=0) und Y.(eO) in der Nähe von null am nächsten beieinanderliegen, und j(=0) und j (40) den jeweiligen vorerwähnten Verschiebungswerten entsprechen.

Die Steuerschaltung 26 dient dazu, eine Defokuss!erstrecke e von dem auf diese Weise ausgewählten Wert j * und einem Blendenwertsignal zu bestimmen, welches von einem Blendenwert-Einstellteil 50 abgegeben wird, und um die festgestellte Defokussierstrecke e auf einer Anzeigeeinrichtung 51 anzuzeigen, wobei die Defokussierstrecke e in einem Dekrementzähler 52 eingestellt wird, ein Drehrichtungssignal und ein Geschwindigkeitssignal in einer Motor-Ansteuerschaltung 53 eingegeben und ein Motor 54 angetrieben wird, wodurch das Aufnahmeobjektiv 13 verschoben wird. Ein Impulsgenerator 55

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gibt Impulse ab, deren Anzahl proportional zu der Verschiebungsstrecke des Aufnahmeobjektivs 13 ist, und der Dekrementzähler wird durch die abgegebenen Impulse dekrementiert.Wenn der Dekrementzähler 52 0 anzeigt, gibt er ein Stoppsignal an die Motoransteuerschaltung 53 ab, die den Motor 54 anhält, so daß das Aufnahmeobjektiv 13 in der Fokussierstellung angehalten wird. Entsprechend dem von dem Blendenwert-Einstellteil 50 erzeugten Signal korrigiert die Steuerschaltung 26 ein Defokussiersignal, oder die Anzahl der von dem Impulsgenerator 55 zu erzeugenden Impulse, welche der Verschiebungsstrecke des Aufnahmeobjektivs 13 entspricht, wird so gesteuert, daß die Beziehung zwischen j* und e unabhängig von dem Schalten der Blende konstant gemacht wird. Während der Scharfeinstellung bewirkt die Steuerschaltung 26, daß eine Warneinrichtung 56 ein Warnsignal anzeigt.

Die Ausgangssignale des Speichers 36 werden durch die Integrierschaltung 57 integriert, und der integrierte Wert wird durch die Anzahl Signale i durch eine Teilungsschaltung 58 geteilt, d.h. es wird die OperationZbi/i durchgeführt, so daß die Helligkeit des Gegenstandes gemessen wird. Die Steuerschaltung 26 steuert die Integrationszeit der ladungsgekoppelten (CCD-)Einrichtung 25 entsprechend dem Ausgangssignal von der Teilungsschaltung 58, und berechnet gleichzeitig die Belichtung, indem eine photometrische Belichtungssteuerung entsprechend dem Ausgang der automatischen Belichtungsschaltung 59 angelegt wird. In dem optischen TTL-Fokus-

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sierpunkt-Feststellsystem wird die folgende Beziehung zwischen j' und e erhalten:

ea * j' · x F wobei D = = Φ 2Θ χ f und F der Blendenwert

F
bei der Messung der Entfernung, D der effektive Durchmesser der Austrittspupille bei der Entfernungsmessung, f die Brenn weite des Aufnahmeobjektivs 13 und 2F der Winkel ist, der ~ zwischen der Linie, die die Austrittspupille 14A und die Fokussierstellung verbindet, und der Linie ist, die Austrittspupille 14B und die Fokussierstellung verbindet, wie in Fig.9(a) und 9(b) dargestellt ist. Die Defokussierstrecke e ist die Strecke von der Fokussier- oder Scharfeinstellebene P zu der Fokussier-Bestimmungsebene PD.

Wenn die Fokussierstellung nicht geändert, aber die Blende F von F₁ auf F2 entsprechend dem Schalten des Blendenwertes ge ändert wird , wird auch der Wert j' geändert. Wenn beispiels weise F„ y F. ist, nimmt der Wert j¹ von dem in Fig.10(a) dargestellten Wert auf den in Fig.10(b) dargestellten Wert ab. Wenn andererseits die Fokussierstellung bei dar Blende F sich von der bei der Blende Fo unterscheidet und wenn der Wert j' konstant ist, wie in Fig.10(c) dargestellt ist, wird die Defokussierstrecke e von e₁=j^l χ F₁ zu e_=j' χ F-.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen kann gesagt werden, daß das Defokussiersignal aus dem Wert j¹ erhalten wird, und sich folglich das Defokussiersignal ändert, wenn sich der Wert infolge einer Blendenwertänderung ändert.

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Das Schalten der Blende ist eine· der Funktionen der automatischen Fokussierstellungs-Bestinunungseinrichtung, damit die Lichtstrahlen bei der Messung der Entfernung in Abhängigkeit von der Blende des Aufnahmeobjektivs 13 nicht ausgeschlossen werden oderdie Einstellgenauigkeit beispielsweise entsprechend dem Blendenwert zum Zeitpunkt der Aufnahme geändert wird, welcher entsprechend der automatischen Belichtung eingestellt ist. In dem in Fig.l dargestellten, optischen System wird der Blendenwert dadurch geschaltet, daß der Abstand zwischen den paarweise verwendeten photoelektrischen Elementen A. und B. geändert wird, oder daß der Abstand zwischen der Linsengruppe 12 und der Ebene der photoelektrischen

Elemente A₁ bis A und B₁ bis B oder die Brennweite der Lin-I η ι η

sengruppe 12 geändert wird. Bei dem inFig.2 dargestellten optischen System wird das Schalten des Blendenwertes durch Ändern der vertikalen Winkel der Prismen 16 und 18 durchgeführt.

Die Beziehung zwischen dem Defokussiersignal und dem Abbildungsabstand des Aufnahmeobjektivs 12 kann dadurch konstant gemacht werden, daß das Defokussiersignal mit F_?/F- bei dem F^-Betrieb multipliziert wird, wodurch dieselbe Beziehung zwischen dem Defokussiersignal und dem Abbildungsabstand des Aufnahmeobjektivs 13 wie bei dem F--Betrieb erhalten werden kann. Dasselbe kann auch dadurch erhalten werden, daß die Anzahl der von dem Impulsgenerator zu erzeugenden Impulse geändert wird, indem die Verschiebungsstrecke des Aufnahme-

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Objektivs 13 (relativ zu der Verschiebungsstrecke des Aufnahmeobjektivs 13) bestimmt wird, oder indem die Verstärkung der Motorsteuerschaltung 53 bezüglich des Defokussiersignals geändert wird. Bei dem in Fig.3 dargestellten, optischen Grundlinienmeß-Fokussierstellungs-Bestimmungssystern wird die folgende Beziehung zwischen der Länge L der Grundlinie und dem Wert e erhalten: e α j'/L.

Wenn das Aufnahmeobjektiv während der Entfernungsmessung nicht verschoben wird, verläuft das dem Wert j¹ entsprechende Defokussiersignal parallel zu der Objektiv-Abbildungsstrecke, wie durch eine ausgezogene Linie in Fig.11 dargestellt ist. Wenn jedoch das Aufnahmeobjektiv während der Entfernungsmessung angetrieben, dh. verschoben wird, sind in dem Defokussiersignal Fehler enthalten, und folglich weicht der Wert des Fokussiersignals aufgrund der Verschiebung des Objektivs während der Entfernungsmessung von dem richtigen Wert ab. Die Fehler des Defokussiersignals weisen den Fehler Δ Y₁Za entsprechend der Verschiebungsstrecke e* des Aufnahmeobjektivs während der Integrationszeit der CCD-Einrichtung für eine Entfernungsmessung und den Fehler ^Y₂ entsprechend der Verschiebungsstrecke Δ e₂ des Aufnahmeobjektivs während der Zeitdauer f auf, welche erforderlich ist, um das Defokussiersignal aus den Ausgangssignalen der CCD-Einrichtung zu berechnen, wobei α ein Wert ist, welcher durch Ändern der Verschiebungsgeschwindigkeit des Aufnahmeobjektivs festgelegt ist. Wenn das Aufnahmeobjektiv mit konstanter Geschwin-

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digkeit verschoben wird, weist das Defokussiersignal den Fehler auf, der A^ei/2 (= ^ e.,) + "^e- zuzuschreiben ist, wie durch die abwechselnd lang - kurz - kurz gestrichelte Linie in Fig.1 dargestellt ist. Wenn darauf geachtet werden kann, daß Ae₂=O ist, weist das Defokussiersignal den Fehler Ae₁/2 auf, wie durch die lang-kurz-ge strichelte Linie in Fig.11 dargestellt ist. Folglich ist der richtige Wert γ_β der Strecke:

Y₀= Y-(AY₁Za + Ay₂) (1)

wobei γ die durch das Defokussiersignal gemessene Strecke ist. Folglich kann die Verschiebung des Aufnahmeobjektivs durch Bestimmen des richtigen Wertes Y₀ aus dem gemessenen Wert γ mit Hilfe der Gl.(T) festgelegt werden, wobei die Entfernungsmessung durchgeführt werden kann, während das Aufnahmeobjekt'iv verschoben wird, und die zum Scharfeinstellen erforderliche Zeit verkürzt werden kann.

In Fig.12 ist die Beziehung zwischen einem Defokussiersignal, dessen Fehler nicht korrigiert sind, und der Stellung des Aufnahmeobjektivs dargestellt. Wenn das Aufnahmeobjektiv stillsteht, gibt das Defokussiersignal den richtigen Wert γ an, wie durch die gestrichelte Linie in Fig.12 dargestellt ist. Während der Verschiebung des Aufnahmeobjetivs weist jedoch das Defokussiersignal Fehler auf, wie durch die ausgezogene Linie angezeigt ist (außer in dem Bereich, wo sich

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die Teile der ausgezogenen und gestrichelten Linie überdekken). In Fig.13 ist ein Objektiv-Bewegungs- oder -Verschiebungsdiagramm dargestellt. Wie durch die gestrichelten Pfeile dargestellt, läuft, wenn das Defokussiersignal nicht korrigiert ist, das Aufnahmeobjektiv über die Fokussierstellung mindestens einmal hinweg, so daß das Scharfeinstellen lange Zeit dauert. Wenn dagegen das Defokussiersignal korrigiert ist, überfährt das Aufnahmeobjektiv die Fokussierstellung nicht, wie durch den ausgezogenen Pfeil dargestellt ist, so daß die zum Scharfeinstellen erforderliche Zeit verkürzt werden kann.

In Fig.14 ist ein Teil der Arbeitsweise der vorerwähnten Einrichtung dargestellt. Während des Betriebs wird ein Objektiv-Verschiebungssignal V zuerst rückgesetzt, und die Entfernungsmessung wird durchgeführt, während das Objektiv stillsteht, und der gemessene Wert V wird als das Defokussiersignal V gespeichert. Wenn der Wert des Defokussiersignals V null ist, bedeutet dies, daß das Aufnahmeobjektiv in der Fokussierstellung festgelegt ist, und infolgedessen wird auf den nächsten Schritt, das Auslösen der Kamera, übergegangen. Wenn der Wert des Defokussiersignals nicht null ist, wird die Polarität des Defokussiersignals festgestellt, und das Verschiebungssignal V wird um einen Schritt verschoben, und das

Aufnahmeobjektiv wird herausgezogen oder zurückgeschoben. Wenn V gleich V ist und kein unterschiedlicher Meßwert in die Steuerschaltung 26 eingegeben worden ist, wird das Auf-

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nahmeobjektiv verschoben, bis V gleich V¹ wird. Wenn eine

andere gemessen e Entfernung oder Strecke in die Steuerschaltung 26 eingegeben wird und V¹ nicht gleich V wird, dann ist dieser gemessene Entfernungswert der Wert, der während der Verschiebung des Aufnahmeobjektivs erhalten worden ist, und folglich wird eine Korrektur von V-V₂/2 durchgeführt, um so V=V¹ zu erhalten. Wenn V null ist, wird wieder auf den ersten Schritt übergegangen. Wenn jedoch V nicht null ist, wird angenommen, daß V =0 ist und es wird die Polarität von V festgestellt, so daß das Verschiebungssignal V um einen Schritt verschoben wird und das Aufnahmeobjektiv bewegt bzw. verschoben wird. Wenn V +V /2 = V ist und die nächste gemessene Entfernung bzw. Strecke nicht eingegeben worden ist, wird das Aufnahmeobjektiv bewegt, bis V gleich V wird. Wenn die nächste gemessene Entfernung eingegeben wird, wird der gemessene Wert korrigiert, und der vorbeschriebene Vorgang wird wiederholt.

In herkömmlichen selbstfokussierenden Kameras und in Kameras mit einer automatischen Belichtungsmessung sind das Entfernung smeß system zum Bestimmen der Fokussierstellung und ein photoemtrisches System zum Steuern der Belichtung in den Kameras getrennt vorgesehen. Infolgedessen sind diese Kameras teuer und es ist schwierig, ihre Größe zu verringern. Das photometrische System zum Steuern der Belichtung ist im allgemeinen das sogenannte TTL-System, bei welchem Licht benutzt wird, das durch das Aufnahmeobjektiv hindurchgeht. Als Sy-

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steme zum automatischen Steuern der Belichtung werden eine Vielzahl von komplizierten Systemen verwendet, wie beispielsweise ein automatisches Belichtungssystem mit Blendenautomatik, ein automatisches Belichtungssystem mit Zeitautomatik und ein Programmsystem.

Das Fokussierstellungs-Bestimmungsverfahren mit einer Pupillenunterteilung, wie in Fig.1 und 2 dargestellt ist, kann im wesentlichen genauso wie das Verfahren zum Messen der Helligkeit eines Gegenstandes zur Belichtungssteuerung betrachtet werden, da die Helligkeit eines Gegenstandes mittels lichtaufnehmender Elemente gemessen wird, und die Ausgänge dieser Elemente des Bestimmungssystems als Eingänge für das Belichtungssteuerungssystem verwendet werden. Bei dem Entfernungsmeßsystem mit einer Pupillenaufteilung zum Bestimmen der Fokus sier stellung ist jedes lichtaufnehmende Element so angeordnet, daß es Licht von den Austrittspupillenteilen 14A und 14B des Aufnahmeobjektivs in dessen Umfangsbereich aufnehmen kann, und infolgedessen kann eine Belichtungs- und Entfernungsmessung nicht mit der Aufnahmeblende durchgeführt werden. Folglich muß die Belichtungs- und Entfernungsmessung mit der maximalen Blende vorgenommen werden.

In Fig.15 ist ein Blockschaltbild eines Fokussierstellungs-Bestimmungssystems und eines Belichtungssteuersystems für eine Ausführungsform einer automatischen Fokussierstellungs-BeStimmungseinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.

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In dem Blockschaltbild wird die Helligkeit BV eines Gegenstandes mittels einer photoelektrischen Elementanordnung 62, beispielsweise einer ladungsgekoppelten Einrichtung ,gemessen, die in einem Fokussierstellungs-Bestimmungssystem 61 angeordnet ist. Die auf diese Weise gemessenen Daten werden dann mittels eines Schieberegisters 62 einer Selbstabtastung unterzogen und werden dann in einer Halteschaltung 64 gespeichert. Die gespeicherten Daten werden dann an eine Autofokus-Steuerschaltung 65 angelegt, wo sie verarbeitet werden. Die Ergebnisse werden dann auf einer Anzeigeeinrichtung 66 dargestellt. Aufgrund dieser Ergebnisse wird dann das Aufnahmeobjektiv 13 mittels der Motorsteuereinrichtung 67 in die Fokussierstellung vorgeschoben oder zurückgezogen. Ferner wird ein Integrationswert 68 aus den AusgangsSignalen der photoelektrischen Elemente der Gruppe B berechnet, welche in der Halteschaltung 64 gespeichert werden und es wird dann der Durchschnittswert 69 des Ausgangs der photoelektrischen Elemente der Gruppe B aufgrund des Integrationswertes 68 gemessen. Der Durchschnittswert 69 wird dann mittels einer Pegelbestimmungsschaltung 70 mit einem Bezugswert verglichen. Wenn der Durchschnittswert 69 kleiner als der Bezugswert ist, wird ein Zeitsignal in das Schieberegister 63 eingegeben, und die Ausgangssignale der Halteschaltung 64 werden auf einen Pegel verstärkt, der zum Bestimmen der Fokussierstellung erforderlich ist.

Da der Ausgang der Pegelbestimmungsschaltung 70 im wesentli-

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chen ein Signal ist, das die Helligkeit des Gegenstandes anzeigt, wird der Ausgang der Pegelbestimmungsschaltung 70 in eine automatische Belichtungssteuerschaltung 72 eines Belichtungssteuersystems 71 eingegeben. In der Schaltung 72 sind eine photometrische Information 73, nämlich die Filmempfindlichkeit SV in ASA, die Verschlußgeschwindigkeit TV, ein Blendenwert AV- bei maximaler Blende und ein Blendenwert AV bei der Aufnahmenblende - dem Blendenwert AV _ bei der maximalen Blende vorher gespeichert. Entsprechend dem Schalten auf einen automatischen Belichtungsbetrieb 74 wird einer der Werte in der photometrischen Information 73 ausgewählt, wird dann in der automatischen Belichtungssteuerschaltung 72 verarbeitet und von dieser abgegeben. Oder anders ausgedrückt, wenn der Belichtungsmeßbetrieb ein programmierter Betrieb ist, werden die Werte SV und AV_n ausgewählt und verwendet, und die Werte TV und AV werden abgegeben. Wenn bei der Belichtungsmessung eine Zeitautomatik vorgesehen ist, werden die Werte SV und AV-AV_n ausgewählt und verwendet, und der Wert TV wird abgegeben. Wenn dagegen bei der Belichtungsmessung eine Zeitautomatik vorgesehen ist, werden die Werte SV TV und AVq ausgewählt und verwendet, und der Wert AV wird abgegeben. Die Ausgangssignale TV und AV werden in eine Verschlußgeschwindigkeit-Steuereinrichtung 75 und eine Blendensteuereinrichtung 76 eingegeben, wodurch ein Verschluß- und ein Blendenmechanismus betätigt werden, und die entsprechende Verschlußgeschwindigkeit und Blende in der Kamera eingestellt werden. Diese Werte werden dann in einer Anzeigeein-

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richtung 77, beispielsweise einem Sucher, angezeigt.

Wenn ein Aufnahmeobjektiv für Kameras mit Zeitautomatik gemäß der Erfindung verwendet wird, weist ein derartiges Aufnahmeobjektiv die folgende Schwierigkeit auf: Das Aufnahmeobjektiv in einer Kamera mit Zeitautomatik enthält an sich eine Information AV-AVq. Folglich ist die Information, die zwischen dem Aufnahmeobjektiv und dem Gehäuse der mit einer Zeitautomatik versehenen Kamera übertragen wird, nicht der Blendenwert AV bei der Aufnahmenblende des Aufnahmeobjektivs, sondern der Wert AV-AV₀. Mit anderen Worten, die Information um wieviele Schritte (Belichtung EV) die Blende gegenüber der maximalen Blende verkleinert werden sollen, wird zwischen dem Aufnahmeobjektiv und dem Kameragehäuse übertragen. Wenn daher der Blendenwert bei der maximalen Blende durch Auswechseln des Aufnahmeobjektivs geändert wird, ändert sich selbstverständlich die Belichtung, und derartige Änderungen führen zu einer Änderung am Ausgang der lichtaufnehmenden Elemente.

Wenn angenommen wird, der Ausgang jedes lichtaufnehmenden Elementes entspricht der Gegenstandshelligkeit BV, ist die Operationsgleichung für ein System mit Zeitautomatik folgende:

(BV -AV₀) + SV = TV + (AV - AV₀) (2)

Andererseits ist in einer Entfernungsmeßeinrichtung mit auf-

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geteilter Pupille jedes 1ichtaufnehmende Element so angeordnet, daß Licht von dem ümfangsteil der Austrittspupille in dem Bereich aufgenommen wird, in welchem das Licht bei der maximalen Blende des Aufnahmeobjektivs nicht behindert bzw. abgedeckt wird. Selbst wenn sich die Blendenzahl AV~ bei der maximalen Blende des Aufnahmeobjektivs ändert, ändert sich infolgedessen nicht der Ausgang jedes lichtaufnehmenden Elements. Folglich ist die Operationsgleichung für dieses System folgende:

BV + SV = TV + AB (3)

Da sich die Operationsgleichung für das herkömmliche Objektiv mit Zeitautomatik von der für ein Aufnahmeobjektiv mit Pupillenaufteilung (pupil divisional type) kann die Belichtungsmessung bei einer Pupillenaufteilung bei Verwendung eines Aufnahmeobjektivs mit Zeitautomatik nicht durchgeführt werden, wenn nicht irgendeine Änderung vorgenommen wird. Damit eine Belichtungsmessung auch bei dem Pupillenaufteilungsverfahren durchgeführt werden kann, wenn ein Aufnahmeobjektiv mit Zeitautomatik verwendet wird, wird die Information AV„ in die automatische Belichtungssteuerschaltung 72 eingegeben, um dadurch die Information AV_n aus der Information AV - AV_ des Aufnahmeobjektivs mit Zeitautomatik zu eliminieren, wie durch die folgende Gleichung gezeigt ist:

BV + SV = TV + (AV - AV_n) + AV₀ (4)

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Die Information AV_Q wird in die automatische Belichtungssteuerschaltung 72 beispielsweise dadurch eingegeben, daß eine am Gehäuse der Kamera angebrachte Anzeigescheibe von Hand betätigt wird. Es ist jedoch vorteilhafter, wenn die Information automatisch in die automatische Belichtungssteuerschaltung 72 eingegeben wird, wenn ein Aufnahmeobjektiv in das Kameragehäuse eingesetzt wird. Hierbei kann folgendermaßen vorgegangen werden: Wie in Fig.16 dargestellt, ist ein Stift 82 zum Voreinstellen der Information AV- zusätzlich an dem Aufnahmeobiektiv an einer Stelle angebracht, die um einen Drehwinkel θ bezüglich eines Hebels 81 zum Voreinstellen der Information AV - AV_Q verdreht ist. Genauso kann, wie in Fig. 17 dargestellt ist, ein Hebel 84 zum Eingeben der Information AVq zusätzlich an dem Kameragehäuse an einer Stelle angebracht werden, die um einen Drehwinkel θ von einem Hebel 83 zum Eingeben einer Information AV-AV_Q entfernt ist, wodurch dann die Information AV-AV_Q+AV_Q=AV automatisch an die automatische Belichtungssteuerschaltung 72 übertragen wird, wenn das Aufnahmeobjektiv in das Kameragehäuse eingesetzt und um den Drehwinkel θ verdreht wird.

Wie oben ausgeführt, kann in dem Entfernungsmeßsystem mit einer aufgeteilten Pupille eine Belichtungsmessung nur mit der maximalen Blende und nicht mit einer Aufnahmeblende durchgeführt werden. Wenn daher ein Aufnahmeobjektiv ausschließlich für eine Belichtungsmessung mit einer Aufnahmeblende verwendet wird und wenn eine Belichtungsmessung mit

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der Aufnahmeblende im wesentlichen zur Kontrolle oder für eine Nahaufnahme vorgenommen wird, kann die Beiichtungs- und Entfernungsmessung nicht richtig durchgeführt werden. In diesem Fall wird daher der Betrieb der Autofokussier-Steuerschaltung und der automatischenBelichtungssteuerschaltung gesperrt, was durch eine Warnung angezeigt wird. Bei der in Fig.15 dargestellten Ausführungsform wird eine Information 78, die einer Belichtung mit der Aufnahmeblende äquivalent ist, in einen Signalgenerator 79 eingegeben, und dessen Ausgang wird in die automatische Belichtungssteuerschaltung und in die Autofokussier-Steuerschaltung 65 eingegeben, wodurch dann der Betrieb dieser Schaltungen gesperrt wird, und die entsprechende Warnung auf den Anzeigen 77 und 66 angezeigt wird. Das Sperren dieser Schaltungen kann durch ein Blockieren des Auslösers vorgenommen werden.

Die Belichtungsmessung mit aufgeteilter Pupille ist ihrem Wesen nach eine punktförmige Belichtungsmessung. Eine mittelwertbildende bzw. durchschnittliche Belichtungsmessung und eine punktförmige Belichtungsmessung haben jeweils ihre Vor- und Nachteile. Einige Photographen bevorzugen jedoch die durchschnittliche Belichtungsmessung gegenüber der punktförmigen Belichtungsmessung. Wenn die durchschnittliche Belichtung smes sang bevorzugt wird, wird die durch eine punktförmige Belichtungsmessung ermittelte Fokussierstellung verriegelt, und entsprechend einem BelichtungsmeSsignal wird eine Streuscheibe vor die lichtaufnehmende Elementanordnung

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gebracht, so daß diese Elementanordnung Licht von der ganzen Fläche derAustrittspupille erhält.

Damit eine wirkliche Belichtungsmessung bei der Äufnahmeblende wie eine übliche Belichtungsmessung bei der Äufnahmeblende und eine sogenannte durchschnittliche Belichtungsmessung vorgenommen werden kann, wenn bei der Erfindung zusätzliche lichtaufnehmende Elemente ausschließlich für eine Belichtungsmessung verwendet werden.Wenn eine Entfernungsmessung durchgeführt wird, werden dann insbesondere die lichtaufnehmenden Elemente der Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung des Pupillenaufteilungstyps verwendet, während bei einer Belichtungsmessung entweder die vorerwähnten lichtaufnehmenden Elemente der Bestimmungseinrichtung oder die zusätzlichen lichtaufnehmenden Elemente ausgewählt werden.

In Fig. 18 ist ein derartiges automatisches Belichtungssteu-^ ersystem 91 dargestellt. In Fig«18 ist das Autofokussiersystem 61 dasselbe wie in Fig.15. Der Ausgang einer Anordnung 92 von zusätzlichen liehtaufnehmenden Elementen, welche beispielsweise Siliziumphotodioden sind, welche genauso angeordnet sind wie die lichtaufnehmenden Elemente in dem Autofokus sier-Steuer system 61 in Fig.15, wird zusammen mit dem Ausgang von einem Pegeldetektor 70 des AutofokussierSteuersystems 61 in einen Multiplexer 93 eingegeben, so daß entweder der Ausgang der Anordnung 92 aus zusätzlichen lichtaufnehmenden Elementen oder der Ausgang von dem Pegeldetektor

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70 in dem Multiplexer 93 ausgewählt ~,-?ird und dann an die automatische Belichtungssteuerschaltung 72 abgegeben wird. Wie oben erwähnt, kann die photometrische Information 73 voreingestellt werden, und die notwendige Information wird dann entsprechend dem einen automatischen Belichtungsbetrieb anzeigenden Signal 74 gewählt, so daß ein Verschlußgeschwindigkeitssignal und/oder Blendensignal in die entsprechenden Steuersysteme 75, 76 eingegeben wird.

Folglich kann mit dem automatischen Belichtungssteuersystem bei welchem die zusätzlichen 1ichtaufnehmenden Elemente 92 benutzt werden, dieselbe Belichtungsmessung wie mit der TTL-Belichtungsmessung für die herkömmliche automatische Belichtungssteuerung durchgeführt werden, und infolgedessen kann eine Belichtungsmessung bei maximaler Blende, eine Belichtungsmessung mit der Aufnahmeblende, die durchschnittliche oder die mittelwertbildende Belichtungsmessung und eine punktförmige Belichtungsmessung durchgeführt werden. Da jedoch das Autofokussier-Steuersystem 61 die Belichtungsmessung bei maximaler Blende und eine punktförmige Belichtungsmessung vornimmt, wird in dem Beiich tungs Steuer sy stern 91 vorzugsweise die Belichtungsmessung mit der Aufnahmeblende und die durchschnittliche Belichtungsmessung angewendet. Natürlich kann die punktförmige Belichtungsmessung auch in dem Belichtungssteuersystem 91 angewendet werden, wenn die punktförmige Belichtungsmessung, welche nicht für das Autofokussier-Steuersystem vorgesehen ist, angewendet wird. Das Schal-

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ten der Belichtungsmessung von einer Belichtungsmessung mit maximaler Blende durch das Autofokussier-Steuersystem 61 auf die Belichtungsmessung mit dem Aufnahmeobjektiv durch das Belichtungssteuersystem 91 kann mittels des Multiplexers 93 entsprechend dem Ausgang des Signalgenerators 79 durchgeführt werden, in welchen die Information 78, die einer Belichtung bei der Aufnahmeblende äquivalent ist, eingegeben worden ist. Die Operationsgleichung für den vorerwähnten Betrieb ist (BV - AV) + SV = TV. Da in diesem Fall die richtige Entfernungsmessung mittels des Autofokussier-Steuersystems 61 unmöglich wird, wird diese Information von dem Signalgenerator 79 an die Autofokussier-Steuerschaltung 65 übertragen, so daß der Betrieb der Autofokussier-Steuereinrichtung 65 gesperrt ist und eine diesbezügliche Warnung angezeigt wird. Folglich wird das Umschalten der Belichtung von einer durchschnittlichen Belichtungsmessung auf eine punktförmige Belichtungsmessung und umgekehrt mittels eines Signalausgangs von dem Signalgenerator 79 durchgeführt, durch welches Signal dann die entsprechende Belichtungsmeßart 94 angezeigt wird. Wie in Fig.19 dargestellt, kann durch Anordnen des Autofokussier-Steuersystems 61 und des Belichtungssteuersystems 91 an einer optisch äquivalenten Stelle in der Weise , daß sie in einem Mischbaustein 95 integriert sind, die automatische Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung kompakt ausgebildet werden.

Ende der Beschreibung

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Leerseite

Claims

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR Postfach 860245 · 8000 München 86 Anwaltsakte: 31 229 Patentansprüche

1. Automatische Fokussierstellungs-Bestimmungseinrichtung, mit mindestens zwei Gruppen phofcoelektrischer Elemente, wobei jede Elementgruppe gesondert das von einem Gegenstand ausgehende Licht bestimmt, so daß mittels des Ausgangs der mindestens zwei Gruppen von photoelektrischen Elementen die Fokussierstellung bestimmt werden kann, gekennzeichnet durch eine Schiebeschaltung zum Verschieben der Ausgangssignale einer ersten photoelektrischen Elementgruppe bezüglich der Ausgangssignale einer zweiten photoelektrischen Elementgruppe, und durch eine Recheneinrichtung zum Berechnen einer Defokussierstrecke aus dem Korrelationsgrad zwischen den Ausgangssignalen der ersten photoelektrischen Elementgruppe und den Ausgangssignalen der zweiten

130021/onö

Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM Bayet Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

»(089)988272 Telegramme: 988273 BERGSTAPFPATENT München 988274 TELEX: 983310 0524560 BERG d

photoelektrischen Elementgruppe, welche durch die Verschiebeschaltung gegeneinander verschoben sind,und aus dem relativen Verschiebungsabstand der zwei photoelektrischen Elementgruppen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung eine Integriereinrichtung zum Multiplizieren der Differenz zwischen den Ausgängen jedes Paars photoelektrischer Elemente der ersten und zweiten photoelektrischen Elementgruppe, welche Ausgänge gegeneinander verschoben sind, und zum Integrieren der Differenz aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder eine Scharfeinstellung für den Fernbereich oder eine solche für den Nahbereich entsprechend einem die Entfernungsmessung einstellenden Signal wählbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung eine Integriereinrichtung aufweist, um die Differenz zwischen zwei Signalpaaren von der ersten und der zweiten photoelektrischen Elementgruppe zu multiplizieren und um die Differenz zwischen den multiplizierten Werten der zwei Signalpaare zu integrieren.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

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zeichnet, daß die Recheneinrichtung eine erste Integriereinrichtung zum Multiplizieren der Differenz zwischen den Ausgängen jedes Paars photoelektrischer Elemente der ersten und zweiten photoelektrischen Elementgruppe, welche gegeneinander verschoben sind, und eine zweite Integriereinrichtung aufweist, um die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der entsprechenden photoelektrischen Elementen in zwei anderen alternierenden Paaren der ersten und der zweiten photoelektrischen Elementgruppe zu multiplizieren und um die Differenz zwischen den multiplizierten Werten der zwei Paare der photoelektrischen Elemente zu integrieren, wobei die erste und die zweite Integriereinrichtung wahlweise entsprechend dem den Entferungsmeßbetrieb einstellenden Signal verwendet werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen der Defokussierstrecke und einer Abbildungsstrecke eines Aufnahmeobjektivs entsprechend dem Umschalten eines Blendenwertsignals konstant gemacht werden kann.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Korrektureinrichtung zum Bestimmen von Entfernungsmeßfehlern aufgrund der Verschiebung des Aufnahmeobjektivs und zum Korrigieren der Entfernungsmeßfehler.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η -

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zeichnet, daß das Aufnahmeobjektiv mit einer vorbestimmten konstanten Geschwindigkeit angetrieben und verschoben wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Antreiben des Aufnahmeobjektivs und die Entfernungsmessung gleichzeitig und kontinuierlich durchgeführt werden.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Belichtungssteuersystem zum Steuern des Wertes des Ausgangssignals der photoelektrischen Elementgruppen .

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blendeninformation bei der maximalen Blende des Aufnahmeobjektivs an das Belichtungssteuersystem angelegt wird , wenn das Aufnahmeobjektiv die Information bei einer Herleitung des Blendenwertes bei der maximalen Blende aus dem Blendenwert bei der Aufnahmeblende aufweist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Anwenden der Blendeninformation bei der maximalen Blende des Aufnahmeobjektivs bei dem Belichtungssteuersystem durch manuelle Betätigung eines an dem Kameragehäuse angebrachten Anzeigeteils durchgeführt wird.

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13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Anwenden der Blendeninformation bei der maximalen Blende des Aufnahmeobjektivs bei dem Belichtungssteuersystem automatisch beim Einsetzen des Aufnahmeobjektivs in das Kameragehäuse vorgenommen wird.

14. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb des Fokussierstellungs-Bestimmungssystems und des Belichtungssteuersystems gestoppt werden kann, und/oder eine Warnung angezeigt werden kann, die das Stoppen des Betriebs des Fokussierstellungs-Bestimmungssystems und des Belichtungssteuersystems entsprechend einer Information anzeigt, die äquivalent der Belichtung bei der Aufnahmeblende ist, wenn die Belichtungsmessung bei der Aufnahmeblende durch die Kamera durchgeführt wird.

15. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungssteuerung durch wahlweises Verwenden des Ausgangs der photoelektrischen Elementgruppen oder des Ausgangs eines zur Belichtungsmessung vorgesehenen ,photoelektrischen Elements durchgeführt wird, welches an einer zu der Stellung der photoelektrischen Elementgruppen äquivalenten Stelle angeordnet ist,

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zur Belichtungsmessung vorgesehenen photoelektrischen Elements wahlweise zusammen

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mit der Information benutzt wird, die äquivalent der Belichtung bei der Aufnahmeöffnung ist, wenn die Belichtungsmessung bei der Aufnahmeöffnung im wesentlichen durch die Kamera vorgenommen wird.

17. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb des Fokussierstellungs-Bestimmungssystems gesperrt wird,oder eine Warnung, die das Sperren des Betriebs des Fokussierstellungs-Bestiitimungssystems anzeigt, dargestellt wird, wenn der Ausgang des photoelektrischen Elementes zur Belichtungsmessung wahlweise verwendet ist.

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