DE3129546A1 - Automatische objetiv-scharfeinstellvorrichtung fuer filmkameras o.dgl. - Google Patents

Description

Automatische Objektiv-Scharfeinstellvorrichtung für Filmkameras o.dgl.

Die Erfindung betrifft eine automatische Objektiv-Scharf einstellvorrichtung für Filmkameras o.dgl., bei welcher das Objektiv mittels eines Entfernungsmeßsignals so in eine Einstellposition geführt wird, daß es sich ständig in einem scharf eingestellten Zustand befindet. ·

Ein Beispiel für eine Scharfeinstellvorrichtung, auf welche die Verbesserung gemäß der Erfindung anwendbar ist, findet sich in der US-PS 4 251 145.

Eine automatische Scharfeinstellvorrichtung dieser Art verwendet im allgemeinen einen Motor zur Führung des photographischen Objektivs in die optimal scharfgestellte Position, wobei die Drehzahl des Motors durch Änderung eines elektrischen Erregungsprozentsatzes, d.h. einer Erregungsimpulsbreite, für den Motor geregelt wird.

Bei der bisherigen Vorrichtung wird die Impulsbreite entsprechend der Führungs- oder Verstellgröße des Objektivs bestimmt. Wenn jedoch das Objektiv bei einem Aufnahmevorgang unabhängig von der Schärfentiefe mit vorbestimmter Geschwindigkeit in die Scharfstellposition geführt wird, ist das Aufnahmeergebnis unzufriedenstellend.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer verbesserten automatischen Scharfeinstellvorrichtung der angegebenen Art, bei welcher der Motor dann, wenn das Objektiv außerhalb des Schärfentiefenbereichs eingestellt ist, mit einer Impulsbreite von 100 % gespeist oder erregt wird, so daß das Objektiv schnell in den Schärfentiefenbereich geführt wird, in welchem das Objektiv-Bild scharf zu erkennen ist, während dann, wenn das Objektiv bereits auf einen Punkt innerhalb des Schärfentiefenbereichs eingestellt ist, das Verhältnis der Verstellgröße des Objektivs aus der optimal scharfgestellten Einstellposition zur Größe des Schärfentiefenbereichs gemessen oder erfaßt wird, so daß der Motor intermittierend mit einer diesem Verhältnis entsprechenden Impulsbreite erregt werden kann und das Objektiv unter langsamer Änderung des Brennpunkts langsam in die richtige Scharfstellposition geführt wird.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer automatischen Scharfeinstellvorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung und

Fig. 2a bis 2c Wellenformdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Scharfeinstellvorrichtung unter verschiedenen Scharfeinstellbedingungen.

Fig. 1 veranschaulicht den technischen Grundgedanken der Erfindung, wobei eine Scharfeinstellvorrichtung ein sog. "aktives System" verwendet, bei dem das auf das Aufnahmeobjekt fallende Licht von diesem zu genannten System zurückgeworfen wird.

Ein optisches Entfernungsmeßsystem ist so ausgelegt, daß dann, wenn das photographische Objektiv auf das Aufnahme-Objekt scharfgestellt ist, das zurückgeworfene Licht in gleichen Anteilen von zwei Lichtempfangs-Elementen 11 und 12 empfangen wird. Wenn der Scharfeinstellpunkt vor dem Objekt (in Richtung "Nah") liegt, wird ein größerer Anteil des zurückgeworfenen Lichts vom Element 11 empfangen, während im Fall eines hinter dem Objekt (in Richtung "Weit") liegenden Scharfeinstellpunkts das Element 12 einen größeren Anteil des zurückgeworfenen Lichts empfängt. Die Ausgangssignale der Elemente 11 und 12 werden in Integratoren 13 bzw. 14 integriert.

Wenn bei dieser Anordnung das Objektiv aus der optimalen Scharfeinstellposition verstellt wird, vergrößert sich der Unterschied zwischen den beiden Integrationsgrößen VA und VB. Wenn sich dagegen die Objektiveinstellung der optimalen Scharfeinstellposition nähert, verringert

sich der Unterschied zwischen diesen beiden Integrationsgrößen VA und VB. Bei vor dem Objekt liegendem Scharfeinstellpunkt (front focusing condition) ist die Integrationsgröße VA größer als die Größe VB, während sie bei hinter dem Objekt liegendem Scharfeinstellpunkt kleiner ist als die Integrationsgröße VB. Einleitung, Beendigung und Freigabe der Integrationsoperatiqnen der beiden Integratoren 13 und 14 werden durch eine Taktsteuer- bzw. Zeitschaltung 15 gesteuert. Die beiden Integrationsgrößen VA und VB werden einem Komparator 16 eingegeben und in diesem mit zwei Schwellenwerten VH und VM verglichen, von denen ersterer auf einen vorbestimmten Spannungspegel eingestellt ist, während letzterer durch ein Dämpfungsglied 1.7 so gesteuert oder eingestellt wird, daß eine vorbestimmte Änderungsgröße zwischen dem Schwellenwert VH und einem zusätzlich vorgegebenen Schwellenwert VL variiert wird. Der Schwellenwert VL bestimmt in Verbindung mit dem Schwellenwert VH den Schärfentiefenbereich (VH-VL), , und er wird entsprechend der Öffnungsgröße FNO (des Objektivs) als dem einen der Faktoren, die in Abhängigkeit von der Objektivbrennweite die Schärfentiefe bestimmen, geändert. Diese Änderung des Schwellenwerts VL erfolgt mittels eines variablen bzw. Regelwiderstands VR.

Wenn die größere der Eingangs-Integrationsgrößen VA und VB den Schwellenwert VH erreicht, liefert der Komparator 16 ein Ausgangssignal Vl, das einer Richtung-Diskriminatorschaltung 19 eingespeist wird. Bei Eingang des Ausgangssignals Vl bestimmt die Schaltung 19, welche der Integrationsgrößen VA und VB den Schwellenwert VH erreicht hat, um dadurch die Drehrichtung eines Antriebs-Motors 20 festzulegen. Wenn,genauer gesagt, die Integrationsgröße VA den Schwellenwert VH erreicht, bestimmt die Richtung-Diskriminatorschaltung 19, daß sich das Objektiv

in einem vorderen (vor dem Objekt gelegenen) Scharfeinstellzustand befindet, um dann ein Befehlssignal für die Verlagerung des Objektiv-Brennpunkts in Richtung "Weit" zu liefern. Wenn dagegen die Integrationsgröße VB den Schwellenwert VH erreicht, bestimmt die Schaltung 19, daß sich das Objektiv in einem hinteren (hinter dem Objekt gelegenen) Scharfeinstellzustand befindet, um dann ein Befehlssignal zur Verlagerung des Objektiv-. Brennpunkts in Richtung "Nah" zu liefern. Bei Eingang des Befehlssignals von der Richtung-Diskriminatorschaltung 19 bewirkt eine Servosteuerschaltung 21 eine Drehung des Objektivantriebs-Motors 20 in der durch das Befehlssignal bestimmten Richtung.

Das genannte Ausgangssignal Vl wird der Zeitschaltung 15 als Integrationsstop-Befehlssignal eingegeben.

Das Ausgangssignal Vl wird weiterhin einer Takteinheit bzw. einem Hexadezimal-Zähler 26 eingespeist, der einen ünschärfenbereich-Meßabschnitt 25 bildet. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal über eine. Verzögerungsschaltung 27 dem Zähler 2-6 eingegeben, um als Start- und Rückstellsignal zu dienen. Der Zähler 26 zählt Taktimpulse CP auf übliche Weise. Der Zählstand des Zählers 26 wird durch das Rückstellsignal auf "0000" rückgestellt, während er seine maximale Größe "1111" mit dem fünfzehnten Taktimpuls erreicht. Der Zählstand des Zählers 26 wird durch einen Digital/Analog- bzw. D/A-Wandler 28, dessen Ausgangssignal dem Dämpfungsglied 17 zugeführt wird, in ein Analogsignal umgewandelt. Das Dämpfungsglied 17 steuert den Schwellenwert VM in der Weise, daß letzterer in einer Zeitspanne entsprechend 15 Taktimpulsen mit einer vorbestimmten Änderungsgröße (rate) zwischen den Schwellenwerten VH und VL variiert.

Der Komparator 16 erzeugt ein Ausgangssignal V2, wenn der Schwellenwert VM dem Schwellenwert VL gleich wird oder wenn er vor diesem Zeitpunkt der kleineren Integrationsgröße, die den Schwellenwert VH noch nicht erreicht hat, gleich wird. Das Ausgangssignal V2 wird als Integrationsfreigabesignal der Zeitschaltung 15 und als Stopsignal dem Zähler 26 eingespeist.""

Eine Speicherschaltung 30 nimmt den Zählstand des Zählers 26 ab. Sooft der Komparator 16 das Ausgangssignal V2 liefert, wird der Inhalt der Speicherschaltung 30 auf einen neuen Zählstand umgeschrieben (rewritten). Eine Impulsbreitenbestimmungs-Schaltung 31 bestimmt eine Impulsbreite für die Erregung oder Speisung des Objektivantriebs-Motors 20 entsprechend dem Prozentsatz des in der Speicherschaltung 30 gespeicherten Zählstands in bezug auf den maximalen Zählstand "1111" des Zählers

Im folgenden ist die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung anhand von Fig. 2a bis 2c erläutert, und zwar zunächst in bezug auf den Fall, in welchem das Objektiv auf einen Punkt vor dem Aufnahme-Objekt scharfgestellt ist und sich der Brennpunkt des Objektivs daher außerhalb des Schärfentiefenbereichs befindet und die Integrationsgröße VA größer ist als die Integrationsgröße VB. Gemäß Fig. 2a erreicht daher die Integrationsgröße VA zuerst den Schwellenwert VH, während die Integrationsgröße VB zu diesem Zeitpunkt den Schwellenwert VL noch nicht erreicht hat. Wenn die Integrationsgröße VA auf die angegebene Weise die Größe des Schwellenwerts VH erreicht hat, liefert der Komparator 16 ein Ausgangssignal Vl, auf das hin die Integrationsoperation beendet und der Zähler 26 in Gang gesetzt wird. Dies bedeutet, daß der Zähler 26 die

Taktimpulse CP zu zählen beginnt, wobei sein Zählstand über den D/A-Wandler 28 dem Dämpfungsglied 17 eingegeben wird. Letzteres verändert daher den Schwellenwert VM vom Schwellenwert VH in Richtung auf den Schwellenwert VL, wenn der Zähler die Taktimpulse zu zählen beginnt, nämlich dann, wenn die Integrationsgröße VA den Schwellenwert VH erreicht. Diese Änderungsgröße oder -geschwindigkeit wird dabei so gesteuert, daß sie von dem Zeitpunkt, zu dem die Integrationsgröße VA den Schwellenwert VH erreicht, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Zählstand des Zählers 26 die maximale Größe "1111" erreicht, d.h. bis zum Zählen des fünfzehnten Taktimpulses CP, unverändert bleibt.

Wie erwähnt, ändert sich der Schwellenwert VM. zeitabhängig; da jedoch die Integrationsgröße VB den Schwellenwert VL noch nicht erreicht hat, erreicht der Schwellenwert VM die Größe des Schwellenwerts VL. Wenn der Schwellenwert VM dem Schwellenwert VL gleich wird, wird das Ausgangssignal V2 geliefert, um die Integrationsoperation freizugeben und den Zähler 26 abzustellen.

Der Zähler 26 leitet mittels seines Zährstands die Differenz (VH - VB) zwischen dem. Schwellenwert VH und der kleineren Integrationsgröße VB ab, wenn die größere Integrationsgröße VA den Schwellenwert VH erreicht hat; falls die Integrationsgröße VB den Schwellenwert VL jedoch nicht erreicht, wird der maximale Zählstand "1111" entsprechend (VH - VL) geliefert. Dieser Zählstand wird mittels des Ausgangssignals V2 in der Speicherschaltung 30 gespeichert und der Impulsbreitenbestimmungs-Schaltung 31 eingegeben. Letztere bestimmt dann einen elektrischen Speisungs- bzw. Erregungsprozentsatz entsprechend dem Verhältnis (VH - VB) zu (VH - VL), d.h. dem Verhältnis zwischen der Ausgangsgröße der Speicherschaltung 30 und dem größten Zählstand

"1111" des Zählers 26. Wenn somit der Zähler 26 die maximale Größe "1111" entsprechend (VH - VL) zählt, ist der elektrische Erregungsprozentsatz in bezug auf die elektrische Speisungs- bzw. Erregungszeit in einem Zyklus gleich 15/15 bzw. 100 %.

Demzufolge wird der Motor 20 in der nächsten Integrationsperiode mit 100 % gespeist bzw. an Spannung gelegt, so daß er sich in die durch die Richtungs-Diskriminatorschaltung 19 vorgegebene Drehrichtung dreht. Dieser Vorgang dauert an, bis das Objektiv unter Gewährleistung der angestrebten Schärfentiefe scharigestellt worden ist.

Im folgenden ist anhand von Fig. 2b der Fall beschriee ben, in welchem zwar der angestrebte Schärfentiefenbereich erreicht ist, das Objektiv jedoch etwas in Richtung "Nah" (in the front focusing condition) unscharf eingestellt ist. Wenn hierbei die größere Integrationsgröße VA den Schwellenwert VH erreicht, hat die kleinere Integrationsgröße VB (bereits) die Größe des Schwellenwerts VL überschritten. Wenn dann der Zähler 26 den zehnten Taktimpuls zählt, d.h. wenn der Zählstand "1010" erreicht.ist, wird der Schwellenwert VM gleich der Integrationsgröße VB, wobei der Komparator 16 das Ausgangssignal V2 zur Beendigung des Zählbetriebs des Zählers 26 liefert und der Zählstand "1010" in der Speicherschaltung 30 gespeichert wird. Die Impulsbreitenbestimmungs-Schaltung 31 bestimmt den elektrischen Erregungsprozentsatz entsprechend dem Verhältnis zwischen dem Ist-Zählstand "1010" und dem größten Zählstand "1111". In diesem Fall beträgt dieser Prozentsatz 67 % bei einem Verhältnis von 10/15. Der Motor 20 wird daher mit einem elektrischen Erregungsprozentsatz von 67 % an Spannung gelegt. Demzufolge wird die Drehzahl des Motors 20 verringert, und das Objektiv

wird langsam in die Scharfeinstellposition verstellt. Wenn der Unterschied zwischen den Integrationsgrößen VA und VB weiter abnimmt, d.h. wenn z.B. der fünfte Taktimpuls eingeht, erreicht der Schwellenwert VM die Integrationsgröße VB, so daß dann der elektrische Erregungsprozentsatz bei einem Verhältnis von 5/15 auf 33 % eingestellt wird, weil der Zählstand., des Zählers 26 gleich "0101" ist. Der Motor dreht sich daher noch langsamer.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, verringert sich die Drehzahl des Motors 20, wenn sich die Einstellung des Objektivs der Scharfeinstellposition nähert. Wenn nämlich die Scharfeinstellung außerhalb des Schärfentiefenbereichs liegt, wird der Motor 20 mit einem elektrischen Erregungsprozentsatz von 100 % an Spannung gelegt, so daß er mit der höchsten Drehzahl arbeitet. Wenn dagegen der Scharfeinstellpunkt innerhalb des Schärfentiefenbereichs liegt, wird letzterer in fünfzehn Teile unterteilt, wobei die Drehzahl des Motors 20 entsprechend dem Abweichungsgrad geändert wird.

Wenn sich weiterhin der Schärfentiefenbereich (VH - VL) aufgrund der Verwendung eines Vario-Objektivs oder einer Änderung des Blendenöffnungswerts verkleinert, wird der Schärfentiefenbereich in fünfzehn gleich große Teile aufgeteilt, wobei die Drehzahl des Motors 20, ähnlich wie im vorher beschriebenen Fall, nach Maßgabe des Abweichungsgrads (in diesem Bereich) bestimmt wird. Sooft ein Taktimpuls eingeht, wird der Pegel bzw. die Große des Schwellenwerts VM um AVM verringert. Wenn sich der Schärfentiefenbereich (VH - VL) auf die Hälfte verkleinert, wird auch die Dateneinheit ΔVM auf die Hälfte

verkleinert. Infolgedessen wird auch bei Änderung des Schärfentiefenbereichs (VH - VL) die Drehzahl des Motors 20 jederzeit in fünfzehn Schritten (bzw. sechzehn Schritten, wenn die Anschlagstellung mitgerechnet wird) geändert.

Während vorstehend der Fall beschrieben ist, in welchem das Objektiv gegenüber dem Objekt in Richtung "Nah" scharfgestellt ist, läßt sich der Fall einer Scharfeinstellung des Objektivs in Richtung "Weit" gegenüber dem Aufnahme-Objekt (rear focusing condition) auf ähnliche Weise durch gegenseitige Beziehung (swapping) der Integrationsgröße VA und VB aufeinander beschreiben.

Obgleich vorstehend die Verwendung eines Hexadezimalzählers als Takteinheit 26 beschrieben ist, ist die Erfindung keineswegs hierauf beschränkt.

Wenn somit bei der beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung das Objektiv außerhalb des Schärfentiefenbereichs scharfgestellt ist, wird der Motor mit voller Drehzahl betrieben, so daß das Objektiv schnell in den Schärfentiefenbereich verstellt wird und daher die Zeitspanne, während welcher das Bild unscharf ist, verkürzt werden kann. Wenn der Scharfeinstellpunkt innerhalb des Schärfentiefenberei.chs liegt, wird die elektrische Speisungsoder Erregungszeit entsprechend dem Verhältnis des Schärfentiefenbereichs zur Abweichung der vorliegenden Einstellung des Objektivs von der optimalen Scharfeinstellposition verändert, um dabei die Drehzahl des Motors entsprechend zu regeln. Wenn sich die Qbjektiveinstellung der optimalen Scharfeinstellposition nähert, wird die Verstellgeschwindigkeit des Objektivs entsprechend verringert. Wenn mithin der technische Grundgedanke der

Erfindung auf eine Filmkamera übertragen wird, können Filmaufnahmen erhalten werden, bei denen die Änderungen der Bildschärfe aufgrund des Scharfeinstellvorgangs annehmbar sind.

Obgleich vorstehend nur eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, ist der technische Grundgedanke der Erfindung auf alle Scharfeinstellvorrichtungen anwendbar, bei denen die Integrationsgrößen in zwei Systemen einem Vergleich und einer Diskriminierung unterworfen werden.

Leerseite

Claims (4)

' Patentansprüche

1.)Automatische Objektiv-Scharfeinstellvorrichtung für Filmkameras o.dgl. mit einem ersten und einem zweiten Entfernungsmeßelement zur Erzeugung erster und zweiter Signale, einer ersten und einer zweiten Integratorschaltung zur Abnahme der ersten bzw. zweiten Signale und zur Lieferung von Ausgangssignalen, die entsprechend dem Scharfeinstellzustand aufeinander bezogen sind, wobei das Ausgangssignal der ersten Integratorschaltung im Fall eines vor dem .Aufnahme-Objekt liegenden Scharfeinstellzustands größer ist als dasjenige der zweiten Integratorschaltung und wobei das Ausgangssignal der zweiten Integratorschaltung im Fall eines hinter dem Aufnahme-Objekt liegenden Scharfeinstellzustands größer ist als dasjenige der ersten Integratorschaltung, sowie einer auf die Ausgangssignale der beiden Integratorschaltungen ansprechenden Richtung-DiskriminatoreLnheit zur

Bestimmung der Drehrichtung eines Objektivantriebs-Motors, gekennzeichnet durch eine auf die Richtung-Diskriminatoreinheit (19) ansprechende Verstellbereich-Meßeinrichtung zur Erfassung eines Unterschieds (VH - Vx) zwischen einem ersten vorbestimmten Schwellenwert (VH), der zuerst vom größeren der Ausgangssignale der beiden Integratorschaltungen (13, 14) erreicht wird, und der kleineren Größe (Vx) der Ausgangssignale der beiden Integratorschaltungen (13, 14) und durch eine auf die Verstellbereich-Meßeinrichtung ansprechende Impulsbreiten-Bestimmungseinheit (31) zur Bestimmung einer Impulsbreite für die Erregung oder Speisung des Objektivantriebs-Motors (20) im Verhältnis des Unterschieds (VH - Vx) zu einem Unterschied (VH - VL) zwischen dem Schwellenwert (VH) und einem zweiten Schwellenwert (VL)

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbereich-Meßeinrichtung einen Komparator (16) zur Abnahme der Ausgangssignale der beiden Integratorschaltungen (13, 14) und zur Lieferung eines ersten Ausgangssignals, wenn das größere dieser Ausgangssignale den ersten vorgegebenen Schwellenwert (VH) erreicht, eine Einrichtung (17) zur Lieferung eines dritten, variablen, dem Komparator (16) zugeführten Schwellenwerts (VM), der sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (rate) vom ersten vorgegebenen Schwellenwert (VH) auf den zweiten Schwellenwert (VL) ändert, wobei der Komparator (16) ein zweites Ausgangssignal erzeugt, wenn der dritte, variable Schwellenwert (VM) der' Größe des kleineren der Äusgangssignale der beiden Integratorschaltungen (13, 14) gleich wird, und durch eine durch das erste Ausgangs-

signal in Gang setzbare und durch das zweite Ausgangssignal des Komparators (16) abstellbare Takteinheit (26) zur Taktsteuerung (clocking) der Zeitspanne, welche der dritte, variable Schwellenwert (VM) benötigt, um die Größe des kleineren der Ausgangssignale der beiden Integratorschaltungen (13, 14) zu erreichen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, variable Schwellenwert (VL) eine vom Schärfentiefenbereich abhängende Veränderliche ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreiten-Bestimmungseinheit (31) einen Speicher (30) zur Speicherung einer Größe entsprechend der durch die Takteinheit (26) (takt)-gesteuerten Zeitspanne aufweist.