DE3049397A1 - Verfahren und vorrichtung zum scharf-einstellen von fotographischen apparaten - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum scharf-einstellen von fotographischen apparatenInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Scharf-Einstellen von fotographischen Apparaten
Die Erfindung bezieht sich auf die Scharfeinstellung von fotographischen
Apparaten unter Verwendung der Doppelbild-Koinzidenztechnik, bei der das Bild eines zu fotographierenden Objektes
in zwei Teile aufgeteilt wird, die entweder beide in entgegengesetzte Richtungen verschoben werden oder von denen
eines verschoben wird. Ist auf das Objekt scharf eingestellt, so wird die relative Verschiebung der beiden Teile ein Minimum.
Die Ausgangsgrößen eines Paares von fotoelektrischen Wandlerelementgruppen (nachfolgend als "Sensorgruppen" bezeichnet),
werden verarbeitet, um auf elektrischem Wege die Scharfeinstellposition
festzustellen. Genauer gesagt, bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auffinden
der Scharfeinstellung bei einer Kamera, wobei sich das Vorzeichen der Ausgangsgröße der Scharffeststellung bei
Durchgang durch die Scharfeinstellung ändert. Es wird nicht nur festgestellt, ob auf eine Entfernung vor oder hinter dem
Objekt scharf eingestellt ist, sondern es wird auch ermittelt, um wieviel das Objektiv verstellt werden muß, damit scharf
eingestellt ist, und zwar gleichgültig, in welcher Stellung sich das Objektiv befindet.
Es sind bereits einige Techniken zum Ermitteln der Scharfeinstellung
bekannt, die entweder Veränderungen der räumlichen Frequenz, Veränderungen im Kontrast eines Objektbildes oder
die oben genannte Doppelbild-Koinzidenztechnik verwenden, und einige von ihnen sind auch bereits im praktischen Einsatz.
Die meisten von ihnen haben jedoch aus folgenden Gründen Nachteile. Ist auf ein Objekt scharf eingestellt, so hat
die Ausgangsgröße der Scharfeinstellermittlung einen Extrem-
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wert, der entweder ein Maximum oder ein Minimum ist, so daß es nicht möglich ist, eine Information darüber zu erhalten,
ob es sich bei einer von der Scharfeinstellung abweichenden Einstellung um eine vor oder hinter dem Objekt liegende Ebene
handelt. Um also die Scharfeinstellposition festzustellen,
muß der Einstellvorgang über die gesamtmögliche Spanne von
unendlich bis zur kürzestmöglichen Distanz durchgeführt werden. Der Betriebsablauf einer solchen Vorrichtung ist komliziert
und die für die Scharfeinstellung erforderliche Zeit lang, so daß es nicht möglich ist, auf ein sich schnell bewegendes
Objekt scharf einzustellen.
Es ist auch bereits ein Verfahren bekannt, mit dem eine Information
darüber erhalten werden kann, ob die Scharfeinstellebene
vor oder hinter dem Objekt liegt. Mit dieser Technik ist es jedoch ebenfalls schwierig, die Scharfeinstellung für ein
sich schnell bewegendes Objekt hinreichend rasch zu bekommen. Folglich ist der Anwendungsbereich einer derartigen Kamera
sehr begrenzt, und es können deshalb nicht alle Funktionen der Kamera optimal genutzt werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Scharfeinstellebene bei einer Kamera zu schaffen, bei der das Prinzip der Doppelbilddeckung
angewandt wird, damit auf ein sich schnell bewegendes Objekt wie beispielsweise ein fahrendes Automobil oder ein
Ball oder Sportler, die mit Hilfe der herkömmlichen Scharfeinstelltechniken nicht gut genug erfaßt v/erden können, zufriedenstellend
schnell scharfgestellt werden kann. Mit anderen Worten, die Scharfeinstellpunkte verschiedenster Objekte
mit unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten sollen sich zufriedenstellend durchführen lassen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird für eine Kamera eine automatische
Scharfstelleinrichtung geschaffen, die Mittel zur Bestimmung
des Abstands und der Richtung (Vorzeichen) bis zur Scharfstellung eines zu fokussierenden Objektivs aufweist,
während das Objektiv unverändert bleibt, und Mittel zum Verstellen des fokussierenden Objektivs unmittelbar in die
Scharfstellung in Abhängigkeit von einer Abstands- und Richtungsinformation der erstgenannten Mittel. Die Mittel zum Bestimmen
von Richtung und Abstand weisen vorzugsweise eine erste und eine zweite Sensorgruppe, Mittel zum Projizieren
von Bildern des durch das zu fokussierende Objektiv zu fotographierenden Objekts auf die erste und die zweite Sensorgruppe
und Mittel zum Verschieben wenigstens eines der Bilder auf den beiden Sensorgruppen auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird mit Hilfe nachstehend angegebener Gleichungen die Scharfeinstellung des Objektivs
schnell berechnet, etwa mit Hilfe eines Mikroprozessors, so daß das Objektiv schnell in die korrekte Scharfstellung
verstellt werden kann, ohne daß noch weitere Berechnungen ausgeführt werden müssen, wenn das Objektiv verstellt wird,
wie es bei bisher verwendeten Scharfeinstelleinrichtungen erforderlich ist. Mit der Erfindung wird auch ein Verfahren angegeben,
nach dem die Fokussiereinrichtung arbeitet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schemabild einer Scharfeinstellvorrichtung
mit Verwendung des herkömmlichen Prinzips der Doppelbild-Koinzidenz;
Fig. 2 ein Erläuterungdiagramm, das die Anordnung von lichtempfangenden Flächen von zwei
Sensorgruppen und ihre gegenseitige Beziehung darstellt;
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Fig. 3A die graphische Darstellung des Bildes
von einem Objekt auf der zweiten Sensorgruppe, das nach links gegenüber dem Bild
auf der ersten Sensorgruppe verschoben ist;
Fig. 3B die graphische Darstellung des Bildes eines Objekts auf der zweiten Sensorgruppe, das
genau mit dem Bild auf der ersten Sensorgruppe übereinstimmt;
Fig. 3C die graphische Darstellung des Bildes eines Objekts auf der zweiten Sensorgruppe,
das nach rechts gegenüber dem Bild einer ersten Sensorgruppe verschoben ist;
Fig. 4A die graphische Darstellung von Veränderungen einer Sensordifferenz-Ausgangsgröße VQ1
für den Fall, daß das Abbild des Objektes auf der zweiten Sensorgruppe von dem zuerst
linken Sensor nach rechts verschoben wird;
Fig. 4B die graphische Darstellung der Veränderung eines Null-Positionsdetektorausgangs FQ,
entsprechend den Veränderungen des Sensordifferenzausgangs V01 in Fig. 4A;
Fig. 4C die graphische Darstellung von Veränderungen eines Sensordifferenzausgangs V„^ für
den Fall, daß das Bild des Objekts nach links bewegt wird von dem zunächst rechten
Sensor;
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" 30A9397
Fig. 4D die Veränderungen eines Null-Posisitionsdetektorausgangswertes
F-.2 entsprechend den Veränderungen des Sensordifferenzausgangswertes
V02 in Fig. 4C;
Fig. 4E die graphische Wiedergabe der Veränderungen eines Scharfeinstell-Detektorausgangs
V ., wie er bei der Erfindung auftritt;
Fig. 5 das Blockschaltbild einer Prozessorschaltung, mit der das Scharfeinstell-Suchverfahren
durchgeführt wird; und
Fig. 6 das Flußdiagramm des Verfahrensablaufs beirr.
Scharfeinstell-Suchverfahren nach der
Erfindung.
Fig. 1 zeigt schematisch ein optisches System, Sensorgruppen und eine Prozessorschaltung einer nach dem Prinzip des Doppelbild-Koinzidenzverfahrens
arbeitenden Scharfeinstell-Suchvorrichtung. Das Licht von einem Objekt 1 wird durch feststehende
Spiegel 2 und 4 und eine Bilderzeugungslinse 6 auf Sensoren a.
bis a einer Sensorgruppe 8 gelenkt. Die Sensoren erzeugen Ausgangswerte, die der auftreffenden Lichtmenge proportional sind,
wobei diese Ausgangswerte der Prozessorschaltung 10 zugeführt werden. Außerdem wird Licht vom Objekt 1 über einen schwenkbaren
Spiegel und einen feststehenden Spiegel 5 durch eine weitere bilderzeugende Linse 7 auf Sensoren b.. bis b^ einer
zweiten Sensorgruppe 9 gelenkt.Auch diese Sensoren erzeugen Ausgangswerte, deren Größe proportional der auftreffenden
Lichtmenge ist, und die an die Prozessorschaltung 10 abgegeben werden.
Das Prinzip der Scharfeinsteil-Sucheinrichtung wird anhand der Figuren 1 und 2 erläutert. Das Objektbild auf der Sensorgruppe
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9 wird, wenn der schwenkbare Spiegel 3 verdreht wird, auf der Linie der Sensoren bewegt. Wenn der Spiegel 3 im Gegenuhrzeigersinn
verschwenkt wird, bewegt sich das Bild nach oben.
Die Sensoren a.. bis'a haben lichtaufnehmende Flächen A. bis
In 1
A , wie in Fig. 2 gezeigt. Gleiches gilt für die Sensoren b
bis b , die lichtaufnehmende Flächen B1 bis B haben. Die
η In
Sensoren und Spiegel sind derart eingestellt, daß, wenn auf das Objekt scharfgestellt ist, dieselben Bildabschnitte jeweils
auf die lichtempfangenden Flächen A1 und B1, A„ und B2,
, A und B auftreffen, wobei die Sensoren a. bis a die
η η in
Ausgangswerte I1 bis i und die Sensoren b.. bis b die Ausgangswerte
J1 bis j erzeugen. Es sind dann i.. = J1, i_ = j„,
, i = j , wobei mit η die Zahl der Sensoren jeder Gruppe bezeichnet ist. Ist jedoch nicht auf das Objekt scharf eingestellt,
so kann allgemein gesagt werden, daß i f J1, i? Φ
, i f j ist. Wenn also die Prozessorschaltung 10
die Summenberechnung
V= Σ |ik - jk|
k=1 k k
k=1 k k
ausführt und das Berechnungsergebnis als Scharfeinstell-Suchsignal
verwendet wird, dann gilt V=O (Minimalwert), wenn auf das Objekt scharfgestellt ist, während V^O, wenn nicht
auf das Objekt scharf eingestellt ist. Es läßt sich also auf diese Weise die Scharfeinstellung ermitteln.
Die vorangehende Beschreibung legt das Prinzip der herkömmlichen Doppelbild-Koinzidenzmethode dar. Es läßt sich danach
aufgrund des erhaltenen Signals bei Fehleinstellung nicht feststellen, ob auf eine Ebene vor oder hinter dem Objekt
eingestellt ist.
Gemäß der Erfindung werden nun die in gleicher Weise gewonnenen Ausgangssignalei bis i und J1 bis j der Doppelbild-Ko-
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inzidenzmethode in der Prozessorschaltung 10 so verarbeitet,
daß sowohl die Richtung der Verstellung als auch der Abstand für eine Scharfeinstellung auf das Objekt schnell vermittelt
werden. In den Fig. 3A bis 3C sind die durch die Bildprojektionen auf die beiden Sensorgruppen erzeugten Ausgangssignale
der einzelnen Sensoren wiedergegeben, und zwar für die eine Sensorgruppe ausgezogen und für die andere gestrichelt. Der
Zustand nach Fig. 3B gilt für Scharfeinstellung auf das Objekt. In diesem Fall fallen die beiden Objektbilder zusammen.
Wenn der schwenkbare Spiegel 3 in Fig. 1 verdreht wird, wird das Objektbild auf der Sensorgruppe 9 gegenüber dem auf der
Sensorgruppe 8 in der Reihenfolge der Figuren 3A bis 3C von links nach rechts geschoben. Die Größe der Bewegung Δα des Objektbildes
ist der Größe der Drehung des Schwenkspiegels 3 proportional. Durch Feststellen der Verschiebungsgröße Δα können
Richtung und Strecke bis zur Scharfeinstellung ermittelt werden. Der Wert Δα hat ein positives Vorzeichen, wenn sich
die gebrochene Linie links von der ausgezogenen Linie befindet, und hat ein negatives Vorzeichen, wenn die gestrichelte
Linie rechts von der ausgezogenen Linie liegt. Nach dem Prinzip der Erfindung wird Δα ermittelt und dazu benutzt, festzustellen,
ob die Ebene der Scharfeinstellung vor oder hinter dem Objekt liegt.
Fig. 4A zeigt Veränderungen einer Sensordifferenz-Ausgansgröße
VQ1 (später beschrieben) in Abhängigkeit von der Größe der Verdrehung
des Spiegels aus dem Scharfeinstellpunkt. Die Kurve aQ
erhält man, wenn das Objektbild auf der Sensorgruppe 9 um die Distanz einer Sensorstellung nach links verschoben wird, wie
in Fig. 3A gezeigt. Der Sensordifferenzausgang
V01 =ll \ I1Ic- W * ß0
wird im Punkt xQ ein Minimum, d.h., wenn auf die Sensoren a1
und bo, a„ und b-,, ...., a Λ und b dieselben Objektbildteile
δ δ j η—ι η
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projiziert werden. Die Kurve α = -1 erhält man, wenn das projizierte
Bild auf der Sensorgruppe 9 mit dem auf der Sensorgruppe 8 entsprechend der Darstellung der Fig. 3B übereinstimmt.
Der Sensordifferenz-Ausgangswert
V01 = kl 1 I1Ic - jkl * \
wird ein Minimum im Punkt X1, d.h., wenn dieselben Objektbildabschnitte
auf die Sensoren a1 und b1, a_ und b„, ...., a
und b projiziert werden. Die Kurve α = 0, erhält man, wenn das Objektbild auf der Sensorgruppe 9 um den Abstand einer
Sensorposition nach rechts verschoben ist, wie in Fig. 3C dargestellt. Der Sensordifferenzausgangswert
wird ein Minimum im Punkt x„, d.h., wenn dieselben Objektteilbilder
auf die Sensoren a und b , a und b9, ..., a und b _1
projiziert werden. Gleiches gilt für die Kurven α - 1, α = 2,
α = 3, usw., die auftreten, wenn das auf die Sensorgruppe projiziert© Bild um zwei, drei, vier, usw. Sensorpositionen
nach rechts verschoben wird, so daß dann der Sensordifferenzausgangswert
VQ1 sich folgendermaßen berechnet:
V01 "^1IW1IJ X32>
V01 "^1IWJkI X e3'
V01 "^1IWJkI X e3'
V01 \* IV4"3ki X ß4>
. . K~x usw.
. . K~x usw.
In den aufgeführten Sensordifferenz-Ausgangswerten V-.. sind
ß-, P1, 32, ... Korrekturwerte entsprechend den Zahlen der
hinzugefügten Sensorausgangswerte. ßQ = n/(n-1) , ß.. = n/n,
Q2 = n/(n-1), 3_ = n/(n-2), g. = n/(n-3), usw. Abwechselnd
ist ß0 = 1/(n-1), B1 = 1/n, ß2 = 1/(n-1), f>3 = 1/(n-2),
ß4 = 1/(n-3), usw.
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Allgemein kann der Sensordifferenz-Ausgangswert VQ1 für die
Kurven α= Ο, α = 1, usw. angegeben werden durch:
Kurven α= Ο, α = 1, usw. angegeben werden durch:
V01 = k I 1 ^kW 3k! ·η(η-α).
Die Ergebnisse, die sich durch Subtrahieren der Sensordifferenz-Ausgangswerte
V01 für die Kurven α = - 1, α = 0, usw. vom Sensordifferenz-Ausgangswert
VQ1 für die Kurve aQ gewinnen lassen,
werden als Null (O)-Positionssuch-Ausgangswerte FQ. bezeichnet.
Wenn die Größe der Verdrehung des Spiegels d ist,
dann sind die Null-Positionssuch-Ausgangswerte FQ1 bezüglich
der Kurven α = - 1, α = 0 und α = 1 positiv und bezüglich der Kurven α = 2, α=3, α=4,α=5, usw. negativ, wie aus Fig. 4B hervorgeht.
dann sind die Null-Positionssuch-Ausgangswerte FQ1 bezüglich
der Kurven α = - 1, α = 0 und α = 1 positiv und bezüglich der Kurven α = 2, α=3, α=4,α=5, usw. negativ, wie aus Fig. 4B hervorgeht.
Der Null-Positionsausgangswert FQ1 für die Kurven <*0 und oc= 0
ist folgender:
worin 30 = ß« = n/(n-1) ist. Dieser Ausdruck kann in folgender
Weise zerlegt werden:
U2-J1I)
Wie aus diesem Ausdruck ersichtlich ist, wird der Ausganswert F01 Null, wenn auf die Sensorgruppen 8 und 9- jeweils dasselbe
Objektbild projiziert wird. Der Ausgangswert FQ1 wird jedoch
negativ bzw. positiv vor bzw. hinter dieser Position.
negativ bzw. positiv vor bzw. hinter dieser Position.
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Gleichermaßen wird der Null-Positionssuch-Ausgangswert F für
die Kurve α = - 1 Null, wenn das Objektbild auf der Sensorgruppe 9 um die Distanz einer Sensorposition nach links verschoben
ist, wie in Fig. 3C gezeigt, und der Ausgangswert F01 wird negativ
bzw. positiv vor bzw. hinter dieser Position.
Die Null-Positionssuch-Ausgangswerte F_ für die Kurven α =1,
α = 2, α = 3, usw. werden Null, wenn die Objektbilder auf der
Sensorgruppe 9 um jeweils eine Sensorposition, zwei Sensorpositionen, drei Sensorpositionen, usw. nach rechts verschoben
sind, wie dies in Fig. 3C gezeigt ist, und die Ausgangswerte F01 werden jeweils vor bzw. hinter dieser Position negativ
bzw. positiv. Die Werte von α in Fig. 4A geben die Anzahl von Sensoren an, um die das Objektbild auf der Sensorgruppe 9 verschoben
ist, wobei eine Verschiebung nach rechts mit positivem Vorzeichen gekennzeichnet ist. Wenn also z. B. der Betrag der
Spiegelverschwenkung t ist, läßt sich feststellen, daß das Objektbild
um zwei Sensorpositionen von der Stellung "1" nach rechts verschoben worden ist.
Fig. 4B zeigt den Null-Positionssuch-Ausgangswert F1 in bezug
auf die Verschiebungsstrecke auf dem Sensor an. Aus Fig. 4B ist ersichtlich, daß der Punkt, in dem F01 = 0 ist (Vorzeichenwechsel)
, zwischen die Sensorverschiebungsstrecke 1 (α = 1 in Fig. 4A) und die Sensorverschiebungsstrecke 2 (α = 2
in Fig. 4A) fällt. Wenn der Ausgangswert F01 sich linear zwischen
den Sensorverschiebungsstecken 1 und 2 ändert, dann beträgt die tatsächliche Sensorverschiebungsstrecke M
M = 1 + F1 / (F1- F2) ,
wobei F1 der Wert von F01 für den Fall der Kurve α = 1 in Fig.
4A und F? der Wert von F01 für den Fall der Kurve α = 2 sind.
Allgemein gilt, daß M = S+Fs(F -F 1), wenn der Ausgangswert
F01 zwischen den Sensorverschiebungsstrecken S und S + 1 sein
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Vorzeichen wechselt und die jeweiligen WerteFQ1 durch F„ und
gegeben sind.
Die Verschiebung des Objektbildes ist proportional der Verschiebungsstrecke
des Objektivs, die für die Scharfeinstellung des Objektivs auf das Objekt erforderlich ist. Mit einer Proportionalkonstanten
K wird der Scharfeinstellsuch-Ausgangswert dann V , = K · M. Dabei kann die Konstante K theoretisch oder
empirisch ermittelt sein. Durch die Verwendung des Scharfeinstellsuch-Ausgangswertes
V . wird es mö< Richtung zur Scharfstellung zu erfassen.
stellsuch-Ausgangswertes V . wird es möglich, Abstand und
Vorstehend wurde ein Suchverfahren für den Fall beschrieben,
daß das Objektbild auf der Sensorgruppe an einer zunächst linken Sensorstellung nach rechts bewegt wurde. Als nächstes wird
ein Suchverfahren für den Fall beschrieben, daß das Objektbild von einer zuerste rechten Sensorstellung nach links bewegt wird,
was anhand der Figuren 4C und 4D vorgenommen werden soll. In Fig. 4C entspricht die Kurve a0Q dem Fall, daß die Sensorgruppen
8 und 9 bezüglich der Kurve cxQ ausgetauscht sind. Der Sensordifferenz-Ausgangswert
VQ1 für die Kurve Ct00 ist deshalb
bestimmt durch
voi = Il 1 l*k - 1Ic+Il- ßo ·
In gleicher Weise können die Sensordifferenzausgangswerte VQ1
für die Kurven α= 1, α- 0, α= - 1, usw. folgendermaßen ermittelt
werden:
voi ^1JVM x ßi>
1 V01 "J11 W1IcI X ß2'
n-2
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Bei einer Spiegelbewegungsstrecke von £_, wie in Fig. 4C gezeigt,
geht das Vorzeichen des Null-Positionssuch-Ausgangswertes Fß2 zwischen α - ~ 1 und α = - 2 vom Negativen ins Positive
über, was in der Fig. 4D dargestellt ist. Wenn die Ausgangswerte FQ2 für die Kurven α= - 1 und α= - 2 durch F bzw. F
dargestellt werden, dann ist die wirkliche Sensorverschiebungsstrecke M = -1+F./(F1 - F-). Allgemein ist, wie bereits im oben
beschriebenen Fall, M=S+ F0(F0-such-Ausgangswert
V . ist (K · M)
beschriebenen Fall, M=S+ F0(F0-F0^1). Der Scharfeinstell-
b O O+ I
Die vorangehende Beschreibung macht deutlich, daß, wenn der Scharfeinstell-Suchvorgang so durchgeführt wird, daß das Objekt
mit dem schwenkbaren Spiegel 3 in Fig. 1 bei vorgegebener Stellung erfaßt wird, es durch Benutzen des Scharfeinstellsuch-Ausgangswertes
V . möglich wird, aus seinem Betrag den Abstand zur Scharfeinstellposition und aus dem Vorzeichen die
Verstellrichtung zu gewinnen.
In Fig. 4E ist der Scharfeinstellsuch-Ausgangswert V gegenüber
dem Spiegelschwenkwinkel gezeigt.
Im optischen System der Fig. 1 ist die Verschiebungsstrecke d des Objektbildes proportional dem Schwenkwinkel des Spiegels,
so daß das Diagramm eine Gerade ist.
Für andere optische Systeme kann die Erfindung eberifeills sehr
nützlich angewendet werden, wobei das Prinzip der Doppelbild-Koinzidenz verwendet wird, wobei die Verstellstrecke des
Scharfeinstell-Elementes proportional der Verschiebungsstrecke des Objektbildes ist.
Es versteht sich für den Fachmann, daß beim Bau einer automatischen
Scharfeinstellsuchvorrichtung nach der Erfindung die
Verdrehungsstrecke des Objektiv-Antriebsmotors mit Hilfe des
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Betrages des Scharfeinstellsuch-Ausgangswertes V . gesteuert
werden kann, während für die Drehrichtung des Motors das Vorzeichen von V maßgebend ist.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Scharfeinstellverfahrens
nach der Erfindung ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Die Ausgangswerte i. bis i und J1 bis j der Sensorgruppen 8 und
9 werden einem Analog/Digital-Wandler 11 zugeführt, der sie in
Digitaldaten umwandelt, die in einer Speicherschaltung 12 gespeichert
werden können. Der Wandler 11 und der Speicher 12
werden mit Hilfe einer Steuerschaltung 15 gesteuert. Die Sensordifferenz-Ausgangswerte VQ1 und VQ2 ι die Null-Stellungssuch-Ausgangswerte F01 und F02' äie Sensorverschiebungsstrekken M und der Scharfeinstellesuch-Ausgangswert V . werden in einem Arithmetik-Kreis 13 unter steuerndem Einfluß der Steuerschaltung 15 berechnet. Der Scharfeinstellsuch-Ausgangswert
V vom Arithmetik-Kreis 13 wird einer Treiberschaltung 14 zugeleitet, die sowohl eine Objektiv-Antriebsschaltung als auch eine Anzeigeschaltung enthält und von der die Scharfeinstellung durchgeführt wird. Die obige Einrichtung läßt sich durch Einsatz eines Mikroprozessors vereinfachen. So können beispielsweise der Speicher, die Arithmetik-Schaltung und der Steuerkreis in einer integrierten Mikroprozessorschaltung der Type
8080 der Fa. Intel Corporation zusammengefaßt werden.
werden mit Hilfe einer Steuerschaltung 15 gesteuert. Die Sensordifferenz-Ausgangswerte VQ1 und VQ2 ι die Null-Stellungssuch-Ausgangswerte F01 und F02' äie Sensorverschiebungsstrekken M und der Scharfeinstellesuch-Ausgangswert V . werden in einem Arithmetik-Kreis 13 unter steuerndem Einfluß der Steuerschaltung 15 berechnet. Der Scharfeinstellsuch-Ausgangswert
V vom Arithmetik-Kreis 13 wird einer Treiberschaltung 14 zugeleitet, die sowohl eine Objektiv-Antriebsschaltung als auch eine Anzeigeschaltung enthält und von der die Scharfeinstellung durchgeführt wird. Die obige Einrichtung läßt sich durch Einsatz eines Mikroprozessors vereinfachen. So können beispielsweise der Speicher, die Arithmetik-Schaltung und der Steuerkreis in einer integrierten Mikroprozessorschaltung der Type
8080 der Fa. Intel Corporation zusammengefaßt werden.
In einem Flußdiagramm der Fig. 6 sind die einzelnen Ablaufschritte
des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es soll als Beispiel der Fall ρ = 5 beschrieben werden. Wenngleich
jeder Wert ρ < η möglich ist, strebt man an, daß ρ klein ist, weil das Additionsergebnis der Sensordifferenz-Ausgangswerte
V01 und VQ2 klein wird, wenn der Wert ρ sich dem Wert η nähert.
jeder Wert ρ < η möglich ist, strebt man an, daß ρ klein ist, weil das Additionsergebnis der Sensordifferenz-Ausgangswerte
V01 und VQ2 klein wird, wenn der Wert ρ sich dem Wert η nähert.
Mit einem Startsignal für die Scharfeinstellsuche, das beispielsweise
mit Hilfe eines Startschalters für die Scharfein-
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stellsuche als Triggersignal erzeugt wird, werden die Sensorausgangswerte
i.. bis i und j bis j in die Speicherschaltung
als digitale Größen eingelesen. Nachdem der Bezugs-Sensordifferenz-Ausgangswert
VQ in dem Fall, daß das Objektbild auf der Sensorgruppe 9 vom zunächst linken (-1) Sensor nach rechts verschoben
ist, berechnet ist, werden die Sensordifferenz-AusgangswerteV(-1),
V(O), ... und V(3) berechnet. Dann wird der Ausgangswert V Q der Reihe nach mit den Ausgangswerten V(p) multipliziert,
wodurch eine Sensorverschiebungsstrecke ρ erhalten wird, die sich zunächst im Vorzeichen von V _ unterschei-
aO
det. Die tatsächliche Sensorverschiebungsstrecke M wird aus dem Wert ρ berechnet, aus dem ein Scharfeinstellsuch-Ausgangswert
V . gewonnen wird. Entsprechend dem Scharfeinstellsuch-Ausgangswert
V werden die Anzeigevorrichtung und das Objektiv betätigt, um letzteres auf Scharfstellung zu bringen.
Wenn in dem Produkt V ~ · V(p) kein Vorzeichenwechsel auftritt,
dann ist der Bezugssensordifferenz-Ausgangswert V „„ für den
Fall, daß das Objektbild von einem zuerst rechten Sensor nach links verschoben ist, berechnet. In gleicher Weise wie im oben
beschriebenen Fall werden Berechnungen ausgeführt, um eine Sensorverschiebungsstrecke
ρ zu erhalten. Die Scharfeinstellposition
wird aus dem Wert ρ gewonnen.
Wenn keine Sensorverschiebungsstrecke ρ erhalten werden kann, wird angezeigt, daß die Scharfstellposisition nicht festgestellt
werden kann.
Nach der vorangehenden Beschreibung wird deutlich, daß mit der Scharfeinstellsuchmethode und der erfindungsgemäßen Einrichtung
zu ihrer Durchführung ein optisches System verwendet wird, bei dem das Prinzip der Doppelbild-Koinzidenz benützt wird und
das einfach zu verwirklichen ist. Unmittelbar nach der Scharf-Stellungsermittlung,
die nach einigen speziellen Berechnungen in erfindungsgemäßer Weiso mit der auf das Objekt gerichteten
1 30038/0971
Kamera durchgeführt wird, liegen Informationen über Richtung
und Entfernung zur Scharfeinstellposition vor. Damit ist es
möglich, die Kamera sehr schnell auf ein sich schnell bewegendes Objekt scharf einzustellen, dem mit einer herkömmlichen
Suchmethode nicht gefolgt werden kann. Die mit der Erfindung ausgerüstete Kamera kann also auf verschiedenste Objekte
scharf eingestellt werden, die entweder stillstehen oder sich bewegen.
Mit der Erfindung wird eine automatische Scharfeinstellvorrichtung
und ein dieser Vorrichtung zugrundeliegendes Verfahren für eine Kamera geschaffen, mit dessen Hilfe der Abstand selbst
und die Richtung zwischen der augenblicklichen Kamera-Einstellung und der Scharfeinstellposition des Kamera-Objektivs sehr
schnell bestimmt werden können, wonach dann das Objektiv unmittelbar in die Scharfstellung eingestellt werden kann, ohne
daß während der Verstellbewegung des Objektivs selbst noch weitere Berechnungen vorgenommen werden müssen (keine Iteration)
. Es werden von dem durch das Objektiv erfaßten Objekt Bilder auf zwei Sensorgruppen projiziert. Die Ausgangswerte
der Sensorgruppen werden in Digitalwerte umgesetzt, mit denen Berechnungen ausgeführt werden, um Abstand und Richtung zur
Scharfeinstellposition zu bestimmen. Aufgrund dieser berechneten
Werte wird dann das Objektiv unmittelbar in die Scharfeinstellposition
gestellt.
ORIGINAL INSPECTED
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Claims (8)
1. Vorrichtung zum automatischen Scharfeinstellen einer
Kamera,
gekennzeichnet durch Mittel zum Bestimmen von Abstand und Richtung der Verstellung
eines Kamera-Objektivs von der augenblicklichen Objektiv-Stellung zur Scharfeinstellung, wobei sich das Objektiv in Ruhe
befindet, und Mittel zum Verschieben des Objektivs direkt in die Scharfeinstellposition aufgrund eines Ausgangswertes der
Abstands- und Richtungs-Bestimmungsmittel.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abstands- und richtungsbestimmenden Mittel eine erste und
eine zweite Sensorgruppe (8, 9), Mittel (2 bis 7} zum Projizieren von Bildern eines Objekts, die durch das scharfeinzustellende
Objektiv auf die beiden Sensorgruppen (8, 9)fallen, und Mittel (3) zum Verschieben wenigstens eines der Bilder auf den
Sensorgruppen.
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3. Automatische Scharfeinstellvorrichtung für eine Kamera
mit einer ersten und einer zweiten Sensorgruppe (8, 9), Mitteln zum Projizieren eines Objekts durch ein scharfeinzustellendes
Objektiv auf die erste und die zweite Sensorgruppe, Mitteln zum Verschieben wenigstens eines der Bilder auf den Sensorgruppen,
Mitteln zum Umsetzen der Ausgangswerte der ersten und zweiten Sensorgruppe in Digitalzahlen, Mittel zum Speichern
der Digitalzahlen, Berechnungsmittel zur aufeinanderfolgenden Bestimmung von (1) aufeinanderfolgende Vierte von
für aufeinanderfolgende Werte von ρ für positive Werte von F und
F - If1VW * (■„ - "^"iJici-p-ikl * e
für aufeinanderfolgende Werte von ρ für negative Werte von P7
wobei i, Einzelwerte der Digitalzahlen entsprechend Sensoren der ersten Sensorgruppe, j, einzelne Digitalzahlen entsprechend
den Sensoren der zweiten Sensorgruppe, wobei k die Sensorposition
innerhalb der Sensorgruppen angibt, η die Zahl der Sensoren jeder Sensorgruppe, ρ = -1, 0, 1, 2, ..., P, wobei
P eine ganze Zahl kleiner als η ist,
und R =
ρ η + 1 - ρ
wobei A0 eine vorgegebene Konstante ist, sind;
(2) Werte von F = Fq und F = Fg + 1 / was Werte von F vor bzw.
nach einem Vorzeichenwechsel von F für benachbarte Werte von ρ s ind; und
(3) einen Wert von M = S + Fg / (Fg - F3+1),
worin S einer Bildverschiebungsstrecke von einer Anfangsposition in eine Position entsprechend dem Wert von ρ vor dem Vorzeichenwechsel
von F entspricht, und
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Mittel zum Verschieben des Objektivs unmittelbar aus der Anfangsstellung
in eine durch den Wert von M bestimmte Scharfeinstellposition .
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellmittel abhängig vom Wert M das Objektiv linear verstellen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß P erheblich kleiner als η ist.
6. Verfahren zum automatischen Scharfeinstellen einer Kamera mit einem scharfeinstellbaren Objektiv, einer ersten und
einer zweiten Sensorgruppe, Mitteln zum Projizieren eines Bildes von einem Objekt durch das scharfeinzustellende Objektiv
auf die Sensorgruppen, gekennzeichnet durch folgende Schritte: die Ausgangswerte der ersten und der zweiten Sensorgruppe werden
in Digitalzahlen umgesetzt;
die Digitalzahlen werden gespeichert; es werden nacheinander folgende Werte bestimmt:
die Digitalzahlen werden gespeichert; es werden nacheinander folgende Werte bestimmt:
für aufeinanderfolgende Werte von ρ für positive Vierte von F und n-1 n-l-p
F \fJVW * U
für aufeinanderfolgende Werte von ρ für negative Werte von F, wobei i, einzelne Digitalzahlen von den Sensoren der ersten
Sensorgruppe, j, einzelne Digitalzahlen von den Sensoren der zweiten Sensorgruppe sind, wobei k die Sensorstellung in der
Sensorgruppe angibt, η die Zahl der Sensoren der beiden Sensorgruppen ist, ρ = -1, 0, 1, 2, .... P ist, und P eine ganze
130 038/0971
Zahl kleiner als η ist,
A0 AO
n^T und ßp = ήΤΙΤρ sind,
worin A_ eine bestimmte Konstante ist;
es v/erden die Werte von F = Fa und F = F0 Λ , die entsprechen-
£> O+ I
den Werte von F sind, vor und nach dem Vorzeichenwechsel von F für benachbarte Werte von ρ bestimmt;
es wird ein Wert M = 8+F0Z(F0-F0,.) bestimmt, worin S einer
Bildverschiebungsstrecke von einer Anfangsposition bis zu einer dem Wert ρ vor dem Vorzeichenwechsel von F entsprechenden
Position entspricht; und
das Objektiv wird entsprechend dem Wert von M eingestellt.
das Objektiv wird entsprechend dem Wert von M eingestellt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung bezüglich dem Wert M linear erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß P erheblich kleiner als η ist.
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17296379A JPS5697325A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Focus detecting method of camera |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3049397A1 true DE3049397A1 (de) | 1981-09-17 |
| DE3049397C2 DE3049397C2 (de) | 1983-10-13 |
Family
ID=15951598
Family Applications (1)
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| DE3049397A Expired DE3049397C2 (de) | 1979-12-29 | 1980-12-29 | Automatische Scharfeinstellvorrichtung für eine Kamera |
Country Status (5)
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| JP (1) | JPS5697325A (de) |
| DE (1) | DE3049397C2 (de) |
| FR (1) | FR2472766A1 (de) |
| GB (1) | GB2069790B (de) |
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- 1980-12-29 FR FR8027698A patent/FR2472766A1/fr active Granted
- 1980-12-29 DE DE3049397A patent/DE3049397C2/de not_active Expired
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