DE3211557C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Entfernungsmeßsystem
für die automatische Scharfeinstellung eines optischen
Abbildungssystems, mit einem ersten und einem zweiten
optischen System, die in vorgegebenem Abstand voneinander
angeordnet sind, einer ersten Bildsignalgeneratoreinrich
tung, die über das erste optische System mit einem opti
schen Objektbild beaufschlagt wird und diesem optischen
Objektbild entsprechende erste Bildsignale abgibt, und
einer zweiten Bildsignalgeneratoreinrichtung, die über das
zweite optische System mit einem optischen Objektbild
beaufschlagt wird und diesem optischen Objektbild entspre
chende zweite Bildsignale abgibt, wobei die jeweilige
Entfernung zwischen optischem Abbildungssystem und Objekt
durch Ermittlung der ersten und zweiten Bildsignale ent
sprechend der in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen
optischem Abbildungssystem und Objekt veränderlichen Posi
tionsbeziehung der vom ersten und zweiten optischen System
abgebildeten optischen Objektbilder gemessen wird.
Aus der US-PS 40 04 852 ist ein Entfernungsmeßsystem
dieser Art für die automatische Scharfeinstellung eines
optischen Abbildungssystems bekannt, bei dem zwei Objekt
bilder von zwei fest angeordneten optischen Systemen mit
einer der Objektentfernung entsprechenden Abbildungsver
setzung auf zwei Bildsignalgeneratoreinrichtungen in Form
von entsprechenden Photosensoranordnungen abgebildet und
die hierbei von den einzelnen Photosensoren erhaltenen und
in Binärform umgesetzten Bildelementsignale des einen
Objektbildes relativ zu den gleichermaßen in Binärform
umgesetzten Bildelementsignalen des anderen Objektbildes
entsprechend verschoben werden. Bei der Signalauswertung
wird sodann eine Koinzidenzermittlung zwischen einer je
weiligen Folge dieser Bildelementsignale für die beiden
Bilder vorgenommen, wobei der Betrag der Relativverschie
bung der Bildelementsignalfolgen vom Beginn der Verschie
bung bis zu einer Position, bei der die Bildelementsignal
folgen als im wesentlichen koinzident bewertet werden
können, der Abbildungsversetzung der Objektbilder ent
spricht. Auf diese Weise stellt der Verschiebungsbetrag
der Bildelementsignalfolgen eine Objektentfernungsinforma
tion zur Scharfeinstellungsermittlung dar.
Obwohl ein Entfernungsmeßsystem dieser Art z. B. bei einer
Kamera zum Aufbau eines sehr effektiven automatischen
Scharfeinstellungssystems Verwendung finden kann, ist der
Nachteil gegeben, daß außer dem vom Kameraobjektiv gebil
deten optischen Abbildungssystem zwei weitere optische
Systeme zur Entfernungsmessung vorgesehen werden müssen.
Da es hierbei erforderlich ist, das Bildfeld des optischen
Abbildungssystems in genaue Übereinstimmung mit einem
Bezugsbildfeld des optischen Entfernungsmeßsystems zu
bringen, ist eine aufwendige Justierung des optischen
Entfernungsmeßsystems zur Vermeidung einer Parallaxe er
forderlich. Darüber hinaus verkompliziert und verteuert
sich ein optisches Gerät, wie eine Kamera, durch den
erforderlichen konstruktiven Mehraufwand in unerwünschter
Weise.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ent
fernungsmeßsystem der eingangs genannten Art für die auto
matische Scharfeinstellung eines optischen Abbildungs
systems derart auszugestalten, daß bei vereinfachtem Auf
bau eine hohe Entfernungsmeßgenauigkeit gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
erste optische System das optische Abbildungssystem ist,
das auch zur Entfernungsmessung dadurch Verwendung fin
det, daß das auf einer in der Bildebene des optischen
Abbildungssystems angeordneten Bildempfangseinrichtung
abzubildende optische Objektbild auf einen Bildsensor
gelenkt wird.
Da auf diese Weise das optische Abbildungssystem gleich
zeitig auch als optisches System zur Entfernungsmessung
herangezogen wird, kann bei der Entfernungsmessung kein
Parallaxenfehler auftreten, die Justierung des Entfer
nungsmeßsystems sehr einfach gehalten und gleichzeitig bei
sehr geringem konstruktiven Aufwand eine hohe Entfer
nungsmeßgenauigkeit gewährleistet werden.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung wiedergegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie
ben. Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte perspek
tivische Ansicht insbesondere des optischen
Aufbaus eines Ausführungsbeispiels des Entfer
nungsmeßsystems für die automatische Scharfein
stellung eines optischen Abbildungssystems bei
einer einäugigen Spiegelreflexkamera,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Ent
fernungsmessung und Scharfeinstellungsermitt
lung bei der einäugigen Spiegelreflexkamera
gemäß Fig. 1,
Fig. 3A und 3B Schnittansichten eines Ausführungsbeispiels für
den Aufbau eines Graycode-Gebers zur Erzeugung
eines der Einstellungslage des Kameraobjektivs
der einäugigen Spiegelreflexkamera gemäß Fig. 1
entsprechenden Signals,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungs
beispiels für den Aufbau einer Vorrichtung zur
Übertragung einer Objektiv-Brennweiteninforma
tion zwischen einem photographischen Wechselob
jektiv und dem Kameragehäuse,
Fig. 5 ein elektrisches Ersatzschaltbild der Informa
tionsübertragungsvorrichtung gemäß Fig. 4,
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer Vergrößerungskorrektur- und Koinzidenzer
fassungsschaltung der Schaltungsanordnung gemäß
Fig. 2,
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines zur Erzeugung von
Steuerimpulsen für eine Vergrößerungskorrektur
dienenden Schaltungsteils einer Ablaufsteuer
schaltung der Vergrößerungskorrektur- und Koin
zidenzerfassungsschaltung gemäß Fig. 6,
Fig. 8 Impulsverläufe bei der Schaltungsanordnung ge
mäß Fig. 7 und
Fig. 9 eine schematische Ansicht eines weiteren Aus
führungsbeispiels des Entfernungsmeßsystems für
die automatische Scharfeinstellung eines opti
schen Abbildungssystems bei einer Videokamera.
Bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
des Entfernungsmeßsystems für die automatische Scharfein
stellung eines optischen Abbildungssystems wird prinzi
piell das von dem auch als erstes optisches System zur
Entfernungsmessung verwendeten optischen Abbildungssystem
einer Kamera erzeugte Objektbild als Bezugsbild verwendet,
während ein vom zweiten optischen System zur Entfernungs
messung erzeugtes Objektbild als Vergleichsbild Verwendung
findet. Hierbei wird die Abbildungsposition des Bezugsbil
des unabhängig von der Objektentfernung unverändert fest
gehalten, während sich die Abbildungsposition des Ver
gleichsbildes in Abhängigkeit von der Objektentfernung
ändert. Zur Messung der Entfernung zwischen optischem
Abbildungssystem und Objekt wird sodann das relative Lage
verhältnis des Vergleichsbildes zum Bezugsbild ermittelt.
Hierbei dient eine in der Sollbildebene des optischen
Abbildungssystems oder in einer zu dieser Sollbildebene
konjugierten Ebene angeordnete Photosensorreihe als erste
Bildsignalgeneratoreinrichtung, während eine zweite Photo
sensorreihe in der in bezug auf das optische Abbildungs
system um eine bestimmte Basislänge versetzt angeordneten
Sollbildebene des zweiten optischen Systems als zweite
Bildsignalgeneratoreinrichtung angebracht ist. Auf jeder
dieser Photosensorreihen wird ein Bild des gleichen Ob
jekts erzeugt. Wird hierbei ein bestimmter Bereich der
ersten Photosensorreihe als Bezugsbildfeld festgelegt, so
wird vom zweiten optischen System, das mit der vorgegebe
nen Basislänge in bezug auf das optische Abbildungssystem
beabstandet angeordnet ist, auf der zweiten Photosensor
reihe ein äquivalentes Objektbild mit einer Abbildungsver
setzung erzeugt, die der Objektentfernung entspricht. Wird
nun ein größerer Bereich als das Bezugsbildfeld auf der
zweiten Photosensorreihe als Vergleichsbildfeld relativ
zum Bezugsbildfeld festgelegt, kann zur Entfernungsmessung
diejenige Position in der von der zweiten Photosensorreihe
abgegebenen Bildsignalfolge für das Vergleichsbildfeld
ermittelt werden, die Koinzidenz mit der von der ersten
Photosensorreihe abgegebenen Bildsignalfolge für das Be
zugsbildfeld aufweist. Da auf diese Weise das Objekt immer
in dem vom optischen Abbildungssystem gebildeten Bezugs
bildfeld erfaßt wird, gibt die erste Photosensorreihe ein
dem Objektbild entsprechendes Bildsignal mit einer Entfer
nungsinformation ab, die keinen Parallaxenfehler enthält.
Darüber hinaus ist eine Kompensationseinrichtung hinsicht
lich einer etwaigen Vergrößerung zwischen dem von dem das
erste optische System zur Entfernungsmessung bildenden
optischen Abbildungssystem erhaltenen Objektbild in Form
des Bezugsbildes und dem über das zweite optische System
erhaltenen Objektbild in Form des Vergleichsbildes vorge
sehen, mit deren Hilfe Unterschiede zwischen den beiden
optischen Systemen hinsichtlich der F-Zahl der verwendeten
Objektive und der Brennweite berücksichtigt werden können.
Diese Kompensationseinrichtung stellt ein unentbehrliches
Element zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Entfer
nungsmeßgenauigkeit dar, wenn ein optisches System mit
verstellbarer Vergrößerung bzw. Brennweite, d. h. z. B.
ein Varioobjektiv, als optisches Abbildungssystem verwen
det wird oder unterschiedliche optische Systeme austausch
bar eingesetzt werden.
Nachstehend wird zunächst auf Fig. 1 eingegangen, die eine
teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht
insbesondere des optischen Aufbaus eines Ausführungsbei
spiels des Entfernungsmeßsystems für die automatische
Scharfeinstellung eines optischen Abbildungssystems in
Verbindung mit seiner Anwendung bei einer einäugigen Spie
gelreflexkamera zeigt.
In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein nachstehend als
Bildaufnahmeobjektiv bezeichnetes optisches Abbildungs
system der Kamera. Das durch das Bildaufnahmeobjektiv 1
hindurchtretende Objektlicht wird von einem Klappspiegel 2
reflektiert und auf einer Mattscheibe 3 abgebildet. Die
Bezugszahl 4 bezeichnet ein optisches Suchersystem, über
das das auf der Mattscheibe 3 erzeugte Objektbild betrach
tet werden kann, während die Bezugszahl 5 die Bildebene
bzw. Filmebene bezeichnet. Zumindest
der mittlere Teilbereich des Spiegels 2 ist durchlässig
oder halbdurchlässig gestaltet, so daß die Lichtstrahlen
durch diesen hindurch gelangen,
wonach sie mittels eines dahinter angebrachten Totalreflexions-
Spiegels reflektiert und auf einer ersten
Fotosensorreihe 7 abgebildet werden. Die
erste Fotosensorreihe 7 ist an einer stelle angebracht,
an der Strahlen des mittleren Teils des im optischen Sucher
systems 4 betrachteten Sucherbildfelds abgebildet werden, und
fest in einer Ebene angeordnete, die zur Filmebene
5 und der Oberfläche der Mattscheibe 3 konjugiert ist,
d. h., das über das optische Suchersystem 4 betrachtete
Zielobjekt wird zugleich ohne optische Parallaxe
auf der ersten Fotosensorreihe 7 ab
gebildet.
Während der Aufnahme springt der Spiegel 2 in Pfeilrich
tung hoch, während zugleich der Spiegel 6 bei
spielsweise in Pfeilrichtung angeklappt und in der
Rückseite des Spiegels 2 aufgenommen wird.
Hierbei muß zumindest der mittlere
durchlässige oder halbdurchlässige Teil des Spiegels
2 an der Rückseite als optisch glatte Fläche ausgestal
tet sein, so daß dann, wenn während der Aufnahme der
Spiegel 2 hochgesprungen und so aufgefangen ist,
daß er die Oberfläche der Scharfeinstellungs-Mattscheibe
3 abdeckt, das in Gegenrichtung über das optische Sucher
system 4 gelangende Licht durch den mittleren durchlässi
gen oder halbdurchlässigen Teil des Spiegels 2 hindurch
treten und die Filmebene 5 als Streulicht erreichen
kann. Da ferner die Rückseite des mittleren Teils des
Spiegels 2 eine glatte Oberfläche aufweist, kann das von die
sem Teil reflektierte Licht zu Streulicht werden, das
ungünstige Auswirkungen herbeiführen kann, wie "Geister
bilder", Reflexionsflecken oder Lichthofbildungen.
Zur Vermeidung derartiger nachteiliger Auswir
kungen wird der an der Rückseite des Spiegels 2 ange
brachte Totalreflexions-Spiegel 6 so bemessen, daß er
den durchlässigen oder halbdurchlässigen Teil völlig ab
deckt. Aus ähnlichen Gründen ist es in der prakti
schen Ausführung wesentlich, die Sensoroberfläche
der Fotosensorreihe 7 während des Fotografierens
abzuschirmen, um die Entstehung von Streulicht zu verhindern, oder die
Fotosensorreihe 7 in einer Lage anzubringen, bei der kein
Streulicht entsteht. Beispielsweise kann ein Mechanismus
vorgesehen werden, durch den die Fotosensorreihe 7 wäh
rend des Fotografierens eingeschlossen bzw. eingebettet
wird, um eine Unterbrechung des optischen Wegs
während des Fotografierens und zugleich die Erzeugung
von Streulicht zu verhindern.
Mit 8 ist eine Vergleichsfeldlinse bezeichnet, während
mit 9 ein Totalreflexions-Spiegel bezeichnet ist. 10 ist
eine zweite Fotosensorreihe, die in der Bildebene
der Vergleichsfeldlinse 8 angebracht ist. Die erste
und die zweite Fotosensorreihe 7 und 10 werden hierbei
als Bildaufnahmeelemente verwendet, die die Abgabe eines
zeitlich seriellen Bildsignals ermöglichen, wie eine La
dungskopplungsanordnung (CCD), eine Eimerkettenanordnung
(BBD) oder eine MOS-Sensor-Reihenanordnung.
Ein wesentliches Merkmal des Entfernungsmeßsystems der einäugigen
Spiegelreflexkamera gemäß dem beschriebenen Ausführungs
beispiel besteht darin, daß das Bildaufnahmeobjektiv 1
zugleich als ein erstes optisches System zur Entfernungsmessung verwendet wird,
wobei das Bildaufnahmeobjektiv 1 und die
als zweites optisches System zur Entfernungsmessung verwendete
Vergleichsfeldlinse 8 um eine vorbestimmte Basis- bzw.
Grundlinienlänge voneinander entfernt angeordnet sind.
Das an der (nachstehend als Bezugsfeldsensor bezeichneten)
ersten Fotosensorreihe 7 mittels des Bildaufnahmeobjektivs
1 erzeugte Objektbild entspricht dem an der (nachstehend
als Vergleichsfeldsensor bezeichneten) zweiten Fotosensorreihe
10 mittels der Vergleichsfeldlinse 8 erzeugten
Objektbild und wird lediglich auf elektrische Weise mit
dem Vergleichsfeldbild verglichen, das einen weiteren
Bereich hat. Das auf dem Vergleichsfeldsensor 10 mittels
der Vergleichsfeldlinse 8 erzeugte Bild des Objekts
wird somit an einer zur Basis bzw Grundlinie parallelen Linie
mit einer Versetzungsgröße δ abgebildet, die der Objekt
entfernung entspricht, falls der Abbildungsteil an der
Oberfläche des Vergleichsfeldsensors 10 in dem Fall, daß das
Zielobjekt in idealem unendlichen Abstand steht, zu "0"
angenommen wird. Nimmt man an, daß die Entfernung des
Zielobjekts D ist, die Basislänge B ist und der Abstand
von der hinteren Hauptebene der Vergleichsfeldlinse 8 zum
Vergleichsfeldsensor 10 f ist, so ist demnach D durch
folgende Gleichung gegeben:
D = f B/
δ
Falls bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau eine dem
Bezugsfeld entsprechende Bildsignalfolge (ein Bezugsfeld
signal) des Bezugsfeldsensors 7 mit einer vom Ver
gleichsfeldsensor 10 abgegebenen, dem Vergleichsfeld ent
sprechenden Bildsignalfolge (einem Vergleichsfeldsignal)
verglichen wird, während die erstere Bildsignalfolge be
züglich der letzteren Bildsignalfolge verschoben wird,
und die Lage einer Bildstelle im Vergleichsfeldbild,
die als im wesentlichen übereinstimmend betrachtet werden
kann, als eine Anzahl verschobener Bildelemente gespei
chert wird, kann die genannte Versetzungsgröße δ
auf elektrische Weise verarbeitet und
als Ausmaß der Verschiebung der Bildelemente ausgedrückt
werden.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung zur elektrischen Auswwertung
dieser Größe δ der Bildversetzung wird nun anhand von
Fig. 2 beschrieben. In Fig. 2 ist 11 eine Treiber
schaltung für die Sensoren 7 und 10. Mit 12 und 13 sind
Binärform-Wandlerschaltungen bezeichnet, die die zeitlich
seriellen Bildelementsignale für das Bezugsfeld und das
Vergleichsfeld bei einem vorbestimmten Pegel abschneiden
und zu in Binärform umgesetzte Bildsignalfolgen for
men. 19 ist eine Koinzidenzerfassungs-Schaltung, die die
beiden in Binärform umgesetzten Bildsignalfolgen speichert
und danach während einer aufeinanderfolgenden Relativver
schiebung der Bildsignalfolgen das Vorliegen oder Nichtvor
liegen von Koinzidenz der jeweiligen Bits erfaßt. 20
ist eine Entfernungsermittlungs- und Scharfeinstellungser
kennungs-Schaltung, die zum Speichern des Ausmaßes der
Verschiebung bis zum Erreichen der maximalen Anzahl von
Übereinstimmungen zum Zeitpunkt der Beendigung der Rela
tivverschiebung jeweils fortgesetzt die Verschiebungs
adresse für einen Zeitpunkt zwischenspeichert, zu dem vom
Beginn der Relativverschiebung an die Anzahl der Überein
stimmungen größer wird, und die die Verschiebungsadresse
mit einer Information über die Einstellung des (in Fig.
1 gezeigten) Bildaufnahmeobjektivs 1 vergleicht, um da
durch zu unterscheiden, ob das Bildaufnahmeobjektiv 1 in
der Scharfeinstellungs-Stellung, einer Naheinstellungs-
Stellung oder einer Weiteinstellungs-Stellung steht. Mit
25 ist ein Verstellungsumsetzungs-Codegeber bezeichnet,
der ein Signal abgibt, das der Verstellungslage des Bild
aufnahmeobjektivs 1 in Form eines Graycodes (digita
len Codes) entspricht. 26 ist eine Umsetzerschaltung zum
Umsetzen der in Form des Graycodes abgegebenen
Binärzahl in eine natürliche Binärzahl. Die
von der Umsetzerschaltung 26 abgegebene Information über
die Stellung des Bildaufnahmeobjektivs 1 wird in einer Spei
cherschaltung der Einstellungserkennungs-Schaltung 20 zwi
schengespeichert und mit der vorherigen Ausga
beadresse für die maximale Übereinstimmungsanzahl vergli
chen, wodurch eine Abweichung zwischen der Scharfeinstel
lungslage uno der derzeitigen Lage des Bildaufnahmeobjektivs 1 ermitelt
wird. Mit 27 ist eine Anzeigeschaltung bezeichnet, die
zu einem Zeitpunkt, zu dem die Abweichungsrichtung oder
die Abweichung zu "0" wird, den Scharfeinstellungspunkt
anzeigt.
Zur Erkennung der Scharfeinstellung werden die von dem
Bezugsfeldsensor 7 und dem Vergleichsfeldsensor 10 abgege
benen Bildsignalfolgen auf die vorstehend beschriebene
Weise wiederholt, wodurch das Bildaufnahmeobjektiv 1 (Fig.
1) in eine korrekte Scharfeinstellungslage gebracht werden
kann.
In Fig. 1 ist 21 ein Einstellungsumsetz-Codegeber für
die Abgabe der Information über die Stellung des Bildauf
nahmeobjektivs 1. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
enthält der Codegeber 21 ein Graycodemuster, das in einem
flexiblen Substrat ausgebildet ist.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein derartiges flexibles
Graycodemuster. Fig. 3A zeigt einen Schnitt des Mu
sters in Einzelheiten. Mit 21 f ist eine Grundplatte be
zeichnet, die aus einem Kunststoff wie Glas-Epoxy, Poly
imid oder Polystyrol hergestellt ist. 21 d und 21 h sind
Kupferfilme, die mit Klebstoffschichten 21 d bzw. 21 g an
der Grundplatte 21 f befestigt sind. Am Kupferfilm 21 d
ist ein Graycodemuster ausgebildet, während der Kupferfilm
21 h eine linienförmige Elektrode ist. Die Kupferfilme 21 d
und 21 h sind elektrisch miteinander über eine Durchgangs
öffnung 21 a verbunden. 21 b und 21 c sind Metallbeschichtun
gen unter Anwendung von Goldplattierung oder Nickelplattie
rung, die eine Oxidation der Kupferfilme verhindern und
deren Gleitwiderstand verringern. 21 i ist ein Isolierblatt
zur Isolierung, während 21 j ein Klebemittel zum Ankleben
des Graycodemusters an den Objektivtubus des Bildaufnahme
objektivs 1 ist.
Fig. 3B zeigt eine Schnittansicht
eines derartigen flexiblen Graycodemusters am
Objektivtubus des Bildaufnahmeobjektivs 1.
23 bezeichnet den Entfernungs
einstellring des Bildaufnahmeobjektivs 1. 22 ist ein
Kontakt. Der Kontakt 22 ist am Stellring 23 befestigt;
falls beispielsweise das Bildaufnahmeobjektiv 1 mittels
einer schraubenförmigen Fläche bewegt wird, entspricht
der Drehwinkel des Stellrings 23 auf lineare Weise dem
Ausmaß der Verstellung des Bildaufnahmeobjektivs 1. Demge
mäß entspricht die Lage des Kontakts 22 in direktem 1 : 1-
Verhältnis dem Ausmaß der Verstellung. Mit 24 ist ein
feststehender Ring des Bildaufnahmeobjektivs 1 bezeichnet.
Das flexible Graycodemuster 21 ist fest an dem feststehen
den Ring 24 angebracht.
Die gleiche Wirkung ergibt sich, wenn der
Kontakt 22 am feststehenden Ring 24 befestigt und
das flexible Graycodemuster 21 am Stellring 23 ange
bracht ist.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zwar die
Sensoren 7 und 10 mittels der gleichen Treiberschaltung
11 betrieben, jedoch können alternativ die Sensoren
auch mittels gesonderter Treiberschaltungen angesteuert
und darüberhinaus Fotosensor-Reihenanordnungen
eingesetzt werden, die hinsichtlich
ihres Ansteuerungssystems unterschiedlich sind.
Ferner müssen bei Verwendung der gleichen Treiberschaltung
11 die Anzahl der Bildelemente, die Bildelement-Reihen
teilung und die Größe der Lichtempfangsflächen der bei
den Sensoren nicht immer gleich sein. Falls nach
Erfordernis Ansteuerungsimpulse getrennt er
zeugt werden, ist es auch möglich die
Integrationszeit der Sensoren unterschiedlich zu wäh
len.
Nachstehend wird näher auf den Zusammenhang zwischen der im mittleren
Teil des Spiegels 2 ausgebildeten Öffnung für den Bezugs
feldsensor 7 und der durch die Blende der Vergleichsfeld
linse 8 bestimmten Öffnung für den Vergleichsfeldsensor
eingegangen.
Falls die Empfindlichkeiten und die Integrationszeiten des Be
zugsfeldsensors 7 und des Vergleichsfeldsensors 10 und
die auf die Sensoren fallenden Lichtmengen von
demselben Zielobjekt jeweils Rs bzw. Rr, Ts bzw. Tr und
Is bzw. Ir sind, gilt für ein Ausgangssignal Vs des Be
zugsfeldsensors 7 die Gleichung Vs = Rs · Ts · Is, während
für das Ausgangssignal Vr des Vergleichsfeldsensors 10
die Gleichung Vr = Tr · Tr · Ir gilt.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht der
Zielobjektentfernung die Bezugsfeldbild-Verschiebeadresse
zur Verschiebung in den Bildteil, in dem in der Ver
gleichsfeld-Signalfolge das höchste Übereinstimmungsausmaß
mit der Bezugsfeld-Signalfolge erzielt wird. Dementspre
chend müssen das Ausgangssignal Vs des Bezugsfeldsensors
7 und das Ausgangssignal Vr des Vergleichsfeldsensors 10
für das gleiche Zielobjekt miteinander innerhalb eines
praktisch verwendbaren Bereichs Übereinstimmen.
Bei den Entfernungsmeßsystem gemäß beschriebenem
Ausführungsbeispiel verwenden der Bezugsfeldsensor 7 und
der Vergleichsfeldsensor 10 die gleiche Treiberschaltung
11, so daß sie hinsichtlich der Integrationszeit identisch sind
und auch ihre Empfindlichkeiten innerhalb eines praktisch
verwendbaren Bereichs gleich sind. Demnach müssen
die beiden optischen Systeme
für die Entfernungsmessung so eingestellt werden, daß die auf
die Sensoren 7 und 10 fallenden Lichtstrahlenbündel inner
halb eines praktisch verwendbaren Bereichs gleich
sind.
In den Fig. 1 und 2 ist 17 eine Bezugsfeld-Blendenöffnung,
die im mittleren Teil des Klappspiegels
2 ausgebildet ist. Es ist anzustreben, daß die Mitte der
Bezugsfeld-Blendenöffnung 17 mit der optischen Achse des
Bildaufnahmeobjektivs 1 übereinstimmt und durch die Blen
denöffnung 17 ein Lichtstrahlenbündel mit kreisförmigem
Querschnitt hindurchgelangt, dessen Mitte im Schnitt
punkt mit der optischen Achse liegt. Gemäß vorstehender
Beschreibung ist die Vergleichsfeld-Blendenöffnung durch
die Öffnung der Vergleichfeldlinse 8 oder durch den
Durchmesser einer an die Vergleichsfeldlinse 8 angefügten Ein
stellfestblende bestimmt; es ist anzustreben, daß das Be
zugsfeldbild und das Vergleichsfeldbild miteinander hin
sichtlich der Art der Unschärfe identisch sind. Gemäß
beschriebenem Ausführungsbeispiel ist die Unschärfe kreisförmig, so
daß die Querschnittsform des mittels der Bezugsfeld
Blendenöffnung 17 begrenzten Lichtstrahlenbündels als
Kreis gewählt wird. In der Praxis ist für die
Form der Blendenöffnungen für das Bezugsfeld und das
Vergleichsfeld jedoch keine übermäßige Genauigkeit notwen
dig.
Mit 16 (in Fig. 1) ist eine im Bildaufnahmeobjektiv
1 enthaltene Blende bezeichnet. Bei einer üblichen
einäugigen Spiegelreflexkamera ist die Blende 16 während
der Scharfeinstellung geöffnet. Demnach ist bei den Ent
fernungsmeßsystem gemäß beschriebenem Ausführungs
beispiel das Bezugsfeld-Lichtstrahlbündel lediglich
durch die Bezugsfeld-Blendenöffnung 17 begrenzt; falls
daher die F-Blendenwerte für das Bezugsfeld und für das
Vergleichsfeld jeweils Fs bzw. Fr sind und die Produkte
aus dem Durchlaßfaktor und dem Reflexionsfaktor jeweils
ts bzw. tr sind, müssen die beiden Blendenöffnungen
so gewählt werden, daß die Gleichung ts/F²s = tr/F²r gilt.
Einen Halbspiegel als Bezugsfeld-Blendenöffnung 17 zu ver
wenden, um die Verringerung der Sucherlichtmenge auf einem
Mindestmaß zu halten, ist in der Praxis eine sehr wir
kungsvolle Maßnahme.
Es wird nun wieder auf die Schaltung nach Fig. 2 eingegangen.
In Fig. 2 bezeichnet 18 eine Spitzenwert-Erfassungs
schaltung, die bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
den Spitzenwert des Ausgangssignals des Bezugsfeldsensors
7 erfaßt; der Steuerimpuls für die Ladungs-Integrationszeit bzw.
Ladungausscheidungszeit des Sensors 7 wird über die Trei
berschaltung 11 so gesteuert, daß dieser Spitzenwert nicht
aus einem vorbestimmten Pegelbereich heraustritt. Der Vergleichs
feldsensor 10 wird mittels der gemeinsamen Treiberschaltung
11 angesteuert, so daß die Ladungs-
Integrationszeit bzw. Ladungs-Ausscheidungszeit des Vergleichs
feldsensors 10 der gleichen Steuerung unterliegt.
Ferner erfolgt zwar bei dem beschriebenen Ausführungsbei
spiel die Steuerung mittels des Spitzenwerts der Bildsig
nalfolge des Bezugsfeldsensors 7, jedoch kann auch bei
einer Steuerung mittels des Spitzenwerts des Signals des
Vergleichsfeldsensors 10 eine gleichartige Wirkung er
reicht und eine Sättigung der Sensoren 7 und 10 verhindert
werden, und die beiden Bildsignalfolgen können ständig auf
einen vorbestimmten Pegel gesteuert werden.
In Fig. 4 bezeichnet 14 Brennweiten-Signalstifte. Die
Brennweite des Bildaufnahmeobjektivs 1 wird durch die An
zahl und die Anordnung der Stifte 1 4 codiert, die zu Schal
tern 14′ übertragen werden können, welche an einer
Stelle der Kameragehäuseseite angebracht sind, an der
das Bildaufnahmeobjektiv 1 angesetzt wird. Die Brennwei
ten-Signalstifte 14 und die Schalter 14′, die einen Brenn
weitenumsetzungs-Codegeber bilden, sind in Form eines
Ersatzschaltbilds in Fig. 5 dargestellt. Gemäß Ausführungs
beispiel ist der Brennweitenumsetzungs-Codegeber mittels
der am Bildaufnahmeobjektiv 1 angebrachten Brennwei
ten-Signalstifte 14 aufgebaut, jedoch kann er auch
als Fotokoppler mittels eines Leuchtelements wie einer
Leuchtdiode und eines Lichtempfangselements aufgebaut wer
den oder es kann alternativ ein Codemuster an einer vorbe
stimmten Stelle am Bildaufnahmeobjektiv 1 angebracht
und dessen Erkennung vom Kameragehäuse her vorgese
hen werden.
Die Abbildungsvergrößerung des am Bezugsfeldsensor
7 erzeugten Bezugsfeldbilds ist durch die Brennweite des
Bildaufnahmeobjektivs 1 bestimmt. Wenn demnach das Bild
aufnahmeobjektiv 1 durch ein anderes Objektivsystem mit ei
ner unterschiedlichen Brennweite ersetzt wird, ändert sich die Größe
des Bezugsfeldbilds mit einer dieser Brennweite entspre
chenden Abbildungsvergrößerung. In einem solchen Fall wird
es unmöglich, das Ausmaß der Übereinstimmung zwischen die
sem Bezugsfeldbild und dem mit einer vorbestimmten Abbil
dungsvergrößerung erzeugten Vergleichsfeldbild zu ermit
teln. Mit 15 ist, eine Vergrößerungs-Korrekturschaltung
zur Kompensation einer derartigen Änderung
der Bezugsfeld-Vergrößerung aufgrund einer, Information
vom Brennweitenumsetzungs-Codegeber 14, 14′ des Bildaufnahme
objektivs 1 bezeichnet.
Fig. 6 zeigt die Vergrößerungs-Korrekturschaltung und
die Koinzidenzerfassungsschaltung in Blockdarstellung.
33 und 34 sind Speicherregister zur Speicherung eines in
Binärform umgewandelten, zeitlich seriellen Bildsignals,
das dem Vergleichsfeld entspricht. Die Speicherregister
33 und 34 werden nachstehend jeweils als erstes Ver
gleichsregister bzw. zweites Vergleichsregister bezeich
net. Das erste Vergleichsregister 33 hat eine Kapazität
für eine Bitanzahl d, die der Teilungsbitanzahl ent
spricht, wenn sich das Bezugsfeld im Vergleichsfeld
entsprechend einer Änderung der Objektentfernung von der
Nahbereichslage zur Lage für die unendliche Entfernung oder
von der Lage für die unendliche Entfernung zur Nahbe
reichslage bewegt. Das zweite Vergleichsregister
34 hat eine Kapazität für eine Bitanzahl n, die dem vorge
gebenen Bezugsfeld entspricht. 35 ist ein Register zum
zeitweiligen Speichern eines in Binärform umgewandelten,
zeitlich seriellen Bildsignals, das dem Bezugsfeld ent
spricht. Das Register 35 wird nachstehend als-,T-Register
bezeichnet. Das T-Register 35 hat N max Bits, d. h. eine
Kapazität, die groß genug ist, das in Binärform umgewan
delte serielle Bildsignal vollständig zu speichern, das
dem Bezugsfeld bei Abbildung mit einer dem Maximalwert
der Brennweite des Bildaufnahmeobjektivs 1 entsprechenden
Vergrößerung entspricht. 29 ist eine Umsetzerschaltung zum
Umsetzen des von den Schaltern 14′
abgegebenen Brennweiten-Codesignals in eine natürliche
binäre Zahl, wenn dieses Brennweiten-Codesignal durch ein
Graycodesignal gebildet ist. Die Umsetzerschaltung 29 wird
nachstehend als G-B-Umsetzer (Gray/Binär-Umsetzer) be
zeichnet. Wenn die vom G-B-Umsetzer 29 gegebene Brenn
weiten-Information x ist und die Größe des mittels des
eingesetzten Bildaufnahmeobjektivs 1 erzeugten
Bezugsfeldbilds durch eine Bildelementanzahl N(x) gegeben
ist, so ist N(x) durch N(x) = q + p gegeben, wobei p die Bit
anzahl darstellt, die einer Zunahme oder Abnahme der Be
zugsfeld-Bits im Zusammenhang mit der Änderung des Brenn
weitenumsetzungs-Codesignals entspricht, während q die
Bezugsfeld-Bitanzahl bei x = 0 darstellt. Mit 30 und 31 sind
Digitaladdierer bezeichnet, (die nachstehend als Addierer
I bzw. Adddierer II bezeichnet sind. 32 ist eine An
fangswert-Einstellschaltung für die Einstellung des An
fangswerts q der Bezugsfeld-Bitanzahl bei x = 0. Der Ad
dierer I führt den Rechenvorgang p = x aus, während der
Addierer II den Rechenvorgang q + p × x ausführt, N(x)
= q + p abgibt und diesen Wert als Eingangssignal an eine
Ablaufsteuerschaltung 28 anlegt. Die maximale Anzahl N max
der mittels der Binärform-Umwandlungs-Schaltung 13 für
das Bezugsfeld in binäre Form umgewandelten Signale wird
mittels des T-Registers 35 gespeichert, wonach die Ablauf
steuerschaltung 28 mit der zu diesem Zeitpunkt aufgrund
der von den Schaltern 14′ abgegebe
nen Information berechneten Größe N(x) des Bezugsfeldbilds
den Rechenvorgang (N max -N(x))/2 ausführt und das im
T-Register 35 gespeicherte Signal um (N max -N(x))/2 Bits
verschoben wird, wodurch ein Vorschub von zum gegenwär
tigen Zeitpunkt erforderlichen N(x) Bits der in Binärform
umgewandelten Bildsignalfolge ausgeführt wird. Darauffol
gend wird vom T-Register 35 die vorgeschobe
ne, in Binärform umgewandelte Bildsignalfolge mit einer
Taktfrequenz f/n abgegeben, die durch Frequenzteilung ei
ner beliebigen Frequenz f durch eine vorbestimmte Bezugs
feld-Bildanzahl n erhalten wird. Dieses Signal wird bei
einem Taktimpuls mit einer Frequenz f/N(x), die durch Fre
quenzteilung der beliebigen Frequenz f durch N(x) erhalten
wird, in ein Bezugsregister 36 eingegeben, das eine Kapazi
tät von n Bits hat. Die bis zur Abgabe von N(x) Bits der
in Binärform umgewandelten Bildsignalfolge aus dem T-Regi
ster. 35 erforderliche Zeitdauer ist durch N(x) · 1/(f/n)
gegeben, während die für die Eingabe der in Binärform
umgewandelten Bildsignalfolge in das Bezugsregister 36
mit n Bits erforderliche Zeitdauer gleich n × 1/(f/N(x))
ist. Demgemäß werden Abgabe und Zuführung der
in Binärform umgewandelten Bildsignalfolge ohne Überschuß
oder Fehlstellen zwischen den Registern 35 und 36 ausge
führt, wodurch sich eine aus Änderungen der Brennweite
ergebene Änderung der Abbildungsvergrößerung des Bezugs
feldbilds kompensiert werden kann, indem die in Binär
form umgewandelte Bildsignalfolge auf eine vorbestimmte
Größe n verkleinert oder vergrößert wird. Nach Eingabe
der verkleinerten oder vergrößerten, in Binärform umge
wandelten Bildsignalfolge für das Bezugsfeldbild in das
Bezugsregister 36 oder der in Binärform umgewandelten
Bildsignalfolge für das Vergleichsfeldbild aus der Ver
gleichsfeld-Binärform-Wandlerschaltung 12 in das erste
und zweite Vergleichsregister 33 und 34 werden die
Inhaltsdaten des Bezugsregister 36 und des zweiten Ver
gleichsregisters 34 aufeinanderfolgend abgegeben und es
wird mittels eines nachgeschalteten Exclusiv-NOR-Glieds
bzw. Äquivalenzgliedes EN das Vorliegen oder Nichtvorliegen
einer Übereinstimmung ermittelt. Zu dem Zeitpunkt,
bei dem die Abgabe der n-Bit-Signalfolge abgeschlossen ist,
ist der Inhalt des Bezugsregisters 36 wieder in seinen
ursprünglichen Zustand zurückgeführt, während der Inhalt
des zweiten Vergleichsregisters 34 durch Aufnahme ei
nes 1-Bit-Signals aus dem ersten Vergleichsregister 33
um ein Bit verschoben ist. Durch diese Unterscheidung zwi
schen Übereinstimmung und fehlender Übereinstimmung und
die nachfolgende 1-Bit-Verschiebung, die aufeinanderfol
gend d-fach wiederholt werden, kann eine im wesentlichen
mit dem Bezugsfeld Übereinstimmende Stelle im Ver
gleichsfeld erfaßt werden und damit die Entfernung zum
aufzunehmenden Objekt aufgrund der vorstehend genannten
Gleichung in Form einer Trianonlationsmessung ermittelt werden. Die Entfernungsermittlungs- und Scharfeinstellungs
erkennungs-Schaltung 20 führt die Ermittlung der Objekt
entfernung durch Auswertung der Übereinstimmungslage
eines derartigen Bilds aufgrund des Unterscheidungs-Aus
gangssignals des Äquivalenzglieds EN sowie ferner die Er
kennung des Scharfeinstellungszustands des Bildaufnahmeob
jektivs 1 in Bezug auf das Objekt durch einen Vergleich zwi
schen der ermittelten Objektentfernung und dem von der Umsetzer
schaltung 26 erhaltenen Verstellungsbetrag des
Bildaufnahmeobjektivs 1 aus.
Mit 37, 38, 39 und 40 sind Schalter zur Ab
laufsteuerung der jeweiligen Register bezeichnet.
Fig. 7 zeigt Einzelheiten eines für die Vergrößerungs
korrektur- und Koinzidenzerfassungsschaltung 19 vorgesehe
nen Schaltungsteils der Ablaufsteuerschaltung 28, der zur
Bildung von verschiedenen Steuerimpulsen hinsichtlich
der Vergrößerungskorrektur dient. Fig. 8 ist ein Zeit
diagramm dieser Impulse. In Fig. 7 bezeichnet 43 einen
Digitalsubtrahierer, während 44 eine Anfangswert-Einstell
schaltung für den Digitalsubtrahierer 43 bezeichnet, die
anfänglich 3/2 des vorstehend genannten Werts N max ein
stellt. Dementsprechend subtrahiert der Digitalsubtrahie
rer 43 auf digitale Weise den von der Vergrößerungs-Kor
rektur-Schaltung 15 abgegebenen Wert N(x)/2 von dem Wert
3 N max /2 und gibt den Wert (3 N max -N(x)/2 ab. 45 ist ein
Rückwärtszähler, der die mittels des vom Subtrahierer
43 abgegebenen Werts (3 N max -(x))/x vorgewählte Anzahl
rückwärts zählt und an seinem Ausgang CR einen einzigen
Impuls abgibt, sobald sein Zählstand "0" ist. Φ₀ ist ein
Impuls, der mit der Signalabgabe des Bezugsfeldsensors
7 synchron ist, während Φ SH ein Schiebeimpuls des Bezugs
feldsensors 7 ist. Der Rückwärtszähler 45 empfängt unter
Voreinstellung mittels des Schiebeimpulses Φ SH das Ein
gangssignal (3 N max -N(x))/2 und zählt die Impulse Φ₀. Mit
46 ist ein RS-Flip-Flop bezeichnet, das durch den Schiebe
impuls Φ SH rückgesetzt und mittels des Einzelimpuls
signals über den Anschluß CR des Rückwärtszählers 45 zum
Zeitpunkt des vollständigen Rückwärtszählens des Werts
(3 N max -N(x))/2 gesetzt wird. Φ₄ ist ein Impulssignal,
welches aufgrund des Q-Ausgangssignals des RS-Flip-Flops
46 den Umstand anzeigt, daß der erforderliche Vorschub
der in binäre Form umgewandelten Bildsignalfolge für das
Bezugsfeld im T-Register 35 abgeschlossen ist.
Dieses Impulssignal liegt als Eingangssignal am Schal
ter 37 für die Betriebsart-Umschaltung des T-Registers
35 nach Fig. 6 an, um den Zeitpunkt der Schiebeimpuls-Um
schaltung zu steuern. Mit 41 ist ein von dem Impuls Φ SH
gelöschter n-Bit-Frequenzteilungs-Zähler zur Teilung der
Frequenz der Impulse Φ₀ durch n bezeichnet. Φ₅ ist ein
Taktimpulssignal, das sich aus der n-Frequenzteilung der
Impulse Φ₀ ergibt und ein Impulssignal für die Abgabe
der im T-Register 35 vorgeschobenen, in Binärform um
gewandelten Bildsignalfolge für das Bezugsfeld zum Be
zugsregister 36 darstellt, wobei dieses Impulssignal zu
sammen mit den Impulsen Φ₀ an den Schalter 37 angelegt
und über diesen selektiv dem T-Register 35 zu
geführt wird. 42 ist ein N(x)-Frequenzteilungs-Rückwärts
zähler, der mit den Impulsen Φ₀ das Ausgangssignal N(x)
der Vergrößerungs-Korrekturschaltung 15 rückwärts zählt,
das zum Zeitpunkt des Impulses Φ SH eingegeben und vorein
gestellt wird. Φ x ist eine Impulsfolge, die gleichzeitig
mit dem Rückwärtszählen des Werts N(x) über den Ausgang
CR des N(x)-Frequenzteilungs-Rückwärtszählers 42 ausgege
ben wird und ein Bezugsregister-Speicherimpulssignal für
das aufeinanderfolgende Einspeichern der vom T-Regi
ster mittels der Taktimpulse Φ₅ abgegebenen Signalimpulse
in das Bezugsregister 36 darstellt. Die Impulsfolge Φ x
wird zusammen mit dem Impuls Φ SH über ein ODER-Glied OG 1
in den N(x)-Frequenzteilungs-Rückwärtszähler 42 eingege
ben, so daß nach Erzeugung eines Einzelimpulses der Impul
se Φ SH der Wert N(x) jeweils voreingestellt und einge
geben wird, wenn die Impulsfolge Φ x einen Einzelimpuls
ergibt. Mit 49 ist ein (n + d)-Bit-Zähler bezeichnet, der
nach dem Löschen mittels des Impulses Φ SH (n + d) Bits der
Impulse Φ₀ zählt. 50 ist ein RS-Flip-Flop, das mit dem
Impuls Φ SH rückgesetzt und danach mittels eines Über
tragsausgangssignals (am Ausgang CR) aus dem (n
+ d)-Zähler 49 gesetzt wird. Durch das vom (n + d)-Bit
Zähler 49 abgegebene Übertragsausgangssignal ist erkenn
bar; daß die Einspeicherung der in binäre Form umgewandel
ten Bildsignalfolge für das Vergleichsfeld mit d Bits in
das erste Vergleichsregister 33 und mit n Bits in das
zweite Vergleichsregister 4 bgeschlossen ist.
47 ist ein n-Bit-Frequenzteilungs-Zähler, der ein Vergrö
ßerungs-Korrektur-Einspeicherungsabschluß-Signal für eine
n-Bit-Impulszählung erzeugt, die sich aus der vom
Rückwärtszähler 42 abgegebenen Frequenzteilung der Impulse
Φ₀ auf 1/N(x) ergibt. Dabei zeigt das Einspeicherungsab
schluß-Signal an, daß unter Ausführung des Vergrößerungs
korrekturvorgangs an der in binäre Form umgewandelten
Bildsignalfolge für das Bezugsfeld die Verschiebung aus
dem T-Register 35 zum n-Bit-Bezugsregister 36 abge
schlossen ist; nach dem Löschen mittels des Impul
ses Φ SH führt der Zähler 47 eine n-Bit-Zählung der Im
pulse Φ₀ synchron mit dem Ausgangssignal eines UND-Glieds
AG 1 aus, das das T-Register-Vorschubabschluß-Signal Φ₄
und die Einspeicherungs-Impulse Φ₆ für das Bezugsregi
ster 36 empfängt. Mit 48 ist ein RS-Flip-Flop bezeichnet,
das von dem Impuls Φ SH rückgesetzt und von dem Über
tragssignal (am Ausgang CR) des n-Bit-Frequenztei
lungs-Zählers 47 gesetzt wird. Das Q-Ausgangssignal des
RS-Flip-Flops 48 bildet ein Vergrößerungs-Korrektur-End
signal, während ein Ausgangssignal Φ₆ eines UND-Glieds
AG 2, das dieses Endsignal und ein Einspeicherungsabschluß
Signal für das erste und das zweite Vergleichsregister
empfängt, welches das Q-Ausgangssignal des RS-Flip-Flops
50 ist, an die (in Fig. 6 gezeigten) Schalter 39 und 40
zum Umschalten zwischen der Betriebsart der Übereinstim
mungs/Fehlübereinstimmungs-Vergleichsbestimmung des Bezugs
registers 36 und der Betriebsart der Signaleinspeicherung
aus dem T-Register 35 angelegt wird.
In Fig. 6 ist Φ₂ ein Impulssignal zur Steuerung des
Schalters 38 zwischen dem ersten Vergleichsregister 33 mit
d Bits und dem zweiten Vergleichsregister 34 mit n Bits.
Wenn die in die binäre Form umgewandelte Bildsignalfolge
für das Vergleichsfeld aufeinanderfolgend eingespeichert
werden soll, ist der Schalter 38 auf die Stellung b ge
schaltet; wenn der Inhalt des Bezugsregisters 36 mit den
n Bits zur Ermittlung des Vorliegens oder Nichtvorliegens von Übereinstimmung
verglichen werden soll, wird der Schal
ter 38 auf die Stellung a geschaltet; nach Abschluß des
Vergleichs für eine Periode wird der Schalter 38 in die
Stellung b geschaltet, um ein Ein-Bit-Signal aus dem er
sten Vergleichsregister 33 einzugeben; nachdem der Schal
ter, 38 darauffolgend wieder in die Stellung a geschaltet
ist, wird erneut das Vorliegen oder Nichtvorliegen von Über
einstimmung durch Vergleich ermittelt; das Impulssignal
Φ₂ bewirkt eine Steuerung in der Weise, daß dieser Vor
gang d-mal wiederholt wird.
In Fig. 7 ist 51 ein n-Bit-Zähler, der aus dem Lösch
zustand (mittels des Ausgangssignals eines Inverters IV 1)
gelöst wird, sobald der Steuerimpuls Φ₆ zur Umschal
tung zwischen dem Vergleichsbestimmungsbetrieb und dem
Einspeicherbetrieb des Bezugsregisters 36 abgegeben wird,
um eine n-Bit-Zählung der Impulse Φ₀ auszuführen und ein
Einzelperioden-Vergleichsabschlußsignal abzugeben. Das
Impulssignal Φ₂ für die Steuerung des Umschaltens zwischen
der Speicherungsbetriebsart und der Vergleichsbestimmungs
betriebsart des Vergleichsregisters 34 wird vom Aus
gangssignal eines ODER-Glieds OG 2 gebildet, das das Über
tragsausgangssignal des n-Bit-Zählers 51 und das -Aus
gangssignal des RS-Flip-Flops 50 empfängt. Φ₁ und Φ₃ sind
Impulssignale zum jeweiligen Ansteuern des ersten Ver
gleichsregisters 33 mit den d Bits bzw. des zweiten Ver
gleichsregisters 34 mit den n Bits, während Φ₃ das Ergeb
nis des mittels eines UND-Glieds AG 3 gebildeten logischen
Produkts aus dem Ausgangssignal eines ODER-Glieds OG 3,
das die Steuerimpulse Φ₆ und das -Ausgangssignal des RS
Flip-Flops 50 empfängt, und den Impulsen Φ₀ ist. Φ₁ ist
das Ergebnis des mittels des UND-Glieds AG 4 gebildeten
logischen Produkts aus den Signalen Φ₃ und Φ₂ · Φ₇ ist ein
Steuerimpulssignal bei dem Vergleichsbestimmungsbetrieb
des Bezugsregisters 36 und stellt das Ergebnis des mittels
eines UND-Glieds AG 5 gebildeten logischen Produkts aus
dem mittels eines Inverters IV 2 invertierten Impulssignals
und dem Impulssignal Φ₃ dar. Mit 52 ist ein d-Bit-Zäh
ler zum Zählen der Wiederholungsanzahl bezeichnet in die die Periode
des Vergleichens der jeweiligen Signalbits des Inhalts
des n-Bit-Bezugsregisters 36 mit dem Inhalt des zweiten
Bezugsregisters 34 mit n Bits unter aufeinanderfolgendem
Anlegen eines jeweiligen Signalbits wiederholt wird. 53
ist ein RS-Flip-Flop, das von dem Impuls Φ SH rückgesetzt
und danach durch das Übertragsausgangssignal des d-Bit
Zählers 52 gesetzt wird. Der d-Bit-Zähler 52 wird mittels
des Übertragsausgangssignals des n-Bit-Frequenzteilungs
Zählers 47 für das Vergrößerungs-Korrektur-Abschlußaus
gangsimpulssignal gelöscht, wonach der Zähler 52 die Im
pulse Φ₀ synchron mit dem Ausgangssignal eines UND-Glieds
AG 6 zählt, das das -Ausgangssignal des RS-Flip-Flops 53
und das Übertragsausgangssignal des n-Bit-Zählers 51 für
das Vergleichsabschluß-Ausgangsimpulssignal für eine Pe
riode empfängt. Eine Verschiebungsadresse, die während
der aufeinanderfolgenden (d-1)-fachen Verschiebungen das
maximale Ausmaß an Übereinstimmung ergibt, wird mittels
eines Übertragssignals Φ L zwischengespeichert, das vom
d-Bit-Zähler 52 nach der d-Bit-Zählung als Einzelim
puls abgegeben wird.
Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung ein
Ausführungsbeispiel des Entfernungsmeßsystems
bei einer Videokamera, die mit einem Vario
objektiv ausgestattet ist.
In Fig. 9 ist 54 ein Bildaufnahme-Varioobjektiv der
Videokamera. 54 a ist ein Scharfeinstellungs-Linsensystem
des Objektivs 54, 54 b ist ein Vergrößerungsänderungs-Lin
sensystem des Objektivs und 54 c ist ein Korrektur-Linsen
system des Objektivs. Mit 54 d ist eine Blende des Bildauf
nahmeobjektivs 54 bezeichnet, während mit 54 e ein Relais
Linsensystem des Bildaufnahmeobjektivs 54 bezeichnet ist.
55 ist eine Bildaufnahmeröhre wie ein "Plan-vicon" oder
Videcon oder aber ein Festkörper-Bildaufnahmeelement wie
eine zweidimensionale Ladungskoppelschaltung (CCD). Die
Erzeugung von Videosignalen erfolgt mittels eines
Bildaufnahmesystems aus dem Bildaufnahme-Varioobjektiv 54
und dem Bildaufnahmeelement 55, wobei als Bezugsbild
bereich ein bestimmter Teil des Bildaufnahme
bereichs verwendet wird. Mit 57 ist eine Vergleichsfeld
linse bezeichnet. Die Vergleichsfeldlinse 57 soll mög
lichst so angeordnet sein, daß ihre erste Hauptebene mit
der ersten Hauptebene des Scharfeinstellungs-Linsensystems
55 a des Bildaufnahme-Varioobjektivs 54 zusammenfällt, wenn
das Scharfeinstellungs-Linsensystem 54 a in eine zur Hälfte
versetzte Lage verstellt ist. Falls jedoch zur Erleich
terung des Aufbaus die Einbaulage der Vergleichsfeldlinse
57 mehr oder weniger von dieser Position ab
weicht, entsteht praktisch keine nachteilige Auswirkung,
so daß keine Einschränkung auf diese Einbau
lage besteht. 56 ist eine Festblende zum Einstellen der
Öffnung der Vergleichsfeldlinse 57. 58 ist eine Fotosensorrreihe
für das Vergleichsfeld. Der Vergleichsfeldsensor 58 sollte
möglichst an einer Stelle angebracht sein, an der ein
in einem der zur Hälfte versetzten Lage des Scharfeinstel
lungs-Linsensystems 54 a entsprechenden Abstand befindliches
Objekt am schärfsten abgebildet wird. Ferner
ist der Vergleichsfeldsensor 58 an einer Stelle ange
bracht, an der sich ein bestimmter Bezugsfeldteil des Bild
aufnahmeelements 55 befindet, so daß ein Basis-Ent
fernungsmesser gebildet wird. Bei dem beschriebenen Ausfüh
rungsbeispiel wird eine Zeile des Abtastbildsignals in
dem zur optischen Achse des Bildaufnahme-Varioobjektivs
54 orthogonalen Bereich oder eine Zeile in der Nähe der
optischen Achse als Bezugsfeld-Bildfläche gewählt, wobei
als N max die Anzahl der Bildelemente gewählt wird, die
in der Längsrichtung der Bildfläche enthalten ist, welche
einem Fall entspricht, bei dem die Länge der Bezugsfeld-
Bildfläche in Bezug auf einen vorbestimmten Entfernungs
meß-Feldwinkel am größten wird, d. h. einem Fall, bei
dem das Bildaufnahme-Varioobjektiv 54 bei größter Brennwei
te ein im Nahbereich liegendes Objekt aufnimmt.
Dagegen wird beim Vergleichsfeldsensor 58
eine Verschiebungsbitanzahl d gewählt, die der erforderli
chen Entfernungsmeßgenauigkeit entspricht; ferner beträgt die
tatsächlich genutzte Länge des Vergleichsfeldsensors 58
n + d Bits, wobei n die Anzahl der Bildelemente in dem
Bereich des Vergleichsfeldsensors 58 ist, der dem Entfer
nungsmeßfeld-Winkel entspricht.
Mit 59 ist ein Verstellungslagen-Umsetzungs-Codegeber des
Bildaufnahme-Varioobjektivs 54 bezeichnet. 60 ist ein
Brennweitenumsetzungs-Codegeber, der die Varioobjektiv
Teillinsensysteme 54 b und 54 c betrifft und eine
Brennweitenverstellung als codierte
Brennweiteninformation abgibt. 61 ist eine Treiberschal
tung für die Ansteuerung des Vergleichsfeldsensors 58.
Mit 64 ist eine Videosignal-Verarbeitungsschaltung für
die Ansteuerung des Bildaufnahmeelements 55 und die Verar
beitung des Videosignals bzw. Fernsehsignals bezeichnet. Von der Videosignal-
Verarbeitungsschaltung 64 wird ein
Norm-Videosignal abgegeben sowie in eine
Scharfeinstellungs-Ermittlungsschaltung ein Helligkeitssignal als
Bezugsfeld-Bildsignalfolge eingegeben. 63 ist eine Belich
tungsautomatik-Schaltung zum automatischen Regeln der
Blende 54 d. Von der Belichtungsautomatik-Schaltung 63 wird
ein Blendenwertsignal abgegeben und in die Treiberschal
tung 61 für den Vergleichsfeldsensor 58 eingegeben, um
die Ladungssammelzeit oder die Ladungsausscheidezeit des
Vergleichsfeldsensors 58 zu steuern. Der Blendenwert der
festen Einstellblende 56 für die Einstellung der Blen
denöffnung der Vergleichsfeldlinse 57 entspricht bei offe
ner Blende 54 d des Bildaufnahme-Varioobjektivs 54 dem in
Verbindung mit dem vorstehend beschrie
benen Ausführungsbeispiel beschriebenen. Es ist hierbei notwendig,
die Verstärkung des Vergleichsfeldsensors 58 entsprechend
einer Änderung des Blendenwerts des Bildaufnahme-Varioob
jektivs 54 aus dessen Öffnungsstellung heraus zu steuern
und sie an den Ausgangspegel des genannten Helligkeitssig
nals anzugleichen. Zu diesem Zweck wird die Ladungssammel
zeit oder die Ladungsausscheidezeit des Vergleichsfeldsen
sors 58 aufgrund des von der Belichtungsautomatik-Schal
tung 63 abgegebenen Blendenstellungssignals gesteuert.
Mit 62 ist ein Blendenwertumsetzungs-Codegeber bezeichnet,
der bei der Einstellung der Blende 54 d von Hand eine Blen
denwertinformation abgibt.
Jeder der Umsetzungs-Codegeber 59, 60 und 62 für die Ob
jektiveinstellungslage, die Brennweite und den Blendenwert
kann entsprechend der (in Fig.
1 gezeigten) Kombination aus dem Objektiveinstellungs-Um
setzungs-Codemuster 21 und dem Kontakt 22 gebildet werden,
die bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
verwendet wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Entfernungsmeßsystem für eine Ka
mera wird somit das optische Bildaufnahmesystem der Kamera
auch als eines der optischen Systeme zur Entfernungsmessung
und vorzugsweise als optisches Bezugsfeldsystem verwendet,
wodurch es möglich wird, eine optische Parallaxe
gänzlich auszuschalten und darüberhinaus auf den gesonderten
Einbau eines optischen Bezugsfeldsystems zu verzichten.
Dabei kann ein Unterschied hinsichtlich der Abbildungsver
größerung zwischen dem optischen Bezugsfeldsystem und dem
optischen Vergleichsfeldsystem sowie eine Schwankung der
Abbildungsvergrößerung, die zwangsweise dadurch entsteht,
daß das optische Bildaufnahmesystem auch als optisches
Bezugsfeldsystem dient, mittels eines Vergrößerungs-Kor
rektursystems vollständig kompensiert werden, bei dem
gemäß den Ausführungsbeispielen ein Regi
ster zum zeitweiligen Speichern der Bezugsfeldbild-Infor
mation vorgesehen ist, der Vorschub der erforderlichen
Bezugsfeldbild-Information aufgrund einer Brennweitenum
setzungs-Codeinformation erfolgt und das Verhältnis der
Geschwindigkeit der Abgabe und des Einschreibens der zeit
lich seriellen Bildinformation in ein Bezugsfeldregister
einer vorbestimmten Kapazität rechnerisch aufgrund der
Brennweitenumsetzungs-Codeinformation verarbeitet wird,
wodurch die Bezugsfeldbild-Information in Form einer
zeitlich seriellen Bildinformation mit einer bestimmten
Bitanzahl erweitert oder verringert wird, so daß
die Entfernungsmessung mit hoher Genauigkeit möglich
ist.
Die Anwendung des Entfernungsmeßsystems bei einer Vi
deo- bzw. Fernsehkamera ist zwar anhand eines Falls be
schrieben worden bei dem ein Teil des Bildaufnahmeelements für
die Videobildebene auch als Bezugsfeldsensor dient, jedoch
ist es auch möglich, den Bezugsfeldsensor
in einer zur Abbildungsebene des Scharf
einstellungs-Linsensystems konjugierten Ebene derart ein
zubauen, daß ein Teil der Lichtstrahlen aus dem Scharf
einstellungs-Linsensystem auf die Oberfläche des Bezugs
feldsensors fällt und dort abgebildet wird, wodurch eine
Beeinflussung des Bezugsfeldbilds durch eine Änderung der
Brennweite und eine Änderung des Blendenwerts bei der
Brennweitenverstellung des Bildaufnahmeobjektivs verhin
dert wird.
Ferner ist es auch möglich, die Wellenlängenbereiche der
Bezugsfeld-Lichtstrahlen und der Vergleichsfeld-Licht
strahlen mittels eines Elements wie eines Zwischen- bzw.
Sperrspiegels oder Filters so zu wählen, daß sie sich vom
Wellenlängenbereich der Bildaufnahme-Lichtstrahlen
unterscheiden. Auf diese Weise wird eine Beeinflussung im Sinne
einer Verringerung oder Verstärkung der bei der Bildauf
nahme und dem optischen Sucher genutzten Lichtstrahlen
abgeschwächt.
Das Entfernungsmeßsystem ist vorstehend zwar im Hinblick auf
seine Verwendung bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera
und einer Videokamera beschrieben worden jedoch ist es auch
in weitem Ausmaß bei anderen fotografischen optischen Ge
räten einsetzbar, bei denen eine Objektentfernungsinforma
tion erforderlich ist.
Claims (13)
1. Entfernungsmeßsystem für die automatische Scharfein
stellung eines optischen Abbildungssystems, mit einem
ersten und einem zweiten optischen System, die in vorge
gebenem Abstand voneinander angeordnet sind, einer ersten
Bildsignalgeneratoreinrichtung, die über das erste opti
sche System mit einem optischen Objektbild beaufschlagt
wird und diesem optischen Objektbild entsprechende erste
Bildsignale abgibt, und einer zweiten Bildsignalgenerator
einrichtung, die über das zweite optische System mit einem
optischen Objektbild beaufschlagt wird und diesem opti
schen Objektbild entsprechende zweite Bildsignale abgibt,
wobei die jeweilige Entfernung zwischen optischem Abbil
dungssystem und Objekt durch Ermittlung der ersten und
zweiten Bildsignale entsprechend der in Abhängigkeit von
der Entfernung zwischen optischem Abbildungssystem und
Objekt veränderlichen Positionsbeziehung der vom ersten
und zweiten optischen System abgebildeten optischen Ob
jektbilder gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das
erste optische System das optische Abbildungssystem (1;
54) ist, das auch zur Entfernungsmessung dadurch Verwen
dung findet, daß das auf einer in der Bildebene (5) des
optischen Abbildungssystems (1; 54) angeordneten Bildemp
fangseinrichtung abzubildende optische Objektbild auf
einen Bildsensor (7; 55) gelenkt wird.
2. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine Kompensationseinrichtung (15, 25; 59, 60, 62)
zum Abgleich von Abbildungsunterschieden zwischen dem vom
ersten optischen System (1; 54) erzeugten Objektbild bei
der ersten Bildsignalgeneratoreinrichtung (7, 13; 55, 64)
und dem vom zweiten optischen System (8, 9; 57) erzeugten
Objektbild bei der zweiten Bildsignalgeneratoreinrichtung
(10, 12; 58).
3. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kompensationseinrichtung (15, 25; 59,
60, 62) eine Kompensation in Abhängigkeit von der Brenn
weite des ersten optischen Systems (1; 54) durchführt.
4. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kompensationseinrichtung (15, 25; 59,
60, 62) eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten
Bildsignal auf der Basis einer Differenz zwischen der
Dimension eines entsprechend der Brennweite des ersten
optischen Systems (1; 54) empfangenen Objektbildes und der
Dimension eines über das zweite optische System (8, 9; 57)
empfangenen Objektbildes kompensiert.
5. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine Einstelleinrichtung (14, 14′, 15; 60), durch
die ein von der ersten Bildsignalgeneratoreinrichtung (7,
13; 55, 64) erzeugtes und dem vom ersten optischen System
(1; 54) erzeugten Objektbild entsprechendes erstes Bild
signal in Abhängigkeit von der Brennweite des ersten opti
schen Systems (1; 54) auf einen konstanten Wert einge
stellt und festgehalten wird.
6. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einstelleinrichtung (14, 14′, 15; 60)
den Betrag des ersten Bildsignals derart einstellt, daß
das erste Bildsignal in Abhängigkeit von der Brennweite
des ersten optischen Systems (1; 54) innerhalb eines vor
gegebenen Bereichs gehalten wird.
7. Entfernungsmeßsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung
(15, 25; 59, 60, 62) eine Einrichtung (25; 59) zur Ermitt
lung der Einstellungslage des das erste optische System
bildenden optischen Abbildungssystems (1; 54) aufweist.
8. Entfernungsmeßsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung
(59, 60, 62) eine Einrichtung (62) zur Ermittlung des
Arbeitsblendenwerts des das erste optische System bilden
den optischen Abbildungssystems (54) aufweist.
9. Entfernungsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch ein optisches Element (6), das rela
tiv zum optischen Abbildungssystem (1) zur Beaufschlagung
der ersten Bildsignalgeneratoreinrichtung (7, 13) mit
einem unter Verwendung eines Teils der Abbildungslicht
strahlen des optischen Abbildungssystems (1) erzeugten
Objektbildes angeordnet ist.
10. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste Bildsignalgeneratoreinrichtung (7,
13) und die zweite Bildsignalgeneratoreinrichtung (10, 12)
mit einer Abtasteinrichtung (11) zur Abtastung der vom
ersten und zweiten optischen System jeweils abgebildeten
Objektbilder in Wirkverbindung stehen.
11. Entfernungsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das vom optischen Abbildungs
system (54) erzeugte Objektbild in einer Videokamera in
ein elektrisches Videosignal umgesetzt wird und daß die
erste Bildsignalgeneratoreinrichtung (55, 64) die ersten
Bildsignale durch Verwendung zumindest eines Teils des
elektrischen Videosignals bildet.
12. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite Bildsignalgeneratoreinrichtung
(58) mit einer Abtasteinrichtung (61) zur Abtastung des
vom zweiten optischen System (57) erzeugten optischen
Objektbildes in Wirkverbindung steht.
13. Entfernungsmeßsystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite optische
System (8, 9; 57) in einer vorgegebenen Basislänge beab
standet zu dem das erste optische System bildenden opti
schen Abbildungssystem (1; 54) angeordnet ist und daß der
Relativlageunterschied ein Maß für die Entfernung (D)
zwischen optischem Abbildungssystem und Objekt darstellt.
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---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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