DE3126869C2

DE3126869C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Fokussierung eines Kameraobjektivs

Info

Publication number: DE3126869C2
Application number: DE3126869A
Authority: DE
Inventors: Richard A. 80121 Littleton Col. Langlais; Francis T. 80227 Lakewood Col. Ogawa; Dennis J. 80120 Littleton Col. Wilwerding
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1981-07-08
Publication date: 1983-06-16
Also published as: US4333007A; JPS6364762B2; GB2082008A; GB2082008B; DE3126869A1; JPS5745510A; CA1164570A

Abstract

Bei einem optischen Entfernungsmeßsystem für eine Kamera wird der Betrag der Verschiebung zwischen zwei Lichtverteilungsmustern, die in einem Schieberegister (26) gespeichet sind, folgendermaßen bestimmt: es erfolgt der Reihe nach eine Verschiebung der gespeicherten Lichtverteilungsmuster in dem Schieberegister (26); eine Recheneinrichtung (36) errechnet eine Korrelationsfunktion V zwischen den Mustern für jede Relativverschiebung i, wobei diese Funktion bei bester Korrelation den Wert O aufweist; eine differenzbildende Einrichtung (66) ermittelt die Differenz D zwischen aufeinanderfolgenden Korrelationswerten; in einem Speicher (74) werden die Werte V, D und i gespeichert; ein Vergleicher (75) vergleicht die alten Werte V, D, i mit jeweils neuen Werten V, D, i und schreibt die neuen Werte in den Speicher (74) ein, wenn diese größer als die alten Werte sind; eine weitere Recheneinrichtung (100) errechnet aus den zuletzt gespeicherten Werten V ↓m, D ↓m und i ↓m den Wert L.E. für die Objektivverschiebung.

Description

b)

c)

ψ. S	O
	g)
	h)
	i) j)

die Ai'sgangssignale aller Detektoren a und />20 werde? gespeichert;

die Ausgangssignale der Detektoren b werden um eine Anzahl von Positionen in bezug auf die Detektoren a in einer ersten Richtung verschoben; aus den verschobenen Ausgangssignalen der Detektoren b und den Ausgangssignalen der Detektoren a wird ein Wert V/gemäß folgender Gleichung.:

ι ν -11 + _!_

30

/ ^^j \ η π +1 /I

(D

35

ermittelt, wobei /der Anzahl der Positionsverschiebungen der Ausgangssignale der Detektoren b in bezug auf die positionsmäßig zugeordneten Detektoren a entspricht;
die Werte V,und/werden gespeichert;

die Ausgangssignale der Detektoren b werden um eine Position entgegen der ersten Verschieberichtung verschoben;

es wird ein neuer Wert K gemäß vorstehender Gleichung ermittelt und zusammen mit dem Wert /gespeichert;

der erste Wert V, wird von dem zweiten Wert V, subtrahiert, um einen ersten Wert D, zu erhalten;

der Wert D, und die zugeordneten Werte V, und /werden gespeichert;

die Schritte e) bis h) werden wiederholt, um einen neuen Wert D,zu erhalten;
der alte Wert D, wird mit dem neuen Wert D₁ verglichen, um den größten Wert D, festzustellen und zusammen mit seinen zugeordneten Werten V,und/zu speichern;
die Schritte e) bis j) werden wiederholt, bis ;= + /V/2 ist, zu welchem Zeitpunkt die größten Werte D_m V_miind /„,gespeichert sind;und

die Linsenverschiebung LE. wird durch folgende Gleichung:

LE= P (VJ D_n,+i_m)

bestimmt, wobei Peine Konstante darstellt, die dem kleinsten durch den Abstand der Detektorpaare vorgegebenen Verschiebeschritt entspricht.

Z Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet durch ein Schieberegister (26), dem die Ausgangssignale der Detektoren a und b zugeführt werden und das die Ausgangssignale der einen Detektoranordnung in bezug auf die Ausgangssignale der anderen Detektoranordnung verschiebt;

eine Recheneinrichtung (36), der die Ausgangssignale des Schieberegisters (26) zugeführt we."den, um aufeinanderfolgend mehrere Ausgangssignale V/ zu berechnen;

eine differenzbildende Einrichtung (66), die an die Recheneinrichtung (36) angeschlossen ist und der jeweils aufeinanderfolgende Werte V, zugeführt werden, um aufeinanderfolgende Werte D-, entsprechend der Differenz zu bilden;
eine Speichereinrichtung (74) zur Aufnahme der Differenzwerte D₁-,

eine an die Speichereinrichtung (74) angeschlossene Vergleichseinrichtung (75), der der zuletzt gespeicherte und der zuvor gespeicherte größte Wert D/ zugeführt werden, um den größten Wert von beiden als neuen Wert Dl zu ermitteln und in die Speichereinrichtung (74) zurückzuschreiben; und eine weitere Recheneinrichtung (100), die an die Speichereinrichtung (74) angeschlossen ist, um aus den größten Werten D_m V_n, und /_m die Linsenverschiebung LEzxi errechnen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speichereinrichtung (74) die dem Differenzsignal· D, zugeordneten Werte V, und / ebenfalls zugeführt werden und daß diese bei der Aufnahme des Signals Dl von der Vergleichseinrichtung (75) die zugeordneten Werte V_L und k ebenfalls speichert, so daß nach der Schrittzahl /= +N/2 die weitere Recheneinrichtung (100) neben dem Wert D_mauch die Werte V_n, und i_m zugeführt erhält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine an die weitere Recheneinrichtung (100) und die Objektivlinse (i2) angeschlossene Antriebseinrichtung (112) um die Objeklivlinse (12) in Übereinstimmung mit dem Verschiebesignal LE. zu verschieben.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs I sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In der US-PS 41 85 199 ist ein Entfernungsmeßsystem dargestellt und beschrieben, das bei einer Spiegelreflexkamera verwendet werden kann, um die Objektivlinse in bezug auf ein entferntes Objekt in eine gewünschte fokussierende Stellung zu bringen. Das bekannte System verwendet mehrere kleine Detektoren, wie beispielsweise ladungsgekoppelte (CCD) oder ladungsinjizierende (CID) Einrichtungen, denen Strahlung aus der betrachteten Szene zugeführt wird. Die Detektoren sind paarweise angeordnet, wobei sich jedes Paar hinter einer kleinen Linse befindet, so daß die Austrittspupille der Objektivlinse auf jedem Detektorpaar abgebildet wird. Hierbei erhält jeder Detektor eines Paares in erster Linie Strahlung von unterschiedlichen Teilen der Objektivlinse zugeführt. Infolgedessen ergeben sich zwei ähnliche Kurven entsprechend dem Strahlungsverteilungsmuster der betrachteten Szene. In der richtigen

Scharfeinstellung der Objektivlinsc fallen die beiden Kurven zusammen, aber bei einer veränderten Position des aufzunehmenden Objektes in bezug auf die Kamera bewegen sich die beiden Kurven in bezug aufeinander, um eine fehlende Scharfeinstellung anzuzeigen. Die beiden Kurven bewegen sich in bezug aufeinander in einer ersten Richtung, wenn das Objekt dichtet an die Kamera heranrückt, und sie bewegen sich in einer entgegengesetzten Richtung, wenn sich das Objekt weiter von der Kamera entfernt. Durch Feststellung der Bewegungsrichtung der beiden Kurven in bezug aufeinander ist es daher möglich, die Richtung zu bestimmen, in der die Objektivlinse zu bewegen ist, um die gewünschte Scharfeinstellung zu erzielen.

In der DE-OS 30 07 700 ist eine gegenüber der Entfernungsmeßeinrichtung gemäß der US-PS 41 85 191 verbesserte Entfernungsmeßeinrichtung dargestellt und beschrieben, bei der ein Wert entsprechend der Neigung der Kurven in vorbestimmten Punkten mit der Differenz der Ausgangssignale der Detektoren in diesen Punkten multipliziert wird. Dieses Produkt wird über einen vorbestimmten Bereich aufsummiert. Der Summenwert besitzt im wesentlichen den Wen NuH, wenn die beiden Kurven übereinstimmen, und er besitzt einen charakteristischen positiven oder negative.'; Wert, wenn die beiden Kurven nicht übereinstimmen. Durch dieses Vorzeichen wird die Verschieberichtung der Objektivlinse angezeigt.

In der DE-OS 30 27 015 bzw. 29 23 542 ist schlielich eine noch weiter verbesserte Entfernungsmeßeinrich- sr, tung dargestellt und beschrieben. Die dort dargestellte Vorrichtung vermeidet eine Produktbildung; statt dessen wird zunächst ein erstes Signal entsprechend der absoluten Gröuendifferenz zwischen den Ausgangssignalen zweier den beiden Kurven zugeordneter j-> Detektoren erzeugt, sodann wird ein zweites Signal entsprechend der absoluten Größendifferenz zwischen den Ausgangssignalen zweier anderer Detektoren erzeugt und schließlich werden die beiden Signale subtrahiert und das Ergebnis wird über einen vorbe- 4η stimmten Bereich aufsummiert. Der sich ergebende Summenwert ist wie bei der Vorrichtung gemäß der DE-OS 30 07 700 im wesentlichen Null, wenn die beiden Kurven übereinstimmen und er besitzt beispielsweise einen negativen Wert, wenn die beiden Kurven in einer « ersten Richtung verschoben sind, und einen positiven Wert, wenn die beiden Kurven in der entgegengesetzten Richtung verschoben sind.

Während die vorstehend erwähnten Anordnungen und Schaltkreise in befriedigender Weise die Richtung festzustellen erlauben, in der die Objektivlinse zwecks Scharfeinstellung verschoben werden muß, wird durch sie kein Signal erzeugt, das benutzt werden kann, um den Betrag der Bewegung vorzugeben, um den die Aufnahmelinse bewegt werden muß, um aus der gegenwärtigen Stellung in die fokussierende Stellung zu gelangen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung sin Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, daß neben der Verschieberichtung für die Objektivlinse auch der Betrag ermittelt wird, um den diese Linse zu verschieben ist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem im Anspruch gekennzeichneten Verfahren. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens tr, sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind den 1 Interansprüchcn entnehmbar.

Die Kenntnis sowohl der Verschieberichuing als auch des Betrages der Verschiebung bezüglich der Objeklivlinse besitzt eine Reihe von Vorteilen. Beispielsweise ist es hierdurch möglich, die Objektivlinse sehr rasch in eine Stellung nahe der Scharfeinstellung zu bringen, um sie sodann langsam und ohne Gefahr des Überschwingens in die genaue Scharfeinstellung zu verschieben. Ferner kann eine Anzeige erzeugt werden, die der Bedienungsperson der Kamera den Verschiebebetrag der Linse anzeigt.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung machen von den Grundprinzipien Gebrauch, wie sie in der DE-OS 30 27 015 dargestellt und beschrieben sind. Statt der Ermittlung eines einzigen resultierenden Summationswertes, der die relative Lage zwischen der Objektivlinse in ihrer gegenwärtigen Stellung und der gewünschten Scharfeinstellung anzeigt, wird erfindungsgemäß die Positionierung der Objektivlinse in einer Anzahl von Stellungen über ihren Einstellbereich elektronisch simuliert und es wird für jede simulierte Position ein sich ergebender Summenwer/ festgestellt, der auftreten würde, wenn sich die Linse in der simulierten 5" ; llung befinden würde. Durch Aufzeichnung der verschiedenen Summationswerte, die in den simulierten Positionen erhalten werden, kann eine Kurve erzeugt werden, die eine maximale Neigungsänderung in der gewünscriten Scharfein.tellungsposition aufweist. Gemäß der Erfindung wird die Summationskurve analysiert und die Position der maximalen Neigung festgestellt. Aus der Kenntnis der Anzahl der simulierten Verschiebepositionen bis zu der Position der maximalen Neigung wird ein Hinweis darüber gewonnen, um welchen Betrag und in welcher Richtung die Objektivlinse bewegt werden muß, um die richtige Fokusstellung zu erzielen.

Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausfühmngsbeispiels sei im folgenden die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 zwei das räumliche Strahlungsvert.eilungsmuster darstellende Kurven, die von einem selbstfokussierenden System erzeugt werden, wenn die Objektivünse sich um einen vorbestimmten Betrag außerhalb der Fokusstellung befindet,

Fi^. 2 das räumliche Strahlungsverteilungsmuster gemäß Fig. 1, wobei eine der Kurven um 12 Positionen nach links verschoben wurde,

Fig.3 das räumliche Strahlungsverteilungsmuster gemäß F i g. 2, wobei die verschobene Kurve um eine Position nach rechts bewegt wurde,

Fig.4 das räumliche Strahlungsverteilungsmuster gemäß Fig.3, wobei die verschobene Kurve um acht weitere Positionen nach rechts bewegt wurde,

Fig.5 das räumliche Strahlungsverteilungsmuster gemäß Fig.4, wobei die verschobene Kurve um eine zusätzliche Position nach rechts bewegt wurde.

Fig 5 das räumliche Strahlungsverteilungsmuster gemäß Fig. 5, wobei die verschobene Kurve um zusätzliche 14 Posticr.en nach rechts verschoben wurde. F i g. 7 eine Darstellung der sich ergebenden Summationswerte, die sich bei einer Verschiebung der Kurve über den gesamten Bereich ergeben, und

Fig.8 ein Blockoiagramm des Schaltkreises, wie er für die Feststellung der Richtung und des Betrages für die Bewegung der Objektivünse in die geeignete Scharfeinstellungsposition verwendet wird.

In der DE-OS 30 27 015 wurde gezeigt, wie durch Verwendung mehrerer Detektorpaare, denen Strahlung von einem entfernten Objekt zugeführt wird, Kurven erzeugt werden können, die gegeneinander verschoben

sind, wenn eine fehlende Scharfeinstellung vorliegt. Die Kurven werden erzeugt, indem die Werte der Ausgangssignale der ßelektoipaare über der Position der Detcktorpaare in der Anordnung aufgetragen werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird von dem gleichen Prinzip Gebrauch gemacht. Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß 24 Detektorpaarc in der Anordnung verwendet werden, wobei die erste Anordnung mit dem Bezugszeichen a versehen ist, während die zweite Anordnung mit dem Bezugszeichen b versehen ist. Die Indizes I — 24 werden benutzt, um die einzelnen Detektoren in den Anordnungen a und b zu bezeichnen. Gemäß Γ i g. I wurde angenommen, daß die gegenwärtige Stellung der Objektivlinse gegenüber der fokussierenden Stellung um einen die Linsenverschiebung darstellenden Betrag I..E abweicht. Es ist erkennbar, daß die Kurve der Ausgangssignale der Detektoren ,·; in jedem Detektorpaar in bezug auf die Kurve der Ausgangssignale der Detektoren b in jedem

1 » η U «- · . η t-r·, , U ^, V* η H

i iuirti tvt iiiriiutM

LlLMOt jrttdl MIU lim i.r\. u <ig l.i:. iiiii.

ist. Die ein/einen Ausgangssignale der Detektoren in jedem Paar entlang der Kurven a und b sind durch die l'ositionsziffcrn 1—24 in F i g. 1 gekennzeichnet. In F i g. 1 ist die Situa'ion dargestellt, die vorliegt, bevor irgendeine elektronische Verschiebung einer Kurve im Hinblick auf die andere erfolgt. Wie weiter unten in näheren Einzelheiten erläutert wird, wird eine der beiden Kurven, beispielsweise die Kurve b, elektronisch im Hinblick auf die andere Kurve verschoben, und es werden die Summationswerte in jeder verschobenen Position in einer Weise ermittelt, wie dies bei der vorstehend erwähnten OS geschah. Der Verschiebebetrag von einer Position zur anderen ist durch einen Wert P vorgesehen, der dem Abstand zwischen zwei benachbarten Detektorpaaren entspricht. Die Anzahl der Verschiebeschritte der Kurve b im Hinblick auf die Kurve a bzw. umgekehrt wird mit /bezeichnet, wobei in fig. 1 /dem Wert Null entspricht, da in F i g. 1 keine Verschiebung aufgetreten ist.

IΊ g. 2 zeigt die Kurven gemäß F i g. I mit der \iisnahnic. daß die Kurve 6 um 12 Positionen nach links gegenüber der Kurve d verschoben worden ist. wobei dieser Verschieberichtung ein negatives Vorzeichen gegeben sei. Dementsprechend besitzt in F i g. 2 /den W crt - 12. Da die Gesamtanordnung 24 Detektorpaare enthält, ist es nicht möglich, die Ausgangssignale aller 24 Detektoren miteinander zu vergleichen, wenn eine der Kurven in bezug auf die andere verschoben worden ist. Dementsprechend sei gemäß F i g. 2 bemerkt, daß lediglich die Ausgangssignale der ersten 12 Detektoren 1 — 12 der Kurve a mit den letzten 12 Detektoren 13 — 24 der Kurve b verglichen werden können. Lediglich diese Detektoren überlappen, wenn die Kurve b in bezug auf die Kurve a um 12 Positionen verschoben word en ist. und die \usgangssignale der Detektoren 13—24 der Kurve .·; finden ebenso keine Vergleichsignale auf der Kurve b wie die Ausgangssignale der Detektoren 1 — 12 der Kur\e b keine Vergleichssignale auf der Kurve a vorfinden. Der Summenwert kann in einer Weise berechnet werden, λ ie dies bereits in der DE-OS 30 27 015 beschrieben wurde, so daß sich für die Verhältnisse gemäß F i g. 2 folgende Summengleichung ersibt:

Wie noch zu beschreiben sein wird, wird das Ergebnis V, dieser Stimulierung für den späteren Gebrauch in einem Speicher gespeichert.

Nachdem der Summenwert Vi für die Darstellung gemäß F i g. 2 erhallen wurde, wird die Kurve b um eine Position in bezug auf die Kurve ,/ nach rechts bewegt, so daß gemäß F i g. 3 /den Wert -Il besitzt. Bei einer Verschiebung der Kurve ft um 11 Positionen gegenüber der Darstellung in F i g. I ergeben sich nunmehr 13 Detektorausgangssignale in jeder Kurve, die mit den Ausgangssignalen von gegenüberliegenden Detektoren verglichen werden können. Fs liegen sich somit die Detektoren 1 —M der Kurve ;i und die [Detektoren 12— 24 tier Kurve bgemäß Fig. i gegenüber, !in neuer Summationswcrt V: wird gemäß fnlpcnder Gleichung erhalten:

ι:

Dieser Wert Vi wird ebenfalls in einem Speicher gespeichert, um bei der Bestimmung der richtigen Scharfeinstellung verwendet zu werden.

Nachdem der Summationswert V₂ gemäß F i g. 3 ermittelt wurde, wird die Kurve b erneut um eine Position nach rechts verschoben, so daß /nunmehr den Wert — IO aufweist. In dieser Lage, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. überlappen die Ausgar;,.',signale von 14 Detektoren in jeder der beiden Kurven, so daß sich ein neuer Summationswert Vj gemäß folgender Gleichung ermitteln läßt:

- Σ κ

Der neue Wert V₁ wird erneut in dem Speicher wie zuvor gespeichert. Dieses Verfahren wird fortgesetzt, indem nachfolgend jeweils die Kurve b um eine Position nach rechts gegenüber der Kurve a so lange verschoben wird, bis der gesamte Bereich überstrichen ist. Der Wert / wird hierbei immer größer und er w. :hst von dem Wert -12 gemäß F i g. 2 über den Wert Null gemäß F i g. 1 bis zu einem positiven Wert + 12.

F i g. 4 zeijt den Fall, wo die Kurve b von F i g. 1 eine Lage erreicht hat, bei der /den Wert -3 besitzt, und es ist erkennbar, daß die Kurve b nunmehr unmittelbar links von der Kurve a verläuft, wobei die Ausgangssignale von 21 Detektoren bezüglich jeder Kurve überlappen. In diesem Fall errechnet sich der Summenwert Vm wie folgt:

Fi g. 5 zeigt den Fall, wo /den Wert —2 aufweist und es ist nunmehr ersichtlich, daß die Kurve b sich geringfügig rechts von der Kurve a befindet. Hierdurch wird angezeigt, daß die richtige Scharfeinstellung irgendwo zwischen den Verschiebewerten /=—3 und /= — 2 liegt, da die Übereinstimmung der beiden Kurven zwischen den in den Fig.4 und 5 dargestellten Fällen auftreten muß. Gemäß F i g. 5 überlappen die Ausgangssignale von 22 Detektorpaaren und der Wert V_n stellt sich folgendermaßen dar:

= V

a_r-b...

\a.:-k_r-y I - !«„_, -b„\

Die Verschiebung der Kurve b jeweils um eine Position nach rechts wird auch dann fortgesct/.t. wenn ; den Wert Null erreicht hat. In diesem Fall, wo die Kurven gemäß F i g. I verlaufen, überlappen die Ausgangssignnle a.lcr 24 Detektorpaare und es ergibt sich folgender Summenwert:

= V

- \a.._l-b„\

Diese Gleichung entspricht der Gleichung (3) gemäß der DE-OS 30 27 0IS.

Wenn die Kurve b um eine Position nach rechts gegenüber der in Fig. I dargestellten Lage verschoben wird, so nimmt /den Wert +1 ein, und es überlappen wiederum die Ausgangssignalc von 2 3 Detcktorpaaren. Diese 23 Detektorpaare werden durch die Detektoren 2 — 24 in der Anordnung ,·) und durch die Detektoren I —23 π der Anordnung ύ gebildet.

r>;_c Verschiebung der Kurve b\". bezug auf die Kurve .ι wird so lange fortgesetzt, bis der Fall gemäß F ι g. 6 erreicht ist. wobei /den Wert +12 aufweist. In diesem Zustand befindet sich die Kurve b um 12 Positionen nach rechts gegenüber der Kurve a verschoben, und es überlappen die Ausgangssignale der Detektoren 1 3 — 24 in der Kurve ,) und der Detektoren 1 — 12 in der Kurve b. In diesem Fall ergibt sich der Summenwert V₂% folgendermaßen:

K^ = X \"„-b„ _M| - Ι«,,., -b„ _l: I

Die allgemeine Gleichung für die Errechnung des Wertes I in Abhängigkeit von / über den gesamten Verschiebebereich kann folgendermaßen angegeben werden:

V₁ =

X I O_n - b„

- \a„

(I)

Die Größe N entspricht in dieser Gleichung der Gesamtanzahl der Detektorpaare.

Das Verfahren der Verschiebung der Kurve b im Hinblick auf die Kurve a zur Erzeugung der verschiedenen simulierten Strahlungsverteilungsmuster gemäß den Fig. 1—6 entspricht nicht genau dem Verfahren, bei dem die Objektivlinse tatsächlich in diese verschiedenen Stellungen verschoben wird. Gemäß den F i g. 1 —6 werden die Kurven verschoben, ohne daß die Form oder Amplitude der Kurven eine Änderung erfährt, während bei einer tatsächlichen Bewegung der Objektivlinse die tatsächlich empfangene Strahlungsverteilung zu einer veränderten Kurvenform führt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Durchgangspunkt sehr nahe bei der tatsächlichen Scharfeinstellung liegt. Ferner kann, nachdem der Wert für die Linsenverschiebung ermittelt worden ist und die Linse sich in die Scharfeinstellung zu bewegen beginnt, der vorstehend beschriebene Prozeß wiederholt werden, so daß bei Annäherung der Objektivlinse in die richtige Fokusposition noch genauere Ergebnisse erhalten werden.

In F i g. 7 sind die verschiedenen Werte V, d. h. die Werte V] — V25 in Abhängigkeit von der Verschiebung / aufgetragen. Es sei darauf verwiesen, daß entsprechend

dem räumlichen Strahlungsverteilungsmuster in Fig. I die Kurve in F* i g. 7 mehrmals zwischen positiven und negativen Werten schwankt. Es sei ferner vermerkt, daß die größte Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Werien durch den Abstand zwischen den Werten V'in und V'n vorgegeben ist. Dieser größte Wert einsprechend der stärksten negativen Neigung der Kurve ist in Fig. 7 mit D_n, bezeichnet und der Nulldurchgang tritt zwischen den Verschiebepositionen /= -2 und /= —3 auf. Bei der weiter unten noch zu erläuternden Vorrichtung wird der exakte Durchgangspunkt bestimmt, indem dieser stärkste Neigungswerl D_n, ebenso wie seine zugeordneten Werte V und / bcnuizl werden. Diese Werte sind in I·' i g. 7 als V',,, und ;',„ einsprechend dargestellt. Die exakte Position zwischen ;'=—2 und ;=-3 kann durch folgende Gleichung festgestellt werden:

v.".;bei ." dem Verschiebebe'.ra" der Objektivünse einspricht, der erforderlich ist. um die Kurven entsprechend dem Abstand zwischen zwei benachbarten Detektorpaaren zu bewegen.

Wie weiter unten crliiutert wird, werden die Werte K die bei jeder Verschiebung erhalten werden, in einem Speicher gespeichert, und die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Werten V wird ermittelt, um festzustellen, zwischen welchen Werten V die größte Veränderung D_n, auftritt. Gleichzeitig werden die zugeordneten Werte / und V gespeichert, so daß die Vorrichtung in der Lage ist, festzustellen, wie weit der Durchgangspunkt von der Nullposition entfernt ist. Gemäß Fig. 7 liegt der Durchgangspunkt ungefähr -2,5 Verschiebepositionen von der Nullposition entfernt, die der vorliegenden Linsenstellung entspricht. Demgemäß muß die Objektivlinse der Kamera um 2.5 Verschiebepositionen in Richtung auf unendlich verschoben werden, um sich in der richtig fokussierenden Stellung zu befinden.

F i g. 8 zeigt in einem Blockdiagramm den Schaltkreis zur Bestimmung des Durchganges der maximalen negativen Neigung gemäß Fig. 7. Eine Linsen- und Detektoranordnung 10 empfängt Strahlung von einem entfernten Objekt über die Aufnahmelinse 12 einer Kamera. Die einzelnen Detektorpaare sind als Punkte 14 in der Detektoranordnung 10 angedeutet und jeder Detektor in der Anordnung 10 ist über eine Leitung 16 an einen Analog/Digital-Wandler 18 angeschlossen. Der A/D-Wandler 18 wandelt die die Intensität der Strahlung darstellende Größe der Signale eines jeden Detektors in ein Digitalsignal um, wobei die Digitalsignale über Leitungen 20 einem ersten Speicher 22 zur Speicherung zugeführt werden. Selbstverständlich können die Detektoranordnung, die Detektoren 14 und andere Komponenten des Schaltkreises in Festkörper-Schaltkreistechnik ausgeführt sein, so daß die Verwendung einzelner Leitungen entfällt. Der Speicher 22 speichert die die Größe der Signale von jedem der Detektoren darstellenden Digitalworte und er gibt diese über Leitungen 24 an ein Schieberegister 26 weiter. Jedes Detektorpaar in der Detektoranordnung 10 enthält 2 Detektoren, wobei einer in der Anordnung a und der andere in der Anordnung b angeordnet ist. Wie in der älteren DE-OS 30 27 015 erläutert, können die Ausgangssignale der Detektoren a und b in der Anordnung 10 aufgezeichnet werden, wobei sie zwei Kurven bilden, die sich in bezug aufeinander bewegen, wenn die Position des entfernten Objektes eine

Änderung im Hinblick auf die Kamera erfährt. Wenn sich die Objektivlinse 12 in der richtigen fokiissierenden Stellung befindet, so stimmen die beiden Kurven überein. Die Lage der Digitalwortc in dem Speicher 22. die von den Detektoren n und /» erhalten werden, sind dergestalt, daß sie anfänglich den in F-" i g. 1 dargestellten Kurven entspreche;-..

Ein Signal von einer Einrichtung 30, das von einem nicht dargestellten Taktimpulsgeber ausgelöst weiden kann, wird über eine Leitung 32 dem Schieberegister 26 zugeführt, wodurch dieses den Inhalt seiner Speicherplätze entsprechend den Ausgangssignalen der Detektoren bum 12 Positionen nach links verschiebt, so dall am Ausgang des Schieberegisters 26 auf den Leitungen 34 die Signale gemäß l^; i g. 2 anstehen. Diese Signale auf den Leitungen 34 werden einem Rechner 36 zugeführt, der eine Summierung gemäß der angegebenen Gleichung ausführt, um einen Wert V₁ auf seiner Atisgangsleitung 40 zu erzeugen, wobei dieser Wert zunächst dem Wert Vi entsprechend der Gleichung in I'i g. 2 entspricht. Ein Signal wird ferner von der Einrichtung 30 über die Leitung 42 einem Zähler 44 zugeführt, der auf seiner Ausgangslcitung 46 ein Ausgangssignal entsprechend den 12 Verschiebungen nach links erzeugt, so daß das Signal auf der Leitung 46 dem Wert /=-12 entspricht. Die Leitung 46 ist an den Rechner 36 angeschlossen, so daß beim Auftritt des Signals Vi auf der Leitung 40 der Wert /= - 12 auf einer Ausgangsleitung 50 des Rechners 36 auftritt. Die Signale auf den I eitungen 40 und 50 werden einem zweiten Speicher 52 zur Speicherung zugeführt. Während der Speicher 52 als getrennter Speicher in F i g. 8 dargestellt ist. kann er selbstverständlich einen Teil des Speichers 22 bilden. Die beiden Werte V₁ und /sind nunmehr in dem Speicher 52 gespeichert, aber da kein anderer Wert V, vorliegt, mit dem ein Vergleich erfolgen kann, geschieht zu diesem Zeitpunkt weiter nichts. Nachdem die Werte V₁ und / dem Speicher 52 zur Speicherung zugeführt worden sind, wird von einer Einrichtung 54 über eine Leitung 56 ein Signal dem Schieberegister 26 zugeführt, das eine Verschiebung des Registerinhaltes um eins nach rechts bewirkt. Durch die Verschiebung der den Detektoren b zugeordneten Werte um eins nach rechts weisen die auf der Leitung 34 des Schieberegisters 26 auftretenden Signale den in Fig. 3 dargestellten Zustand auf. Gleichzeitig wird Jas Signal der Einrichtung 54 über eine Leitung 58 dem Zähler 44 zugeführt. so daß dessen Ausgang auf der Leitung 46 nunmehr dem Wert /=—11 entspricht.

Der Rechner 36 verarbeitet wiederum die Signale auf den Leitungen 34 und den Wert /auf der Leitung 46 und er errechnet einen zweiten Summationswert V» der über die Leitung 40 dem Speicher 52 zugeführt wird, während der neue Wert / über die Leitung 50 dem Speicher 52 zugeführt wird. Der vorangegangene Wert V-, wird nunmehr zu dem Wert V-, _ ι in dem Speicher 52 und die Signale V, und V/_, zusammen mit dem vorliegenden Wert / von — 11 werden über die Leitungen oO, 62 und 64 einer differenzbildenden Einrichtung 66 zugeführt. Eine Einrichtung 68, die an den Zähler 44 angeschlossen sein kann, erzeugt ein Signal auf einer Leitung 70 an die differenzbildende Einrichtung 66 immer dann, wenn / einen Wert größer als — 12 aufweist. Daraufhin bildet die differenzbild :nde Einrichtung 66 mit den Werten V, und V) _, einen ersten Differenzwert bzw. Neigungswert D* der auf einer Leitung 68 ausgegeben wird. Dieser erste Neigiingswert auf der Leitung 68 wird zusammen mit dem ^v-'ert V, auf einer Leitung 70 und dem jüngsten Wert / auf einer Leitung 72 einem dritten Speicher 74 zur Speicherung zugeführt. Der Speicher 74 ist erneut als getrennter Speicher dargestellt; in Wirklichkeil kann er jedoch ein Teil der Speicher 22 und 52 bilden. Da kein anderer Neigiingswert D₁ für einen Vergleich vorliegt, geschieht /U diesem Zeitpunkt nichts weiter und ein zusätzliches Signal der Einrichtung 54 auf der Leitung 56 veranlaßt das Schieberegister 26 zu einer weiteren Verschiebung der Signale b um eine Position nach rechts, wobei der Zähler 44 gleichzeitig auf seiner Ausgangsleitung 46 ein Ausgangssignal entsprechend dem Wert /'= — 10 ausgibt.

Die vorstehend beschriebene Operation wird erneut ausgeführt, und es wird ein neuer Wert V₁ zusammen mit dem jünstcn Wert / auf den Leitungen 40 und 50 dem Speicher 52 zugeführt. Da der Wert / immer noch größer als - 12 ist, veranlaßt die Einrichtung 68 über die Leitung 70 die diffcrcnzbildcnde Einrichtung 66 zun; Vergleich des neuen Wertes V₁ mit dem letzten Wert V. der nunmehr als Wert V₁ \ bezeichnet sei. Die diffcrenzbildcndc Einrichtung 66 erzeugt einen neuen Neigiingswert D₁ auf der Leitung 68 zusammen mit neuen Werten V₁ und /auf den Leitungen 70 und 72, die gemeinsam in den Speicher 74 eingegeben werden. Der Speicher 74 enthält nunmehr den aiten Wert D₁. der nunmehr als Wert D₁ - ι bezeichnet sei, und den neuen Wer! D₁ sowie die Werte V₁. V₁ \. i und /— 1, die den beiden Werten D entsprechend zugeordnet sind. Diese Werte werden einer Verglcichseinrichtung 75 über Leitungen 76—81 zugeführt.

Da der Wert /nunmehr größer als — 11 ist. gibt eine Einrichtung 82, die ebenfalls an den Zähler 44 angeschlossen sein kann, ein Signal auf einer Leitung 83 an die Vergleichseinrichtung 75 ab. die die Größe der Werte D, und D, _ ι miteinander vergleicht und feststellt, welcher dieser beiden Werte am negativsten ist. Der negativste Wert dieser beiden Neigungswerte, der in F i g. 8 mit Dl bezeichnet ist, wird über eine Leitung 86 zu dem Speicher 74 zurückgeführt, wobei der Wert D/ den zuvor im Speicher 74 vorliegenden Wert D, ersetzt und der alte Wert D₁-1 gestrichen wird. Die mit Vl und /i. bezeichneten Werte von V und /, die dem Neigungswert Di. zugeordnet sind, werden ebenfalls über Leitungen 88 und 30 zurück zu dem Speicher 74 geführt, wobei V,. und//. die Werte V,und/ersetzen und die Werte V, _ ι und /— 1 gestrichen werden. Der Speicher 74 enthält nunmehr einen neuen Wert D₁ entsprechend dem Wert Dl mit der größten negativen Neigung, sowie die ihm zugeordneten Werte V, und i.

Ein weiteres Signal der Einrichtung 54 verschiebt über die Leitung 56 die Signalwerte der Detektoren b um eine Position nach rechts und veranlaßt über den Zähler 44 eine Veränderung des Wertes /auf - 9. Erneut errechnet der Rechner 36 einen neuen Summenwert Vi, und dieser Wert zusammen mit dem vorliegenden Wert /wird über die Leitungen 50 dem Speicher 52 zugeführt. Da der Wert /immer noch größer als — 12 ist, errechnet die differenzbildende Einrichtung 66 erneut eine Differenz zwischen den Werten V,und V,·_,, um auf der Leitung 68 einen neuen Neigungswert D, und auf den Leitungen 70 und 72 die zugeordneten Werte V₁ und / entsprechend auszugeben. Der Speicher 74 enthält nunmehr neue Werte D_h Viund /und die alten Werte D_L, Vl und //., die nunmehr in einer Position entsprechend der Werte D,- _ ι, V, _ ι und / — 1 bewegt worden sind. Da der Wert / immer noch größer als — 11 ist, veranlaßt erneut die Einrichtung 82 mit einem Signal auf der

Leitung 83 die Vergleichseinrichtung 75 zum Vergleich dieser Werte D und zur Erzeugung eines neuen Wertes [Ji auf der Leitung 86 zurück zu dem Speicher 74, :n welchem dieser Wert erneut den zuvor gespeicherten Wert D, ersetzt. Die neuen Werte V, und /'/. weiden ' hierbei cbcnfuMs über die Leitungen 88 und 90 dem Speicher 74 zugeführt.

Die Einrichtung 54 fährt fort. Signale auf der Leitung 56 zu erzeugen, um in dem Schieberegister 26 die Ausgangssignaleder Fotodetektoren bum eine Position '" nach rechts zu verschieben, und der Rechner 36 errechnet für jede neue Verschiebung den Si'mmationswert V₁. Infolgedessen erhält der Speiclier 74 weitere Werte D/. zugeführt, entsprechend dem durch die Vergleichseinrichtung 75 ermittelten negativsten Nei- ' *' gungswert. wobei diesem Wert Di jeweils die entsprechenden Werte Vi, und ;'/. zugeordnet sind. Dieses Verfahren wird fortgesetzt bis der Wert /des Zählers 44 + 12 erreicht, in welchem Fall die Kurve b genügend weit nach rechis verschoben ist, wie dies in I- ι ti. b ^:'" dargestellt is'. Nachdem die Vergleicheinrichtung 75 den grollten Wert Din diesem letzten Verfahrensschriit festgestellt hat. enthält der Speicher 74 den negativsten D-Wert Dm und die zugeordneten V- und /-Werte \',„ und /,-,,. Die Werte D,,,. V,„urid /,„werden über Leitungen -' 94, 96 und 98 einem zweiten Rechner 100 zugeführt, der — obgleich er getrennt dargestellt ist — durch den Rechner 36 vorgegeben sein kann. Eine Einrichtung 102. die an den Zähler 44 angeordnet sein kann, erzeugt bei der Schritt/ahl ;= +12 ein Signa, auf einer Leitung 104. ^!" d.is dem Rechner 100 zugeführt wird, woraufhin der Rechner 100 eine Berechnung gemäß der angegebenen Gleichung ausführt. In dieser Gleichung stellt LAL die erforderliche Linsenverschiebung dar, die, ausgehend von der gegenwärtigen Position der Objektivlinse, '"' vorgenommen werden muß, um sie in die richtige Scharfeinstellung zu bringen. P ist eine Konstante und entspricht dem kleinsten Verschiebeschritt der Linse in mm. und die Werte V_n,, D_m und /„, stellen die Maximalwerte dar, die der größten negativen Neigung zugeordnet sind, wie sie durch die Verglcichseinrichtung 75 ermittelt wurde. Das errechnete Ergebnis wird über eine Ler ling 110 einer Antriebseinrichtung 112 zugeführt, (lie über ein Getriebe 114 die Objektivlinsc 12 proportional zu dem Verschiebesignal L.E. "err>chiebt. Die Antriebseinrichtung 112 bewegt die Objektivlinse 12 in bezug auf die Linsen und Detektoranordnung 10, wie dies durch die Pfeile 116 angezeigt ist. Die Objektivlinsc 12 gelangt dadurch in die richtige Scharfeinstellung, in der das Bild des entfernten Objektes scharf auf der Anordnung 10 abgebildet wird. Wenn der Wert des Signals L.l·'. negativ ist. so wird die Linse in F i g. 8 nach unten in die Nahstellung bewegt, während bei einem positiven Signal Ι..Π. die Linse 12 in F i g. 8 nach oben in Richtung auf die Unendlichstellung bewegt wird.

Eine Anzeigeeinrichtung 120 ist über eine Leitung 122 an ilen Rechner 100 angeschlossen. Über die Anzeigeeinrichtung i2ö kann dem Fotografen der Betrag und die Richtung angezeigt werden, um die die Objektivlinsc aus der Scharfeinstcllungsposition verschoben ist.

Wenn die Antriebseinrichtung 112 die Objektivlinse 12 in Richtung auf die Seharfeinstcllungspositior bewegt, so verändert sich das von der Detektoranordnung 10 empfangene Strahlungsmustcr und somit auch die Werte der Ausgangssignale der Detektoranordnung ;i und b, so daß der Speicher 22 unterschiedliche Werte speichert. Wenn die Antriebsrichtung die Objektivlinse in die Nähe der richtigen Scharfeinstellungsposition bewegt, so kann eine zusätzliche Gruppe von Signalwerten durch das Schieberegister 26 geschoben werden und es kann durch den Rechner 36 erneut die vorstehend erläuterte Berechnung vorgenommen werden, um einen noch genaueren Wert für die Sch.irfeinsteliungsposition zu liefern. Hierbei kann die Bewegung der Linse 12 momentan angehalten werden, oder es kann auch die Objektivlinse weiterbewegt werden, wenn der Rechenvorgang schnell genug verläuft

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

U Verfahren zur Bestimmung der für eine Fokussierung in bezug auf ein aufzunehmendes Objekt erforderlichen Verschiebung eines Kamera-Objektes durch Verwendung von zwei Detektoranordnungen a und b zur Abbildung von ersten und zweiten Strahiungsverteilungsmustern auf N positionsmäßig einander zugeordneten Detektorpaaren, ■durch Bildung eines ersten Signals entsprechend der absoluten Größendifferenz zwischen den Ausgangssignalen zweier Detektoren und eines zweiten Signals entsprechend der absoluten Größendifferenz zwischen den Ausgangssignalen zweier anderer Detektoren, durch Subtraktion der beiden absoluten Größendifferenzen und durch Aufsummieren des Ergebnisses über einen vorbestimmten Bereich, gekennzeichnet durch folgende Schritte: