DE3212902C2

DE3212902C2 - Vorrichtung zur automatischen Entfernungseinstellung

Info

Publication number: DE3212902C2
Application number: DE19823212902
Authority: DE
Inventors: Wataru Sakai Hasegawa; Katsuji Higashiosaka Ishikawa; Hiroshi Hirakata Makino
Original assignee: WEST ELECTRIC CO Ltd OSAKA JP
Current assignee: WEST ELECTRIC CO Ltd OSAKA JP
Priority date: 1981-04-10
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1985-01-17
Also published as: JPS57169710A; DE3212902A1; FR2503883B1; FR2503883A1

Abstract

Eine Autofokussiervorrichtung für eine Kamera umfaßt einen Entfernungsmeßteil (1) zur Durchführung einer Ultraschallentfernungsmessung und einen Servomechanismusteil (2) für einen Fokussiervorgang, wobei die Ultraschallentfernungsmessung (Aussenden und Empfangen einer Ultraschallwelle) während der Zeitdauer eines Fokussiervorgangs, wie dem Verstellen eines Objektivs des Servomechanismus teils (2), vollständig unterbunden wird, wodurch eine fehlerhafte Bereichsmessung verhindert wird, die durch ein Ultraschallrauschen verursacht wird, das bei dem Fokussiervorgang auftritt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatische« Entfernungseinstelluiig für ein optisches Gerät gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Vorrichtung wird im folgenden kurz Autofokussierungsvorrichtung genannt.

In neuerer Zeit sind auf dem Gebiet von Kameras selbsttätig fokussierende Vorrichtungen verwirklicht worden. Darunter befindet sich eine Autofokussierungsvorrichtung für eine Videokamera oder eine Laufbildkamera, bei der Abstandsmessungs- oder Entfernungsmeßvorgänge für das Fokussieren periodisch wiederholt durchgeführt werden. Wenn aber der Abstand zwischen der Kamera und einem photographischefi Objekt relativ groß ist, bedarf es einer langen Zeitdauer zum Verstellen einer Linse für den Autofokussierungsvorgang. In einem solchen Fall tritt die Wahrscheinlichkeit auf, daß während der Zeitdauer für einen Linseneinstellvorgang für einen Autofokussierungsvcrgang mehr als zwei Entfernungsmeßvorgänge durchgeführt werden.
Allgemein ist eine Autofokussieruttgsvorrichtung mit Ultraschallmessung folgendermaßen konstruiert: Es werden Ultraschallwellen ausgesendet, und die Zeitdauer vom Beginn der Aussendung der Ultraschauwellen bis zum Empfang eines reflektierten Anteils der Ultraschallwellen wird gemessen, und in Abhängigkeit von der gemessenen Zeitdauer (d. h. der gemessenen Entfernung) wird eine Objektivlinse in eine geeignete Position verstellt. In dem beschriebenen Fall hat die Energie der reflektierten Wellen einen sehr niedrigen Wert

Deshalb müssen die von einem Ultraschallwandler empfangenen reflektierten Wellen in einer Empfangsschaltung verstärkt werden.

Wenn der Linsenverstellvorgang während der Zeitdauer eines Entfernungsmeßvorgangs durchgeführt wird, bringt eine Vibration, die von einem Servomotor verursacht wird, ein Chassis oder Gehäuse der Kamera zum Schwingen und bewirkt ungünstigerweise, daß der Ultraschallwandler ein Ultraschallrauschen erzeugt Und ein solches Ultraschallrauschen bewirkt oft eine fehlerhafte Entfernungsmessung.

Bei der Vorrichtung der DE-OS 29 50 932, von der der Anspruch 1 ausgeht, wird mittels Ultraschall die Entfernung des Gegenstands von der Kamera ermittelt und sodann das Objektiv verstellt. Diese Verstellung erfolgt in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Ultraschall-Entfernungsmessung.

Der Entfernungsmeßbetrieb erfolgt ständig aufgrund periodischer Ultraschallimpulse. Die bekannte Vorrichtung ist für eine Stehbildkamera mit Verschlußmechanismus konzipiert, und aus der Betriebsweise der Stehbildkamera ergibt sich bereits zwangsläufig, daß während der kurzen Zeitdauer der Objektivversteilung keine Entfernungsmessung erfolgt Infc^dessen wird der Betrieb der bekannten Vorrichtung nicht durch Vibrationen bei Verstellen der Linsen gestört. Die bekannte Vorrichtung eignet sich jedoch nicht für den Einsatz bei Video- oder Filmkameras, da in diesem Fall während des Entfernungsmeßvorgangs die optische Fokussiereinrichtung ungewünscht angetrieben werden kann.

Dies würde zu Gehäuseschwingungen und Störungen des Ultraschallwandlerbetriebs und häufig zu falscher Entfernungsmessung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der Vorrichtung gemäß Oberbegriff des An-Spruchs 1 eine Autofokussierungsvorrichtung zu schaffen, die für den Einsatz in Video- und Filmkameras geeignet ist und bei der die Entfernungsmessungen nicht durch von einem Servomotor verursachte Gehäusevibrationen beeinträchtigt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben und kann den Unteransprüchen gemäß vorteilhaft weitergebildet werden.

Mit der Erfindung ist eine Autofokussierungsvorrichtung verfügbar gemacht worden, mit der fehlerhafte Entfernungsmessungen dadurch verhindert werden können, daß der Betrieb einer Entfernungsmeßschaltung während der Zeitdauer des Verstellens der Linse durch den Servomotor unterbunden wird.

Eine erfindungsgemäße Autofokussierungsvorrichtung für ein optisches Gerät besteht in einer Entfernungsmeßeinrichtung, welche die Entfernung von einer bestimmten Position des optischen Geräts bis zu einem zu messenden Objekt durch Bestimmung der Zeitdauer

vom Beginn des Aussendens einer Ultraschallwelle bis zum anschließenden Empfangen der vom zu messenden Objekt reflektierten Welle mißt und ein der gemessenen Entfernung entsprechendes Entfernungssignal abgibt, einer die Position einer optischen Einrichtung ermittelnden Detektorschaltung, die ein der Position der optischen Einrichtung entsprechendes Positionssignal abgibt, einem Komparator, der das Entfernungssignal mit dem Positionssigria! vergleicht und ein auf dein Vergleich basierendes Ausgangssignal abgibt, einer Steuerschaltung, die das Aussenden der Ultraschallwellen auf der Grundlage eines Koinzidenzzustandes des Ausgangssignals des Komparators steuert, und einer Antriebseinrichtung zum Antreiben einer optischen Fokussiervorrichtung auf der Grundlage eines Diskordanzzustandes des Ausgangssignals des Komparators, wobei die Steuerschaltung bewirkt, daß in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Komparators der Entfernungsmeßbetrieb der Entfernungsmeßeinrichtung während der Zeitdauer des Betriebs der Antriebseinrichtung vollständig unterbunden wird.

In bevorzugter Ausführungsform weist die ^eue Autofokussierungsvorrichtung für eine Kamera einen Entfernungsmeßteil zur Durchführung der Ultraschallentfernungsmessung und einen Servomechanismusteil für einen Fokussiervorgang auf, wobei der Ultraschallmeßvorgang (Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen) während der Zeitdauer eines Fokussiervorgangs, wie der Verstellung einer Linse des Servomechanismusteils, vollständig angehalten wird, wodurch eine fehlerhafte Entfernungsmessung verhindert wird, die durch ein Ultraschallrauschen verursacht wird, das beim Fokussierungsvorgang auftritt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Autofokussiervorrichtung; und

F i g. 2 eine Wahrheitstabelle für die Ausgangssignale eines in dem Blockschaltbild nach Fig. 1 enthaltenen Komparators.

Die in Fig. 1 dargestellte Autofokussierungsvorrichtung umfaßt zwei Teile, nämlich einen Entfernungsmeßteil 1 und einen Servomechanismusteil 2. Eine Triggerschaltung 3 gibt ein periodisches Impulssignal mit einer vorbestimmten Frequenz von beispielsweise fünf Impulsen pro Sekunde ab. Das von der Ti iggerschaltung 3 abgegebene Impuissignal wird einer Sendeschaltung 5, einer Empfangsschaltung 7 und einer Speicherschaltung 8 über eine UND-Verknüpfungsschaltung 4 zugeführt. Die Triggerschaltung 3 und die UND-Verknüpfungsschaltung 4 bilden eine Steuerschaltung 101.

Was die erfindungswesentliche Zuordnung der einzelnen Elemente der Blockschaltung und deren erfindungswesentliche penaue Verschaltung im einzelnen betrifft, wird hiermit ausdrücklich auf F i g. 1 verwiesen.

Die Sendeschaltung 5 liefert für eine Zeitdauer von etwa 1 ms eine Wechselspannung von etwa 40 bis 70 kHz an einen Ultraschallwandler 6 a!s eine Anregungsspannung für das Aussenden von Ultraschallwellen zu einem photographischen Objekt.

Die aufgrund der Sendeschaltung 5 ausgesendete Ultraschallwelle wird am photographischen Objekt reflektiert, und die reflektierte Welle erreicht die Empfangsschaltung 7. Die Empfangsschaltung 7 umfaßt einen Verstärker 71 zur Verstärkung eines Eingangssignals und eine Zeitmeß- bzw. Zeitzählschaltung 72. Die Zeitzählschaltung 72 beginn» '.-inen Zeitmeß- bzw. Zeitzählvorgang zur Zeit ihrer Rücksetzung auf den Empfang eines Impulssignals, das von der Triggerschaltung 3 abgegeben wird.

Zur selben Zeit wird der Zeitzählvorgang angehalten dadurch, daß der Verstärker 71 ein Ausgangssignal abgibt. Der von der Zeitzählschaltung 72 gezählte Wert wird als ein Linsenpositionsanzeigesignal abgegeben und in die Speicherschaltung 8 eingegeben. Die Speicherschaltung 8 umfaßt eine Verzögerungsschaltung 81 und eine Halteschaltung 82. Die Verzögerungsschaltung 81 arbeitet in Abhängigkeit von dem von der Triggerschaltung 3 abgegebenen Impulssignal und ist so eingestellt, daß sie eine Verzögerungszeit aufweist, die langer ist als die Entfernungsmeßvorgangszeit des Entfernungsmeßteils 1.

Das Ausgangssignal der Empfangsschaltung 7 wird von der Verzögerungsschaltung 81 verzögert und als ein neues Ausgangssignal a von der Halteschaltung 82 abgegeben. Das Signal a wird einem Eingangsanschluß A eines Komparators 9 eingegeben. Der Komparator 9 weist zwei Eingangsanschlüsse A unr'· S und drei Ausgangsanschiüssc X, Y und Z auf. Ein Linsenpositionssignal b wird dem Anschluß B von einer Linsenposition-Detektorschaltung 10 zugeführt. Ein Ausgangssignal χ vom Anschluß X des Komparators 9 wird der UND-Verknüpfungsschaltung 4 zugeführt. Ausgangssignale y und ζ der Ausgangsanschlüsse Y und Z werden Eingangsanschlüssen N bzw. P eines Motors 11 zugeführt. Beim Motor 11 handelt es sich beispielsweise um einen Gleichstromservomotor zum Verstellen einer Linse oder Linsengruppe. Anstelle des Gleichstromservomotors kann irgendeine andersartige elektrisch steuerbare Einrichtung verwendet werden. Die Ausgangssignale x. y und ζ nehmen entweder einen Zustand hohen Wertes »H« oder einen Zustand niedrigen Wertes »L« an, und zwar in Abhängigkeit vom Ergebnis eines Vergleichs der Signale a und b im Komparator 9.

Eine Wahrheitstabelle der Ausgangssignale des Komparators 9 ist in Fig. 2 dargestellt. Wie F i g. 2 zeigt, nehmen nur dann, wenn der Wert des Signals a dem Wert des Signals b gleich ist, das Ausgangssignal χ des Anschlusses X den hohen Wert »H« und gleichzeitig die Ausgangssignale y und ζ der Anschlüsse Y und Z ihren niedrigen Wert »L« an. Wenn sich das Signa! χ auf dem hohen Wert »H« befindet, ist die UND-Verknüpfungsschaltung 4 durch das Signal χ geöffnet und wild der Triggerimpuls durch die UND-Verknüpfungsschaltung 4 zur Sendeschaltung 5, zur Empfangsschaltung 7 und zur Speicherschaltung 8 geleitet. Daher führt der Entfernungsmeßteil der Vorrichtung einen Entfernungsmeßvorgang durch. Wenn andererseits jedes der Signale χ und ζ mit niedrigem Wert »L« auf die Anschlüsse N bzw. P gegeben wird, wird der Servomotor 11 nichi angetrieben.

Wenn der Signalwert von a den Signalwert von b übersteigt, was deir. .^aII entspricht, in dem iich die Lipsenposition vor der richtigen Position für die Entfernung des photographischen Objektes befindet, nimmt das Signal χ seinen niedrigen Wert »L« an und nimmt die UND-Verknüpfungsschaltung 4 ihren Sperrzustand ein. Daher wird der Triggerimpuls der Triggerschaltung 3 nicht zur Sendeschaltung 5, zur Empfangsschaltung 7 und zur Speicherschaltung 8 geliefert. Un<! der Entfernungsmeßteil I der Vorrichtung führt keinen Entfernungsmeßvorgang durch. Zur gleichen Zeit nimmt das f>5 Signal y den hohen Wer« »H« ein und das Signal ζ nimmt seinen niedrigen Wert »L« ein. In diesem FaIi wird der Motor 11 so angetrieben, daß die Linse bzw. Linsengruppe für eine Fokussierung vom photograph!-

sehen Objekt zurückpositioniert wird, bis der Wert des Signals α demjenigen des Signals b gleich ist.

Wenn der Wert des Signals α kleiner ist als derjenige des Signals b, was dem Fail entspricht, in dem sich die Linsenposition hinter der richtigen Position für die Entfernung des photographischen Objektes befindet, nehmen das Signal χ seinen niedrigen Wert »L«, das Signal y seinen niedrigen Wert »L« und das Signal ζ seinen hohen Wert »H« ein. Daher führt der Entfernungsmeßbereich 1 der Vorrichtung keinen Entfernungsmeßvorgang durch. Und der Motor 11 wird so angetrieben, daß die Linse bzw. Linsengruppe für das Fokussieren in Richtung zum photographischen Objekt positioniert wird, bis der Wert des Signals <i demjenigen des Signals ögleichist.

Wie bereits erwähnt, wird während des Fokussiervorgangs des Servomechanismusteils 2 die Durchführung

JcS Eiiifci'Mui'igämcQvufgäPigä dadurch vollständig unterbunden, daß das Ausgangssignal .v des !Comparators 9 seinen niedrigen Wert »L« annimmt. Daher kann die erfindungsgemäße Autofokussierungsvorrichtung eine fehlerhafte Entfernungsmessung, die durch Ultraschallrauschen verursacht wird, verhindern.

Auch im Anfangs- bzw. Einschaltzustand, wenn allen Schaltungen der Vorrichtung Energie zugeführt wird, kann der Entfernungsmeßteil den Entfernungsmeßvorgang beginnen, wenn man die Vorrichtung so konstruiert, daß der UND-Verknüpfungsschaltung 4 zu deren öffnung zwangst ~ise ein Signal mit dem Wert »H« zugeführt wird.

Der Servomechanismusteil 2 der erfindungsgemäßen Autofokussiervorrichtung kann so konstruiert werden, daß eine dem Objektiv gegenüberliegende Filmposition gesteuert wird oder irgendeine optische Komponente anstelle des Objektivs verstellt wird.

Außerdem kann eine andere Logikvsrknüpfungsschaltung, wie eine NOR-Verknüpfungsschaltung anstelle der UND-Verknüpfungsschaltung, verwendet werden, wenn man eine geeignete logische Verknüpfung wählt. Die UND-Verknüpfungsschaltung steht hier folglich nur stellvertretend für solche andersartigen Verknüpfungsschaltungen, die hier voll miteinbezogen seinsollen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur automatischen Entfernungseinstellung für ein optisches Gerät, mit einer Entfernungsmeßeinrichtung, weiche die Entfernung von einer bestimmten Position des optischen Gerätes zu einem zu messenden Objekt durch Bestimmung der Zeitdauer vom Beginn des Aussendens einer Ultraschallwelle bis zum anschließenden Empfangen der vom zu messenden Objekt reflektierten Welle mißt und ein der gemessenen Entfernung entsprechendes Entfernungssignal abgibt,

mit einer die Position einer optischen Einrichtung ermittelnden Detektorschaltung, die ein der Position der optischen Einrichtung entsprechendes Positionssignal abgibt.

mit einem Komparator, der das Entfernungssignal mit dem fedtionssignal vergleicht und bei NichtKoinzidenz -der beiden Signale ein auf dem Vergleich basierendes Ausgangssignal abgibt, und
mit einer Antriebseinrichtung zum Antreiben einer optischen Fokussiereinrichtung bei einem eine Abweichung anzeigenden Zustand des Ausgangssignals des !Comparators, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung (101), die das Aussenden der Ultraschallwellen bei einem Koinzidenz anzeigenden Zustand des Ausgangssignals (x) des Komparators (9) steuert und bewirkt, daß in Abhängigkeit vom AusganiTssignal (x) des Komparator (9) der Entfernungsmeßbetrieb der Entfernungsmeßeinrichtung (5, S, 7, 8) wäiirend eier Zeitdauer des Betriebes der Antriebseinrichtung Mi) vollständig unterbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (101) eine UND-Verknüpfungsschaltung (4) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der UND-Verknüpfungsschaltung (4) das Ausgangssignal (x) des Komparators (9) und ein Ausgangssignal einer Triggerschaltung (3) zugeführt werden.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (9) aufgrund des Vergleichs von Entfernungssignal (a) und Positionssignal (b)e\n die UND-Verknüpfungsschaltung (4) öffnendes Ausgangssignal (x) nur abgibt, wenn das Entfernungssignal (a) dem Positionssignal (ty gleich ist.