DE3127794C2 - Steuerschaltung für ein Zoom-Objektiv - Google Patents

Steuerschaltung für ein Zoom-Objektiv

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DE3127794C2 DE19813127794 DE3127794A DE3127794C2 DE 3127794 C2 DE3127794 C2 DE 3127794C2 DE 19813127794 DE19813127794 DE 19813127794 DE 3127794 A DE3127794 A DE 3127794A DE 3127794 C2 DE3127794 C2 DE 3127794C2
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Abstract

Eine kompakte Steuerschaltung für ein Zoom-Objektiv enthält einen Mikrocomputer und externe Einrichtungen wie einen Schrittmotor-Treiberabschnitt, einen Detektorabschnitt und einen Betätigungsabschnitt, die über eine Interface-Schaltung mit dem Mikrocomputer in Verbindung stehen. Von den externen Einrichtungen werden ein Startsignal, ein Vergrößerungsvorgabesignal, ein Ausgangsstellungssignal und ein Taktsignal an den Mikrocomputer abgegeben. Aufgrund dieser Signale von den externen Einrichtungen führt der Mikrocomputer bestimmte Programmschritte aus und gibt ein Beschleunigungs/Verzögerungs-Signal, ein Vorwärts/Rückwärts-Drehsignal und ein Torsignal an die externen Einrichtungen ab, wodurch von einem Schrittmotor das Zoom-Objektiv auf eine gewählte Vergrößerungsposition verstellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für ein Zoom-Objektiv mit einem zur Einstellung des Zoom-Objektives dienenden Antrieb, durch den in Abhängigkeit von einer Sollwerteingcbe er· .ε entsprechende
Zoom-Objektiveinstellung vorgenommen wird.
Eine solche Steuerschaltung ist aus der DE-AS 10 744 bekannt. Ein Detektor dient zur Erfassung eines durch ein Stellmittel eingebbaren Brennweitensollwertes. Es sind zwei optische Glieder vorgesehen.
Das eine optische Glied ist durch ein Stellmittel bewegbar. Die Bewegung dieses optischen Gliedes wird mittels eines Detektors festgestellt und einem Rechenwerk zugeführt Das zweite optische Glied ist mittels eines Motors verstellbar. Die Stellung dieses zweiten opti sehen Gliedes wird durch einen Sensor abgetastet. Das Ergebnis dieser Abtastung wird ebenfalls vom Rechenwerk zugeführt. Die genannten Detektoren ermitteln den Betrag der Verschiebung des ersten sowie des zweiten optischen Gliedes. Innerhalb des Rechenwerkes wird eine Rechenoperation durchgeführt, deren Ergebnis dann als Steuersignal der Antriebsschaltung zugeführt wird. Auf diese Weise wird der Motor gesteuert, welcher das zweite optische Glied in Abhängigkeil von dem Operationssignal verstellt. Durch das erste opti sehe Glied wird die Brennweite eingestellt. Das /weile optische Glied dient zur Fokussierung der betreffenden Brennweite.
Demnach wird mit Hilfe des Rechenwerkes die Berechnung eines Endwertes durchgeführt, der dann in analoger Weise zur Steuerung des Motors dient. Dieser analoge Wert ist daher ein Maß für die Bewegungsstrecke des zweiten optischen Gliedes.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine
Steuerschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe eine Vielzahl von Vergrößerungsstellungen möglich ist, wobei ein Mikrocomputer eingesetzt werden soll. Hierbei sollen nun die Nachteile sowie der Aufwand von herkömmlichen Betätigungsschaltungen, die in fester Verdrahtung ausgeführt sind, vermieden werden. Außerdem soll eine solche Steuerschaltung durch einfache Maßnahmen erweiterbar sein, ohne daß hierbei die vorgesehenen Elemente und Schaltungsstufen nennenswert geändert werden müssen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein einen Festwertspeicher zum Speichern von Programvnablaufdaten, einen Schreib- und Lesespeicher und einen Mikroprozessor enthaltender Mikrocomputer über eine Interface-Schaltung mit einer Zoom-Objcktiv-Betätigungsschaltung verbunden ist, die eine Stufe zur Feststellung einer definierten Ausgangsposition des Zoom-Objektives, eine Startschalterstufe zur Lieferung eines Startsignals, eine Vergrößerungs-Sollwertstufe zur Vorgabe eines Vergrößerungsvorgabewertes und eine Taktsignalstufe aufweist, die jeweils Signaleingangsverbindungen zur Interface-Schaltung aufweisen, daß die Zoom-Objektiv-Betätigungsschaltuig darüber hinaus einen Schrittmotor mit einer Schrittmotorsteuerschaltung aufweist, die über eine Vorwärts-Rückwärts-Signalleitung und über eine Torleitung durch die Interface-Schaltung ansteuerbar ist, daß die Frequenz der Taktsignaistufe, die außerdem mit der Schrittmotorsicucrschaltung verbunden ist, durch ein von der Interface-Schaltung kommendes Beschleunigungs-Verzögerungssignal entsprechend änderbar ist, und daß der Mikroprozessor nacheinander die Bewegung des Zoom-Objektives in seiner Ausgangsposition steuert und diese Ausgangsposition überprüft, anschließend feststellt, ob ein Startsignal vorhanden ist, nach Auftreten eines Startsignaies das Auslesen des Vergrößerungsvorgabesignales und den Vergleich des Vergrößerungsvorgabesignalcs mit der Zoom-Objektiv-Augenblicksstellung durchführt, anschließend eine Bewegungsimpulszahl gemäß einer Differenz zwischen dem Vergrößerungsvorgabesignalwert und dem Augenblickswert bestimmt, danach ein Vorwärts-Rückwärts-Drehsignal entsprechend der Abweichung ermittelt, anschließend ein Beschlcunigungs-Verzögerungssignal gemäß der Bewegungsimpulszahl bestimmt, daraufhin das Beschleunigungs-Verzögerungssignal, das Vorwärts-Rückwärts-Drchsignai und ein Torsignal zur Taktsignalstufe und zur Schrittmotorsteuerschaltung überführt und über die Torleitung ein Beendigungssignal erzeugt, wenn die durch den Mikroprozessor gezählte Impulszahl der Bewegungsimpulszahl entspricht.
Die den Mikrocomputer aufweisende Steuerschaltung weis* den Vorteil auf, daß die Vergrößerungseinstcllung des Zoom-Objektives anhand der im Festwertspeicher abgespeicherten Steuersignale erfolgt. Zunächst wird mit Hilfe des Mikrocomputers das Zoom-Objektiv vor der Veränderung der Brennweite in eine definierte Ausgangsstellung überführt und hierdurch der Mikrocomputer mit dem Zoom-Objektiv synchronisiert. Anschließend erfolgen im Takt der Signale des Taktgenerators schrittweise die Einstellvorgänge, wobei nach jedem durch den Mikroprozessor gesteuerten Schritt ein Vergleich zwischen 1st- und Sollwert durchgeführt wird. Die Frequenz der Taktsignalstufe ist in vorteilhafter Weise veränderbar, und zwar in Abhängigkeit von der Größe des Beschleunigungs- und Verzögerungssignales. Diese Taktfrequenz wird nun einerseits über die Interface-Schaltung dem Mikroprozessor zugeführt und andererseits zur Steuerung des Schrittmotors herangezogen. Auf diese Weise erhält man eine mehr oder weniger schnelle Steuerung des Schrittmotors und damit eine mehr oder weniger schnelle Bewegung des Zoom-Objektives aus seiner Ausgangsstellung in die jeweils gewünschte Sollstellung. Eine Berechnung des Verstellwertes des Zoom-Objektives ist hierbei nicht notwendig. Die durch die Vergrößerungs-Sollwertstufe eingestellten Vorgabesignale werden digital
ίο umgewandelt und im Mikrocomputer abgespeichert. Der Schrittmotor wird stillgesetzt, wenn im Zuge der Operation des Mikrocomputers die Anzah! von rückwärts gezählten Impulsen gleich der Anzahl der ursprünglich eingegebenen Impulse ist. Mittels des Schrittmotors ist eine exakte Steuerung mit Hilfe von Impulsen möglich. Mit jedem Impuls erfolgt eine Verstellung des Schrittmotors um einen vorgegebenen Winkel. Aufgrund dieser festen Zuordnung ist kein Schlupf möglich. Die Verwendung eines Festwertspeichers mit eingespeicherten Funktions- oder Programmablaufdaten bietet die Möglichke·-. daß ohne schaltungstcchnische Veränderung ein soücher Festwertspeicher ersetzt werden kann durch einen weiteren, in dem andere Funktionsablaufdaten gespeichert sind. Somit können zusätzliche Funktionen und Funktionsänderungen (z. B. Vergrößerung der Zahl von einstellbaren Vergrößerungseinstellungen oder Veränderung des Beschleunigungs- oder Verzögerungspunktes) leicht vorgenommen werden. Dadurch, daß ein schrittweises Verstellen des Schrittmotors erfolgt und daß jeder Verstellschritt überwacht wird, ist die Fehlerrate entsprechend gering.
Die Steuersignale der peripheren oder externen, an die Interface-Stellung angeschlossenen Schaltungsteile oder Einrichtungen werden vom Mikroprozessor erfaßt und einer Bewertung unterzogen, wonach entsprechend der Funktionsablauffolge ein Beschleunigungs- oder Verzögerungssignal, ein Vorwärts- oder Rückwärts-Drehsignal und ein Torsignal an die peripheren oder externen Einrichtungen abgegeben wird, woraufhin der Schrittmotor das Zoom-Objektiv auf die vorgewählte Ve.größerungsposition einstellt.
Weitere Aasgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung anschließend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Zoom-Einrichtungssteuerschaltung nach der Erfindung;
F i g. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung ihrer Arbeitsweise;
F i g. 3 ein Blockdiagramm, das die Verbindung zwischen den externen Vorrichtungen und der Steuerschaltung der F i g. 1 zeigt.
F i g. 1 zeigt den Grundaufbau eines Mikrocomputersystems. Ein Zenjralprozessor 1 liest nacheinander in einem Festspeicher (ROM) 2 gespeicherte Daten aus und führt Dateroperationen durch, während er vorbestimmte Schrittfolgen ausführt und somit die erforderlichen Eingangs- und Ausgangssteuervorgänge vornimmt. Wöhrend der CPU arbeitet, werden die erforderlichen Daten zwischen dem Zentralprozessor 1 und den externen Einrichtungen über einen Singangs-Ausgangs-Steuerabschnitt 4 und eine Interface-Schaltung 5 übertragen. Bei der Erfindung handelt es sich bei den externen Einrichtungen um einen Schrittmotor-Treiberabschnitt, einen Detektorabschnitt, einen Betätigungsabschnitt und zugehörige Komponenten. Ein Startsi-
gnal, ein die Vergrößerung angebendes Signal, ein Ausgangsstellungssignal und ein Taktsignal werden von diesen externen Einrichtungen über die Interface-Schaltung S dem Zentralprozessor 1 zugeführt. Abhängig von diesen Eingangssignalen gibt der Zentralprozessor 1 ein Torsignal, ein Beschleunigungs/Verzögerungssignal und ein Vorwärts/Rückwärts-Drehsignal als Steuersignale an die externen Einrichtungen ab.
Ein Speicher mit freiem Zugriff (RAM) 3 speichert Daten und Kennzeichensignale, die im Zentralprozessor
1 benötigt werden. Da die im ROM 2 gespeicherten Programme und Daten auf einfache Weise neu geschrieben werden können, sind zahlreiche Zusatzmöglichkeiten oder Abwandlungen auf einfache Weise durchführbar.
In F i g. 2 ist das Flußdiagramm eines Zoom-Verstellvorgangs dargestellt, um die Arbeitsweise des Zentralprozessors bei der Erfindung zu beschreiben. In Fi g. 2 zeigt der Mittelteil den Operationsfluß im Zentralprozessor 1, der rechte Teil die Signale, die von den externen Einrichtungen über die Interfaceschaltung S dem Zentralprozessor zugeführt werden, und der rechte Teil die Signale, die vom Zentralprozessor über das Interface 5 an die externen Einrichtungen abgegeben werden. F i g. 3 ist ein Blockdiagramm der Schaltungen der externen Einrichtungen.
In Stufe i wird eine Ausgangsbewegung durchgeführt, um die gesamte Zoom-Einrichtung in einen Anfangszustand zu versetzen. Durch diese Ausgangsbewegung wird die Zoom-Einrichtung mit dem Zentralprozessor synchronisiert. Die Ausgangsstellung der Zoom-Einrichtung ist nahe ihrer Mitte. Eine Hälfte der Zoom-Einrichtung auf einer Seite der Ausgangsstellung ist mit einer Abschirmplatte versehen, um einen Photosensor 6 abzuschirmen. Der Rand der Abschirmplatte entspricht der Ausgangsstellung.
Aufgrund eines Ausgangssteiiungssignäis 7 bestimmt der Zentralprozessor 1 eine Drehrichtung für einen Schrittmotor 8, um ihm ein Vorwärts/Rückwärts-Drehsignal 9 zuzuführen. Während Stufe 1 wird das Beschleunigungs/Verzögerungs-Signal 10 im »Aus-«Zustand gehalten. Dadurch wird ein durch das Signal 10 gesteuerter Integrator 11 gesperrt gehalten, und die Ausgangsfrequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators 12 wird konstant gehalten. Das Ausgangstaktsignal 13 des Oszillators 12 wird einem UND-Gatter 14 und der Interface-Schaltung 5 zugeführt. Wenn ein Torsign.sl 15 erzeugt wird, um den Schrittmotor 8 zu betätigen, und das UND-Gatter 14 geöffnet ist (ein), wird als Folge davon das Taktimpulssignal 13 dem Schrittmotortreiber 16 zugeleitet Um den Schrittmotor 8 am Rand des Ausgangsstellungssignals 7 anzuhalten, wird das Torsignal IS abgeschaltet Dadurch wird das UND-Gatter 14 gesperrt, so daß der Schrittmotor 8 gestoppt wird.
In Stufe 2 wird bestimmt, ob ein Impuls eines Startsignals 17 vorhanden ist Wenn ein solcher Impuls des Startsignals 17 festgestellt wird, so geht der Vorgang zur Stufe 3 über, ist kein Impuls da, der Vorgang in Stufe
2 erneut durchgeführt
In der Stufe 3 wird der Ausgangswert eines Potentiometers 18 durch einen A/D-Wandler 19 in einen Digitalwert umgesetzt, der als Vergrößerungsvorgabesignal 20 zugeführt wird. Mit anderen Worten, der Vergrößerungswcrt wird durch das Potentiometer eingestellt.
in Stufe 4 wird die im RAM3 gespeicherte Augenblicksposition des Zoom (nachfolgend als »augenblicklicher Wert« bezeichnet) mit einem Vergrößerungskennzeichnungswert (nachfolgend als »Kennzeichnungs- wert« bezeichnet) verglichen, der in Stufe 3 eingegeben worden ist. Herrscht Übereinstimmung, dann geh! der Vorgang auf Stufe 2 zurück. Ist dies nicht der Fall, so rückt der Vorgang auf Stufe 5 weiter. In Stufe 5 werden mit den oben genannten Werten — augenblicklicher Wert und Vorgabewert — als Anzeigegrößen zwei im ROM 2 gespeicherte Datenwertc ausgelesen. Die Abweichung zwischen diesen beiden Datenwerten gibt die Zahl der Impulse vor, die für den
to Bewegungsvorgang des Schrittmotors 8 benötigt werden, nachfolgend »Bewegungsimpulszahl« genannt. Durch die Differenz zwischen den beiden Datenwerten wird ein Vorwärts/Rückwärts-Drehungssignal 9 bestimmt, und es wird auch ein Beschleunigungs/Ver/öge- rungs-Signal 10 gebildet, das durch die Bewegungsimpulszahl definiert ist. Die Entscheidung, ob das Signal 10 ein- oder ausgeschaltet werden soll, erfolgt aufgrund der Bewegungsimpulszahl. Für diesen Zweck wird ein Vorgabewert Mfestgelegt. Ist die Impulszahl größer als dieser Vorgabewert, dann wird Signal 10 abgegeben, ist der Wert kleiner, wird Signal 10 abgeschaltet. Für den Fall der oben genannten Zoom-Einrichtung ist beispielsweise M gleich 600.
In Stufe 6 wird der Schrittmotor 8 entsprechend den
in Stufe 5 erzeugten Datenwerten gesteuert. Um den Schrittmotor 8 zu beschleunigen, werden das Vorwärts/ Rückwärts-Drehsignal 9 und das Beschleunigungs/Verzögerungi-Signal 10 abgegeben, um das Torsignal 15 hervorzubringen. Wenn das Signal 10 abgegeben wird.
dann wird der integrator 11 betätigt, und die Zahl der Impulse des Taktimpulses 13 wird entsprechend dem Ausgangswert des Integrators 11 vergrößert. Daraus folgt, daß die Drehzahl des Schrittmotors 9 steigt, während er sich dreht.
Im Programm ist ein Rückwärtszähler enthalten, was so ausgeführt ist, daß immer dann, wenn vom Taktim püiSSigiiai υ ein impüiS ZUgCiUn~i nr*iiu,uiC K^eWCguii^S- impulszahl verringert wird. Wenn der Inhalt des Rückwärtszählers einen vorgegebenen Wert A/(bcispielswei- se N ■= 600) erreicht, wird das Beschleunigungs/Vcr/ögerungs-Signal 10 abgeschaltet. Der Schrittmotor 8 wird dadurch verzögert. Wenn der Inhalt des Rückwärtszählers den Wert Null erreicht, wird auch das Torsignal 15 abgeschaltet. Damit hört die Zufuhr von Takt- impulssignalen 13 zum Schrittmotortreiber 16 auf. und der Schrittmotor 16 wird stillgesetzt. Der Schrittmotor 8 wird dadurch also an der vorgegebenen Vcrgrößcrungsstellung angehalten. Wenn Beschleunigung oder Verzögerung nicht ausgeführt wird (d. h. während Kon stantgeschwindigkeitsbetrieb), bleibt das Beschleuni- gungs/Verzögerungs-Signal abgeschaltet, während die Abläufe in den übrigen Prozeßkreisen unverändert durchgeführt werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Steuerschaltung für ein Zoomobjektiv mit einem zur Einstellung des Zoomobjektives dienenden Antrieb, durch den in Abhängigkeit von einer Sollwerteingabe eine entsprechende Zoomobjektiveinstellung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Festwertspeicher (ROM, 2) zum Speichern von Programmablaufdaten, einen Schreib- und Lesespeicher (RAM, 3) und einen Mikroprozessor (CPU, 1) enthaltender Mikrocomputer über eine Interface-Schaltung (5) mit einer Zoomobjektiv-Betätigungsschaltung verbunden ist, die eine Stufe zur Feststellung einer definierten Ausgangsposition (6, 7) des Zoomobjektives, eine Startschalterstufe (17) zur Lieferung eines Startsignales, eine Vergrößerungs-Sollwertstufe (18,19,20) zur Vorgabe eines Vergrößerungsvorgabewertes und eine Taktsignalstiiie (12) aufweist die jeweils Signaleingangsverbindungen (7, i7,20 und 13) zur Interface-Schaltung (5) aufweisen, daß die Zoomobjektiv-Betätigungsschaltung darüber hinaus einen Schrittmotor (8) mit einer Schrittmotorsteuerschaltung (14,16) aufweist die über eine Vorwärts-Rückwärts-Signalteitung (9) und über eine Torlenung (15) durch die Interface-Schaltung (5) ansteuerbar ist daß die Frequenz der Taktsignalstufe (12), die außerdem mit der Schrittmotorsteuerschaltung verbunden ist durch ein von der Interface-Schaltung (5) kommendes Beschleunigung:; Verzögerungssignal (10) entsprechend änderbar ist, und daß der Mikroprozessor (1) nacheinander die Bewegung des Zoomobjektives in seine Ausgangsposition steuert ir-d diese Ausgangsposition überprüft, anschließend feststellt, ob ein Startsigna1· vorhanden ist nach Auftreten eines Startsignales das Auslesen des Vergrößerungsvorgabesignales und den Vergleich des Vergrößerungsvorgabesignales mit der Zoomobjektiv-Augenblickstellung durchführt, anschließend eine Bewegungsimpulszahl gemäß einer Differenz zwischen dem Vergrößerungsvorgabesignalwert und dem Augenblickswert bestimmt, danach ein Vorwärts-Rückwärts-Drehsignal entsprechend der Abweichung ermittelt anschließend ein Beschleunigungs-Verzögerungssignal gemäß der Bewegungsimpulszahl bestimmt, daraufhin das Beschleunigungs-Verzögerungssignal, das Vorwärts-Rückwärts-Drehsignal und ein Torsignal zur Taktsignalstufe (11, 12) und zur Schrittmotorsteuerschaltung (14, 16, 8) überführt und über die Torleitung (15) ein Beendigungssignai erzeugt, wenn die durch den Mikroprozessor gezählte Impulszahl der Bewegungsimpulszahl entspricht.
2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zoom-Objektiv-Betätigungsschaltung einen Integrator (11) aufweist, dessen Eingang durch die Interface-Schaltung (5) das Beschleunigungs-Verzögerungssignal empfängt, daß ein spannungsgesteuerter Oszillator (12) mit frequenzgesteuertem Eingang vorgesehen ist, der mit dem Ausgang des Integrators (11) verbunden ist und der an seinem Ausgang ein Taktimpulssignal abgibt, welches über die Interface-Schaltung (5) an den Mikroprozessor abgegeben wird, daß ein UND-Gatter (14) über seinen ersten Eingang mit dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators (12) verbunden ist und über seinen zweiten Eingang ein Torsi-
gnal von der Interface-Schaltung (5) erhält, daß ein Treiber (16) vorhanden ist der über seinen Riehtungseingang das Vorwärts-Rückwärts-Drehsignal von der Interface-Schaltung (5) und das Taktsignal vom Ausgang des UND-Gatters (14) erhält daß der Schrittmotor (8) durch den Ausgangswert vom Treiber (16) betätigt wird, daß ein Potentiometer (18) zum Einstellen des Vergrößerungsvorgabesignales mit der Interface-Schaltung (5) verbunden ist daß ein Fotosensor (6) für die Positionsbestimmung des Zoom-Objektives mit der Interface-Schaltung (5) verbunden ist, um das Ausgangspositionssignal zu erzeugen, und daß ein Startschalter zur Erzeugung eines Startsignales mit der Interface-Schaltung (5) verbunden ist
3. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Mikroprozessor in dem Operationsschritt der Zustandsbestimmung für das Beschleunigungs-Verzögerungssignal (10) die Bewegungsimpulszahl mit einem bestimmten Vorgabewert vergleicht wobei das Beschieunigungs-Verzögerungssignal (10) aktiviert wird, wenn die Bewegungsimpulszahl größer als der vorbestimmte Einstellwert ist hingegen unterdrückt wird, wenn die Bewegungsimpulszahl kleiner ist
4. Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß während des Impulszählers durch den Mikroprozessor ein Zähler mit der Bewegungsimpulszahl eingestellt und der Zählstand bei jedem zugeführten impuls in Rückwärtszählrichtung verringert wird.
DE19813127794 1980-07-29 1981-07-14 Steuerschaltung für ein Zoom-Objektiv Expired DE3127794C2 (de)

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JP10401280A JPS5729034A (en) 1980-07-29 1980-07-29 Control circuit of zoom device

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