DE3331264A1 - Schaerfeermittlungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schärfeermittlungsvorrichtung in einem optischen Gerät wie z.B. einer Fototkamera und insbesondere auf eine Schärfeermittlungsvor-richtung einer einäugigen Spiegelreflexkamera oder dergleichen des TTL-Typs, die einen Schärfezustand eines Fotoobjektivs des Geräts durch ein aus dem Objektiv kommendes abbildendes Lichtbündel erfaßt.

Schärfeermittlungsvorrichtungen sind bekannt, die mit einem sog. Bildversatzerfas-sungsverfahren arbeiten, bei dem ein Schärfezustand mit einem Unschärfemaß ei-nes Objektivs erfaßt wird, das durch Ermittlung des Versatzes der relativen Position zweier Objektbilder, die durch Lichtbündel aus zwei verschiedenen Bereichen der Austrittpupille eines Objektivs erzeugt sind, berechnet wird. Eine derartige Vorrich-tung ist zum Beispiel in der US-Patentschrift 3 875 401 vorgeschlagen (erteilt am

01. April 1975). Die Schärfeermittlungsvorrichtung des Stands der Technik, die das Bildversatzerfassungsverfahren verwendet, hat ein optisches System, das, wie schematisch in Fig. 1 (a) der Zeichnung gezeigt, angeordnet ist. Unter der Annahme, daß diese Vorrich- tung bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera verwendet wird, die zur Anwendung von Wechselobjektiven geeignet ist, ist deren Arbeitsweise wie folgt: Das Bild eines zu fotografierenden Objekts, das auf einer vorgeschriebenen Bildebene 2 durch ab-bildende Lichtstrom- bzw. Lichtbündelabschnitte 5a und 5b erzeugt wird, die aus Um-fangsbereichen eines Fotoobjektivs 1 kommen, wird nochmals durch zweite abbil-dende Linsen 3a bzw. 3b auf den Flächen zweier lichtempfindlicher Elemente 4a und 4b abgebildet. Anschließend wird die relative Ortsbeziehung der beiden Bilder des Objekts durch die Ausgangssignale der beiden lichtempfindlichen Elemente 4a und 4b erfaßt. Die Vorrichtung bestimmt somit, aufgrund der von diesen fotoempfindli-chen Elementen erzeugten Signale, ob das Objektiv 1 scharf oder nicht scharf einge-stellt ist. Wenn der Brennpunkt des Objektivs 1 von der vorgeschriebenen Bildebene abweicht und sich dieses somit im verschwommenen bzw. unscharfen Zustand befin-det, sind die beiden auf den Flächen der lichtempfindlichen Elemente 4a und 4b nochmals abgebildeten Objektbilder von einer Position versetzt, die erhalten wird, wenn das Objektiv scharf eingestellt ist, und befinden sich somit in verschiedenen Positionen, die senkrecht zu einer optischen Achse L verschoben sind. In diesem Fall wird die Ortsbeziehung zwischen den beiden Objektbildern, die auf den lichtempfind-lichen Elementen erzeugt sind, mittels diesen erfaßt. Das Unschärfemaß des Objek-tivs wird dadurch direkt erhalten. Das Objektiv 1 wird anschließend entsprechend dem Maß der Unschärfe verschoben und dadurch scharf eingestellt.

Um die Schärfezustandsermittlung mit dem Bildversatzerfassungsverfahren genau auszuführen, müssen die lichtempfindlichen Elemente 4a und 4b gleiche Lichtmen-genverteilung aufweisen. Der Ausdruck "gleiche Lichtmengenverteilung", wie er hier verwendet wird, bedeutet, daß, wenn das zu fotografierende Objekt ein-heitliche Helligkeit hat, die Lichtmengenverteilung auf jedem der lichtempfindlichen Elemente nicht nur einheitlich sondern auch gleich derjenigen auf dem anderen ist. Falls jedoch das am Kameragehäuse angebrachte Objektiv 1 mit anderen unter-schiedlichen Objektiven ausgetauscht wird, bekommt das in Fig. 1 (a) dargestellte optische System eine unterschiedliche maximale Blendenzahl des Objektivs 1 und einen unterschiedlichen Abstand zwischen der festgesetzten Bildebene 2 und der Austrittspupille. Folglich wird es äußerst schwierig, die Lichtmengenverteilung aus-zugleichen.

Zum Ausgleich der Lichtmengenverteilung wurden einige Verfahren vorgeschlagen, z.B. in der US-PS 4 322 616 (erteilt am 30. März 1982). Bei diesem Verfahren wird die Lichtmengenverteilung ausgeglichen, indem vor den zweiten abbildenden Linsen 3a und 3b, wie in Fig. 1(b) gezeigt, lichtabschirmende Platten 6a und 6b vorgesehen sind. Durch diese direkt vor den zweiten abbildenden Linsen 3a und 3b angeordne-ten lichtabschirmenden Platten wird die Lichtstärke dieser Linsen wesentlich vermin-dert, wodurch die Lichtmengenverteilung auf einem der lichtemfpindlichen Elemente virtuell gleich dem anderen ist. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, daß eine durch die lichtabschirmenden Platten 6a und 6b gebildete Öffnung 6c jedesmal eingestellt werden muß, wenn sich die maximale Blendenzahl des Objektivs 1 und die Lage der Austrittpupille ändern, um die Menge des auf die lichtempfindlichen Ele-mente einfallenden Lichts wirkungsvoll auszunützen.

Ein weiteres Verfahren ist in der japanischen Patentanmeldung SHO 55-118019 (veröffentlicht am 10. September 1980) vorgeschlagen; hierbei ist eine Anordnung gemäß Fig. 1(c) vor- gesehen. Diese Anordnung umfaßt 4 zweite abbildende Linsen 3a, 3b, 3c und 3d so-wie 4 lichtempfindliche Elemente 4a, 4b, 4c und 4d, die insgesamt 4 Paare zweiter abbildender optischer Systeme bilden, die hinter einer Linse 2a angeordnet sind, die in der Nähe der Bildebene 2 des Objektivs 1 liegt. Die relativ zur optischen Achse L auf der inneren Seite liegenden lichtempfindlichen Elemente 4a und 4b und die rela-tiv zur optischen Achse L auf der äußeren Seite liegenden lichtempfindlichen Ele-mente 4c und 4d werden mittels eines Schalters 7 wahlweise voneinander verwen-det, je nach einem Anstieg oder Abfall der Brennweite des Fotoobjektivs 1. Die Aus-gangssignale der Paare der lichtempfindlichen Elemente, die die Lichtmengenvertei-lung ausgleichen (entsprechend dem oben erwähnten Unterschied des am Kamera-gehäuse angebrachten Objektivs 1), werden durch eine Phasenvergleicherschaltung 8 miteinander verglichen, wodurch das Maß der Unschärfe des Objektivs 1 bestimmt wird.

Dieses Verfahren erfordert jedoch 4 zweite abbildende Linsen 3a bis 3d und 4 licht-empfindliche Elemente 4a bis 4d, die in einer Richtung senkrecht zur optischen Ach-se L angeordnet sein müssen. Folglich wird das gesamte optische System groß. Eine mit diesem Verfahren arbeitende Schärfeermittlungsvorrichtung ist daher kaum zur Verwendung in Kameras geeignet, bei denen hierfür nur ein stark begrenzter Raum zur Verfügung steht.

Bei der Schärfeermittlungsvorrichtung, die mit einem derartigen Bildversatzerfas-sungsverfahren arbeitet, ist das Maß des Versatzes zwischen den durch die zweiten abbildenden optischen Systeme erzeugten Bilder annähernd proportional dem Un-schärfemaß des Objektivs. Somit kann eine schnelle automatische Fokussierung ausgeführt werden, da Betrag und Richtung der zur Fokussierung erforderlichen Bewegung des

Objektivs leicht aus dem ermittelten Maß des Bildversatzes bestimmt werden kön-nen. Ferner kann wirkungsvoll bestimmt werden, ob das fokussierte Bild vor oder hin-ter der festgesetzten Bildebene angeordnet ist, selbst dann, wenn Bilder in großem Maß auf der vorgeschriebenen Bildebene verschwommen sind. Neben diesen Vortei-len liegt jedoch ein erheblicher Nachteil dieser Vorrichtung darin, daß, wenn das zu fotografierende Objekt ein periodisches Muster aufweist, ein falsches Spitzensignal in der Verarbeitungsbeziehung der versetzten Objektbilder auftaucht und dieses falsche Spitzensignal zu einem fehlerhaften Betrieb der Schärfeermittlungsvorrichtung führt.

Es ist ein weiteres Schärfeermittlungsverfahren bekannt, das bei einer Schärfeermitt-lungsvorrichtung anwendbar ist. Dieses Verfahren wird Bildschärfeerfassungsverfah-ren genannt. Hierbei wird die Schärfe eines auf der vorgeschriebenen Bildebene des Fotoobjektivs erzeugten Bildes durch mehrere lichtempfindliche Elemente erfaßt, die vor und hinter der Bildebene angeordnet sind, um den Schärfezustand des Objektivs zu ermitteln. Dieses Verfahren hat eine hohe Ermittlungsgenauigkeit, wenn sich das Objektiv in der Nähe des Scharfzustandes befindet. Durch dieses Verfahren kann je-doch kaum unterschieden werden, ob das fokussierte Bild vor oder hinter der Bild-ebene liegt, wenn ein Bild auf dieser in großem Ausmaß verschwommen ist, wenn ein Teleobjektiv oder dergleichen verwendet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schärfeermittlungsvorrichtung zu schaffen, die die Vorteile der beiden oben genannten Verfahren aufweist, jedoch frei von den Nachteilen dieser ist. Ferner soll ein möglichst einfacher Aufbau des opti-schen Systems erzielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.

Hierbei ist ein zweites abbildendes optisches System derart angeordnet, daß ein auf einer vorgeschriebenen Bildebene eines Objektivs erzeugtes Objektbild nochmals in zwei nicht überlagerte Bilder abgebildet wird, die relativ zur optischen Achse des Ob-jektivs symmetrisch liegen. Eine Strahlteilereinrichtung teilt ein von der Austrittspupil-le des Objektivs kommendes Lichtbündel in einen mittigen Lichtbündelabschnitt und einen Umfangslichtbündelabschnitt auf. Mittels des zweiten abbildenden optischen Systems wird ein Objektbild erhalten, das in Abhängigkeit einer Änderung der Blen-denzahl der Austrittspupille des Objektivs erforderlich ist, oder ein Objektbild, das gleichzeitige Verwendung mehrerer verschiedener Ermittlungsverfahren zuläßt; hier-durch wird mit einem kompakten Aufbau eine Verbesserung der Schärfeermittlungs-genauigkeit erreicht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich durch die Ausführungs-beispiele, die anhand schematischer Zeichnungen nachstehend ausführlich erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1(a), (b) und (c) schematische Ansichten des optischen Systems herkömmlicher Schärfeermittlungsvorrichtungen,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des optischen Systems eines ersten Ausfüh-rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schärfeermittlungsvorrichtung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den wesentlichen Teilbereich des ersten Ausführungsbei-spiels,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des optischen Systems eines zweiten erfindungs-gemäßen Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des optischen Systems eines dritten erfindungs-gemäßen Ausführungsbeispiels,

Fig. 6 eine Draufsicht, die beispielhaft eine Abänderung einer im ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel verwendeten Lichtablenkeinrichtung zeigt,

Fig. 7 ein Schaltdiagramm eines beim ersten, zweiten und dritten Ausführungsbei-spiels anwendbaren Steuerkreises,

Fig. 8 einen Kurvenverlauf des aus der Schaltung gemäß Fig. 7 erhaltenen Signals,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des optischen Systems eines vierten Ausfüh-rungsbeispiels,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht des wesentlichen Teilbereichs des vierten Aus-führungsbeispiels,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht, die die Abbildungsbedingung der im vierten Ausführungsbeispiel erhaltenen Lichtbündel darstellt,

Fig. 12 ein Flußdiagramm für den Fokussierablauf des vierten Ausführungsbeispiels,

Fig. 13(a) und (b) Draufsichten auf die Anordnung der lichtempfindlichen Elemente,

Fig. 14 eine perspektivische Darstellung des optischen Systems eines fünften Aus-führungsbeispiels, und

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht des wesentlichen Teilbereichs des fünften Aus-führungsbeispiels.

Fig. 2 zeigt schematisch ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des op-tischen Systems einer Schärfeermittlungsvorrichtung. Dieses umfaßt ein Fotoobjektiv 30, das an ein Kameragehäuse (nicht gezeigt) angebracht ist und von diesem abge-nommen werden kann, eine Gesichtsfeldblende 31, die innerhalb des Kameragehäu-ses an einer zu einer Filmebene optisch konjugierten Stelle angeordnet ist und eine in seinem mittleren Teil ausgebildete schlitzartige Öffnung 31a hat, eine Feldlinse 32, einen Blendenrahmen 33, der mit relativ zur optischen Achse des Fotoobjektivs sym-metrisch angeordneten Öffnungen versehen ist, um die Breite eines durch eine zwei-te abbildende Linse 35 gehenden Lichtbündels einzuschränken, sowie eine Licht-strahlteilereinrichtung 34, die aus zwei lichtablenkenden Teilen 34a und 34b besteht. Jedes dieser Teile umfaßt zwei Prisma, deren Scheitelwinkel in entgegengesetzte Richtungen angeordnet sind. Jedes Paar der Teile 34a und 34b ist so angeordnet, daß es die einfallenden Lichtbündel in zwei Richtungen unter dem gleichen Winkel auf zwei Seiten der optischen Achse L ablenkt, d.h., diese einfallenden Lichtbündel werden relativ zur optischen Achse L symmetrisch abgelenkt. Ferner sind die Teile 34a und 34b so angeordnet, daß die einfallenden Lichtbündel in der gleichen Rich-tung unter verschiedenen Ablenkwinkeln austreten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das eine Teil 34b auf dem anderen Teil 34a angeordnet. Diese Anordnung kann jedoch derart abgeändert werden, daß der lichtablenkende Teil 34b innerhalb des ande- ren lichtablenkenden Teils 34a aufgenommen ist. Die zweite Abbildungslinse 35 bil-det das Bild der schlitzartigen Öffnung 31a auf einen Träger 36 für lichtempfindliche Elemente ab. Gemäß Fig. 2 wird die schlitzartige Öffnung 31a durch die Strahlteiler-einrichtung 34 in 4 Bildern in symmetrischer Anordnung, wobei die optische Achse L in der Mitte liegt, nochmals abgebildet. Die 4 Bilder der Öffnung 31a werden durch 4 zeilenförmige Sensoren 37a, 37b, 38a und 38b erfaßt, die jeweils aus einer Vielzahl von lichtempfindlichen Elementen bestehen. Ferner ist die schlitzartige Öffnung 31a in der Nähe der Bildebene des Objektivs 30 angeordnet. Dieses erzeugt 4 Bilder ei-nes Objekts jeweils auf den lichtempfindlichen Elementen 37a, 37b, 38a und 38b auf dem Träger 36.

Während dieses spezifische Ausführungsbeispiel das Objektbild des Objektivs 30 durch die Strahlteilereinrichtung 34 in 4 Objektbilder aufteilt, kann das Objektbild in mehr als 4 Bildern nochmals abgebildet werden, die wahlweise entsprechend dem Verwendungszweck verwendet werden, wie nachstehend beschrieben ist.

Ein in der Nähe der schlitzartigen Öffnung 31a erzeugtes Objektbild wird noch einmal mittels der zweiten Abbildungslinse 35 auf der Fläche der oben erwähnten lichtem-pfindlichen Elemente 37a, 37b, 38a und 38b abgebildet. In diesem Fall bildet jedoch die Strahlteilereinrichtung 34 das von der inneren Seite und der äußeren Seite der Austrittspupille des Objektivs 30 kommende Licht an verschiedenen Stellen des Trä-gers 36 ab. Lichtstrahlen 40, die von den äußeren Seiten der Austrittspupille kom-men, treten in die keilförmigen Prismabereiche der lichtablenkenden Teile 34a der Strahlteilereinrichtung 34 ein und werden dann entsprechend dem Keilwinkel des Keilprismas abgelenkt. Folglich werden die Lichtstrahlen 40 durch die zweite Abbildungslinse 35 in Punkten 42a und 42b auf der Fläche der licht-empfindlichen Elemente 37a und 37b abgebildet.

Lichtstrahlen 41 von inneren, relativ dicht bei der optischen Achse liegenden Ab-schnitten des Objektivs 30 treten in die keilförmigen Prismabereiche der anderen lichtablenkenden Teile 34b der Strahlteilereinrichtung 34 ein. Sie werden dort abge-lenkt, und dann weiter durch die keilförmigen Prisma der lichtablenkenden Teile 34a abgelenkt. Anschließend werden sie durch die zweite Abbildungslinse 35 in Punkten 43a und 43b auf der Fläche der lichtempfindlichen Elemente 38a und 38b abgebildet.

Die Lichtstrahlen 41 können vor dem Hindurchtreten durch die Teile 34a gehindert werden, indem die oben erwähnte Anordnung derart abgeändert wird, daß in die lichtablenkenden Teile 34a Löcher gebohrt und die lichtablenkenden Teile 34b in den ausgebohrten Abschnitten angeordnet werden.

Ein als Feldlinse bezeichnetes optisches Element 32 ist in der Nähe der Bildebene des Objektivs 30 angeordnet. Diese Feldlinse 32 bildet die Strahlteilereinrichtung 34 in der Nähe der Austrittspupille des Objektivs 30 ab. Um die Schärfeermittlung mit ei-nem hohen Maß an Genauigkeit auszuführen, hat die Feldlinse 32 vorzugsweise ei-ne derartige Brechzahl, daß die Strahlteilereinrichtung 34 vollständig innerhalb des Durchmessers der Austrittspupille des Objektivs 30 gebildet wird. Die Bilder auf der Fläche der lichtempfindlichen Elemente 37a und 38a werden mittels den durch eine Seite der Austrittspupille relativ zur optischen Achse L gehenden Lichtstrahlen er-zeugt, während die Bilder auf der Fläche der lichtempfindlichen Elemente 37b und 38b mittels den durch die andere Seite der Austrittspupille gehenden Lichtstrahlen er-zeugt werden. Wenn die Strahlteilereinrichtung 34 durch die Feldlinse 32 in die Nähe der Austrittspupille des Objektivs 30 abgebildet wird, ist die Relation der beiden Teile derart wie in Fig. 3 dargestellt.

In Fig. <Nicht lesbar> bezeichnen die Bezugszeichen 44 und 45 die Durchmesser der Austrittspupille verschiedener austauschbarer Fotoobjektive. Der Durchmesser 44 stellt einen äußeren, von einem lichtstarken (kleine maximale Blendenzahl) Foto-objektiv 30 erhaltenen Durchmesser dar, während der andere Durchmesser 45 den von einem nicht lichtstarken (große maximale Blendenzahl) Fotoobjektiv 30 erhalte-nen Durchmesser darstellt. Die Bezugszeichen 34a´ und 34b´ bezeichnen die proji-zierten Größen der beiden lichtablenkenden Teile 34a und 34b der Strahlteilerein-richtung 34, wenn diese in die Nähe der Austrittspupille des Objektivs 30 projiziert sind. Da die Teile 34a und 34b quadratische Gestalt haben, sind ihre projizierten For-men 34a´ und 34b´ ebenfalls quadratisch. Das Bild der lichtablenkenden Teile 34a kommt innerhalb des Austrittspupillendurchmessers 44 zu liegen, wenn das Objektiv 30 ein lichtstarkes Objektiv ist, während das Bild der lichtablenkenden Teile 34b in-nerhalb des Austrittspupillendurchmessers 45 zu liegen kommt, wenn das Objektiv 30 kein lichtstarkes Objektiv ist und sein Austrittspupillendurchmesser klein ist.

Jedes der Teile 34a und 34b der Strahlteilereinrichtung 34 ist so angeordnet, daß es innerhalb des Austrittspupillendurchmessers des Objektivs 30 eingeschlossen ist und die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente 37a, 37b, 38a und 38b wahl-weise entsprechend der Blendenzahl des Objektivs 30 verwendet sind. Diese Anord-nung gewährleistet, daß die Lichtstrahlen wirkungsvoll zur Schärfeermittlung verwendet sind, und daß diese mit großer Genauigkeit ausgeführt werden kann.

Ferner sind die Bildgrößen der lichtablenkenden Teile 34a und 34b angesichts des Abstandsunterschieds der Austrittspupille zwischen verschiedenen austauschbaren Fotoobjektiven, der außermittigen Fehler der Pupille, des Versatzes der Pupille auf-grund der Scharfeinstellung des Objektivs usw. vorzugsweise etwas kleiner gehalten als die Austrittspupillendurchmesser 44 und 45.

Vorzugsweise werden für genaue Schärfeermittlung die 4 Bilder des Objekts unab-hängig voneinander auf den Flächen der lichtempfindlichen Elemente 37a, 37b, 38a und 38b erzeugt. Deshalb ist das Ausführungsbeispiel mit der Gesichtsfeldblende 31 mit der schlitzartigen Öffnung 31a versehen, die in der Nähe der Bildebene des Ob-jektivs 30 angeordnet ist. Die Form der schlitzartigen Öffnung 31a stimmt mit der Form der lichtempfindlichen Elemente überein. Ihre Form sollte variierbar sein, da die Form dieser lichtempfindlichen Elemente sich verändert.

Die Schärfeermittlung dieses Ausführungsbeispiels wird auf gleiche Art und Weise wie in den Fig. 1a bis 1c ausgeführt. Genauer: wenn sich das Objektiv 30 in einem Schärfezustand befindet, wird das Objektbild des Objektivs 30 in der Fläche der Ge-sichtsfeldblende 31 erzeugt und 4 Bilder des Objekts werden ferner gemeinsam durch die Strahlteilereinrichtung 34 und die zweite abbildende Linse 35 in bestimm-ten Abschnitten auf dem Träger 36 erzeugt. Wenn das Objektiv in einem Unschärfe-zustand ist, werden die Objektbilder nicht in der Fläche der Gesichtsfeldblende 31 er-zeugt. Deshalb sind die durch die Strahlteilereinrichtung 34 und die zweite abbilden-de Linse 35 auf dem Träger 36 zu erzeugenden

Bilder des Objekts nicht in der Position abgebildet, in der sie erzeugt werden, wenn sich das Objektiv im Schärfezustand befindet.

Der Schärfezustand des Objektivs ist deshalb durch Ermittlung der relativen Bildposi-tionen der 4 Objektbilder mittels den lichtempfindlichen Elementen erfaßbar. Durch diese Anordnung kann auch das Ausmaß der Unschärfe des Objektivs ermittelt wer-den.

Falls die Austrittspupille des Objektivs 30 größer als die in Fig. 3 gezeigte Austrittspu-pille 44 ist, können alle Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente zur wir-kungsvollen Ausnützung der Lichtstrahlen zur Schärfeermittlung verwendet werden. Im allgemeinen ist jedoch ein Schalter vorgesehen, der in Abhängigkeit der Austritts-pupille des an das Kameragehäuse angebauten Objektivs betätigt werden kann; ein derartiger Schalter ist beispielsweise durch den Schalter 7 in Fig. 1c dargestellt. Mit einem derartigen Schalter können die Ausgangssignale des Paars der lichtempfind-lichen Elemente 37a und 37b, die in Abschnitten angeordnet sind, in denen die durch die lichtablenkenden Teile 34a gehenden Lichtstrahlen abgebildet werden, zur Schärfeermittlung verwendet werden, wenn die Austrittspupille des Objektivs größer als die Austrittspupille 44 gemäß Fig. 3 ist; die Ausgangssignale des Paar der licht-empfindlichen Elemente 38a und 38b, die in Abschnitten angeordnet sind, in denen die durch die lichtablenkenden Teile 34b gehenden Lichtstrahlen abgebildet werden, können hingegen zur Schärfeermittlung verwendet werden, wenn die Austrittspupille des Objektivs zwischen den Austrittspupillen 44 und 45 gemäß Fig. 3 liegt. In ande-ren Worten: entweder werden die 4 lichtempfindlichen Elemente 37a, 37b, 38a und 38b oder das Paar der lichtempfindlichen Elemente 37a und

37b zur Schärfeermittlung verwendet, falls eine Blendenzahl des Objektivs 30 klein ist. Falls ein nicht lichtstarkes Fotoobjektiv, das eine relativ große Schärfentiefe hat, verwendet wird, wird das andere Paar der lichtempfindlichen Elemente 38a und 38b zur Schärfeermittlung herangezogen. Durch diese Anordnung ist eine einheitliche Lichtmengenverteilung für die lichtempfindlichen Elemente sichergestellt, unbeachtet eines Austausches des verwendeten Objektivs. Ferner kann die Genauigkeit der Schärfeermittlung vergrößert sein, wenn die Ausgangssignale derartiger lichtempfind-licher Elemente zur Schärfeermittlung verwendet sind. Wie aus der obigen Beschrei-bung offensichtlich ist, können die in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen bei-den Paare der lichtempfindlichen Elemente leicht in Abhängigkeit der Lichtstärke (Blendenzahl) des Objektivs entweder durch eine mechanische oder elektrische Ein-richtung ausgewählt werden.

Falls austauschbare Objektive verschiedener Lichtstärken (maximaler Blendenzah-len) verwendet werden sollen, kann die Wahl der lichtempfindlichen Elemente entwe-der ausgeführt werden, indem die Stellung eines Schalters für das Eingangssignal ei-nes Schärfeermittlungssystem mittels eines Signals, das von einem eine maximale Blendenzahl charakterisierenden Stift am austauschbaren Objektiv erhalten wird, elektrisch verschoben wird, oder indem ein Wechselschalter am Kameragehäuse be-tätigt wird.

Falls bei diesem Ausführungsbeispiel die lichtempfindlichen Elemente 37a und 38a die gleiche Größe haben, während die lichtempfindlichen Elemente 37b und 38b ebenfalls die gleiche Größe haben, kann die Schärfeermittlung ausgeführt werden, indem ein durch Addition der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente 37a und 38a erhaltenes Signal sowie ein durch Addition der Ausgangssignale der lichtemp- findlichen Elemente 37b und 38b erhaltenes Signal verwendet werden.

Fig. 4 zeigt schematisch das optische System eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Es sind dargestellt: ein Fotoobjektiv 61, eine Gesichtsfeldblen-de 62, die eine schlitzartige Öffnung 62a in ihrer Mitte hat, eine Feldlinse 63, ein Blendenrahmen 64 mit Öffnungen zur Einschränkung der auf eine zweite abbildende Linse gehenden Lichtstrahlen, eine aus zwei lichtablenkenden Teilen 65a und 65b bestehende Strahlteilereinrichtung 65, eine zweite abbildende Linse 66, und ein Trä-ger 67 für lichtempfindliche Elemente, auf dem 4 lichtempfindliche Elemente 68a, 68b, 69a und 69b angeordnet sind. Während beim vorangegangenen Ausführungs-beispiel gemäß Fig. 2 die Lichtstrahlen nur in eine Richtung abgelenkt werden, ist die Strahlteilereinrichtung 65 in diesem zweiten Ausführungsbeispiel derart angeordnet, daß die Lichtstrahlen symmetrisch nach oben, nach unten, nach links und nach rechts abgelenkt werden, wobei die optische Achse des Objektivs 61 in der Mitte liegt. Die weitere Anordnung ist dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 identisch.

Im Lichtstrahlbündel vom Objektiv 61, das an einer Stelle 70 der schlitzartigen Öff-nung 62a der Gesichtsfeldblende 63 abgebildet wird, gehen Lichtstrahlen 71, die von den äußeren Seiten der Austrittspupille kommen, durch die lichtablenkenden Teile 65a, die durch Keilprismas gebildet sind, und werden von diesen abgelenkt. Die Lichtstrahlen 71 werden dann durch die zweite abbildende Linse 66 in Punkte 73a und 73b auf den Flächen der lichtempfindlichen Elemente 68a und 68b abgebildet. Andererseits werden Lichtstrahlen 72, die von inneren Seiten der Austrittspupille kommen, durch die lichtablenkenden Teile 65b, die durch Prismas gebildet sind, abgelenkt. Die so abgelenkten Lichtstrahlen 72 werden wiederum durch licht-ablenkende Teile 65a, die durch Keilprismas gebildet sind, in einer zur Ablenkrich-tung der lichtablenkenden Teile 65b senkrechten Richtung abgelenkt. Dann werden die Lichtstrahlen 72 durch die zweite abbildende Linse 66 in Abschnitte 74a und 74b auf den Flächen der lichtempfindlichen Elemente 69a und 69b abgebildet.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind die Objektbilder auf der Fläche der licht-empfindlichen Elemente 73a und 73b in der Längsrichtung der schlitzartigen Öffnung 62 erzeugt. Deshalb ist der Keilwinkel des Prismas der lichtablenkenden Teile 65a, verglichen mit den lichtablenkenden Teilen 34a des ersten Ausführungsbeispiels ge-mäß Fig. 2, groß ausgeführt.

Der Keilwinkel der für die lichtablenkenden Teile 65a und 65b der Strahlteilereinrich-tung 65 verwendeten Prismas ist vorzugsweise derart festgesetzt, daß die Bilder der schlitzartigen Öffnung 62a der Gesichtsfeldblende 62 sich auf der Fläche des Trä-gers 67 nicht beeinflussen bzw. stören.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind die lichtempfindlichen Elemente 68a und 68b nebeneinander angeordnet. Sie können deshalb durch ein längeres lichtempfindli-ches Element, das in zwei Hälften aufgeteilt wird, ersetzt sein. Ebenso kann mit den anderen lichtempfindlichen Elementen 69a und 69b verfahren werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Schärfeermittlung ausgeführt werden, in-dem wahlweise die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente entsprechend der Lichtstärke des Fotoobjektivs 61 auf die gleiche Art und Weise wie beim vorange-gangenen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ver- wendet werden. Genauer: wenn das Objektiv eine kleine maximale Blendenzahl und eine große Austrittspupille hat, werden die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente 68a und 68b oder die Summe der Signale der lichtempfindlichen Elemente 68a und 69a und die Summe der Signale der lichtempfindlichen Elemente 68b und 69b zur Schärfeermittlung verwendet. Bei einem Objektiv mit einer großen maxima-len Blendenzahl mit kleiner Austrittspupille werden die von den lichtempfindlichen Elementen 69a und 69b erzeugten Signale zur Schärfeermittlung verwendet. Diese Anordnung ergibt genaue Ergebnisse der Schärfeermittlung.

Fig. 5 zeigt schematisch das optische System eines dritten erfindungsgemäßen Aus-führungsbeispiels. Hierbei erfüllt ein Abschnitt der zweiten abbildenden Linse die Funktion eines der lichtablenkenden Teile der Strahlteilereinrichtung. Gemäß Fig. 5 ist eine Strahlteilereinrichtung 84 mit einem lichtablenkenden Teil 84b versehen, das durch ein auf einer flachen Platte 84a angeordnetes Prisma gebildet ist. Eine zweite abbildende Linse 85 ist aus zwei abbildenden Linsen 85a und 85b zusammenge-setzt. Die optische Achse jeder der abbildenden Linsen 85a und 85b weicht seitlich von der optischen Achse L des Objektivs 80 derart ab, daß sie als lichtablenkende Teile dienen. Die weitere Anordnung dieses Ausführungsbeispiels ist ähnlich dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel.

Das dritte Ausführungsbeispiel umfaßt ein Fotoobjektiv 80, eine Gesichtsfeldblende 81, die in einer bestimmten Bildebene des Objektivs 80 angeordnet ist und eine schlitzartige Öffnung 81a hat, eine Feldlinse 82, einen Blendenrahmen 83, der mit Öffnungen zur Einschränkung der auf das zweite abbildende optische System einfal-lende Lichtbündel versehen ist, einen Träger 86 für lichtempfindliche Elemente, und lichtempfindliche Elemente 87a, 87b, 88a und 88b.

Wenn das Objektiv 80 in einem Schärfezustand ist, gehen Lichtstrahlen 91, die z.B. von äußeren Teilen der Austrittspupille des Objektivs 80 kommen und in einem Licht-bündel von einem Mittelpunkt 89 der schlitzartigen Öffnung 81a eingeschlossen sind, durch die flache Platte 84a und werden durch die abbildenden Linsen 85a und 85b abgelenkt und durch diese abgebildet. Nachdem sie so relativ zur optischen Achse L symmetrisch abgelenkt sind, werden sie in Punkten 92a und 92b auf den Flächen der lichtempfindlichen Elemente 87a und 87b abgebildet. Andererseits werden Licht-strahlen 90, die von inneren Teilen der Austrittspupille des Objektivs 80 kommen, durch das lichtablenkende Teile 84b der Strahlteilereinrichtung 84 abgelenkt und wei-ter durch die abbildenden Linsen 85a und 85b in Richtungen getrennt, die senkrecht zur Ablenkrichtung des lichtablenkenden Teils 84b sind. Sie unterliegen auch den Abbildungswirkungen dieser abbildenden Linsen 85a und 85b und werden somit in Punkten 93a und 93b auf den Flächen der lichtempfindlichen Elemente 88a und 88b abgebildet.

Die wahlweise Verwendung der Ausgangssignale dieser lichtempfindlichen Elemente entsprechend der Blendenzahl des Objektivs 80 wird auf die gleiche Art und Weise wie beim Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 ausgeführt.

Erfindungsgemäß muß die äußere Form des lichtablenkenden Teils der Strahlteiler-einrichtung nicht quadratisch sein. Beliebige andere Formen sind anwendbar, solan-ge sie Lichtstrahlen ablenken können.

Um die Menge des in die Austrittspupille des Fotoobjektivs eintretenden und auf die lichtempfindlichen Elemente auftreffenden Lichts zu erhöhen, ist die Verwendung ei-ner Form wie beispielsweise in Fig. 6 gezeigt, vorteilhaft. Fig. 6 zeigt die Beziehung der Aus-trittspupille des Objektivs zur Strahlteilereinrichtung auf die gleiche Art und Weise wie Fig. 3.

Gemäß Fig. 6 sind dargestellt: ein den Lichtstrahl begrenzendes Element 75, Aus-trittspupillendurchmesser 76 und 77 verschiedener Objektive, und lichtablenkende Teile 78 und 79. Diese umfassen lichtablenkende Elemente 78a und 78b bzw. 79a und 79b. Die Elemente 78a und 78b sowie diejenigen 79a und 79b sind senkrecht zur Längsrichtung der schlitzartigen Öffnung der Gesichtsfeldblende innerhalb einer zur optischen Achse des Objektivs senkrechten Ebene angeordnet. Sie sind relativ zu einer geraden, sich von der optischen Achse erstreckenden Linie axialsymme-trisch angeordnet. Diese Elemente umfassen zweite Achsen der Axialsymmetrie, die relativ zur erwähnten Symmetrieachse parallel verlaufen.

Wie oben beschrieben, ist erfindungsgemäß eine neue bzw. zusätzliche Strahlteiler-einrichtung in der Nähe der zweiten abbildenden Linse hinzugefügt. Diese ermöglicht eine wirkungsvolle und genaue Ausführung der Schärfeermittlung durch die Schärfe-ermittlungseinrichtung, ohne daß die Verwendung eines komplexen mechanischen Mechanismus und irgendwelcher zusätzlicher Linsensysteme sogar für lichtstarke und nicht lichtstarke Objektive erforderlich wäre.

Ferner können erfindungsgemäß die Probleme, die sich bei der herkömmlichen An-ordnung durch die Verwendung von Lichtstrahlen aus zwei Bereichen der Eintrittspu-pille des Objektivs oder durch die Verwendung von 4 Kanälen des zweiten abbilden-den optischen Systems ergaben, gelöst werden, indem insgesamt 4 Bereiche der Austrittspupille, wobei mindestens zwei Bereiche zu den oben erwähnten beiden Be-reichen hinzugefügt sind, vorgesehen sind, und indem die von diesen 4

Bereichen kommenden Lichtstrahlen verwendet werden.

Hinsichtlich den bei dieser Erfindung anwendbaren, elektrischen Verfahrensmetho-den kann irgendeine Methode angewendet werden, die in der Lage ist, zumindest die Richtung, in der das Objektiv bewegt werden soll, zu ermitteln. Beispielsweise kann hier eine Methode herangezogen werden, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. Sho 57-23615 vorgeschlagen ist. Hierbei wird unter der Annahme, daß die Aus-gangssignale der lichtempfindlichen Elemente 37a und 37b gemäß Fig. 2 z.B. a1, a2, .aN und b1, b2 .bN sind, ein die Schärfebedingung bestimmendes Signal V durch folgende Formel berechnet:

In dieser Formel sind sämtliche fotoelektrischen Ausgangssignale a(i), b(i) (wobei i = 1 bis N) positiven Werts. Ferner stellt min (x, y) den kleineren der beiden positiven Werte x und y dar.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die oben erwähnte Rechnung durch ei-ne analoge Signalverarbeitungsschaltung durchgeführt wird. Lichtempfangende Sig-nale, die als zeitlich serielle Signale von der Signalverarbeitungsschaltung erzeugt werden, gehen durch analoge Schieberegister 48 und 49. Die lichtempfindlichen Ele-mente 46 und 47 müssen physikalisch nicht in zwei Kanäle unterteilt sein. Anstelle dessen kann eine Anreihung lichtempfindlicher Elemente verwendet werden, indem diese in Teile unterteilt werden. Diese elektronischen Schaltelemente werden mittels eines Taktim- pulsgeneratorschaltkreises synchron gesteuert. Die Schieberegister 48 bzw. 49 hal-ten die Signale a(i) und a(i+1), bzw. die Signale b(i) und b(i+1) und sind mit einem Vergleicher 50 verbunden, der min(a(i), b(i+1)) gemäß der Formel (1) bestimmt und mit einem Vergleicher 51, der min(a(i+1), b(i)) bestimmt. Der Vergleicher 50 und ein Inverterschaltkreis 56, der durch Umkehrung des Ausgangssignals des vorangehen-den ein Ausgangssignal erzeugt, steuern gegenseitig Analogschalter 52 und 53. Folglich wird min(a(i), b(i+1)) für einen Integrator 58 erzeugt, der aus einem Opera-tionsverstärker 58a und einem Kondensator 58b besteht. Auf gleiche Art und Weise steuern der Vergleicher 51 und sein Inverterschaltkreis 57 gegenseitig Analogschal-ter 54 und 55 zur Erzeugung von min(a(i+1), b(i)) für einen weiteren Integrator 59, der aus einem Operationsverstärker 59a und einem Kondensator 59b besteht. Die Ausgangssignale der Integratoren 58 und 59 werden an einen Differentialverstärker 60 gelegt, der dann ein den Schärfezustand festlegendes Signal V erzeugt.

Gemäß der oben beschriebenen Methode kann die Richtung, in die das Objektiv zur korrekten Fokussierung verschoben werden muß, erfaßt und angezeigt werden, falls das Objektiv sich in einem Unschärfezustand befindet. Der positive bzw. negative Wert V der Formel (1) zeigt an, ob das fokussierte Bild vor bzw. hinter der bestimm-ten Bildebene angeordnet ist. Ferner wird ein Schärfezustand als erreicht betrachtet, wenn eine Beziehung |V| kleiner als kleines Epsilon für einen vorgegebenen kleinen konstanten Wert kleines Epsilon erfüllt ist. Fig. 8 zeigt die Beziehung des Werts V zur Schiebestellung des Objektivs.

Durch den quantitiv erfaßten Betrag des Unterschieds zwischen der Stellung des fo-kussierten Bilds zur vorgeschriebenen Bildebene kann die Geschwindigkeit, mit der ein automatisches Fokussiersystem einen Schärfezustand er- reicht, in hohem Maße erhöht werden. Ferner ändert sich ein derartiger die Richtung anzeigender Betrag, der durch die Formel (1) gegeben ist, mit dem Kontrast des zu fotografierenden Objektivs in seinem absoluten Wert, obwohl sein positives oder ne-gatives Vorzeichen durch den Kontrast unbeeinflußt bleibt. Deshalb verschiebt der als |V| kleiner als kleines Epsilon definierte Schärfebereich. Hingegen ist ein Ergeb-nis der Berechnung des Unterschiedsbetrags zwischen der Position des fokussierten Bilds von der vorgeschriebenen Bildebene nicht durch den Kontrast beeinflußt. Folg-lich ergibt die Festsetzung eines geeigneten zulässigen Werts für den Unterschieds-betrag der Position des fokussierten Bilds zur vorgeschriebenen Bildebene eine un-eingeschränkte Bedingung zur Ermittlung eines Schärfezustands.

Fig. 9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es umfaßt ein lichtabschir-mendes Element 102, das in der Nähe einer vorgeschriebenen Bildebene eines Fo-toobjektivs 101 entlang des Wegs eines aus diesem ausgesandten Lichtstrahls ange-ordnet ist, eine Feldlinse 103, einen Blendenrahmen 104, eine Strahlteilereinrichtung 105, eine die optische Weglänge unterscheidende Einrichtung 106, eine zweite abbil-dende Linse 107, und einen Sensorträger 108. Das lichtabschirmende Element 102 ist mit einer rechtwinkligen Gesichtsfeldöffnung 102a versehen. Der Blendenrahmen 104 hat zwei rechtwinklige Öffnungen 104a und 104b. Hinter diesen sind lichtablen-kende Prismas 105a, 105b, 105c und 105d angeordnet, die sich voneinander durch ihre Keilwinkel und die Richtung ihrer Neigung unterscheiden und zusammen die Strahlteilereinrichtung 105 bilden. Wie in Fig. 10 gezeigt, besteht die die optische Weglänge unterscheidende Einrichtung 106 aus optisch transparenten Platten 106a und 106b, die jeweils mit den Prismas 105a bis 105d zusammenwirken. Die Einrich-tung 106 hat jedoch keinen mit dem Prisma 105a in Beziehung stehenden Teil. Die optisch transparente

Platte 106b ist in einer den Prismas 105c und 105d entsprechenden Stellung ange-ordnet, um deren Dicke auszugleichen. Auf dem Sensorträger sind lichtempfindliche Elemente (bzw. Zeilensensoren) 108a, 108b, 108c und 108d in zwei Paaren ange-ordnet, wobei 108a und 108b und 108c mit 108d gepaart ist. Diese Zeilensensoren sind parallel zur Öffnung 102a der Gesichtfeldblende angeordnet.

Lichstrahlen, die von einem zu fotografierenden Objekt kommen und durch das Ob-jektiv 101 gehen, werden in einen Punkt der Öffnung 102a abgebildet. Anschließend gehen diese Strahlen bis zur Feldlinse 103. Dieses bildet die Austrittspupille des Ob-jektivs 101 in die Nähe der Strahlteilereinrichtung 105 ab. Ein auf das Prisma 105a auftreffender Lichtstrahl wird scharf nach oben abgelenkt und dadurch auf den Zei-lensensor 108a abgebildet. Ein auf das Prisma 105b auftreffender Lichtstrahl wird scharf nach unten abgelenkt und ähnlich auf den Zeilensensor 108b abgebildet. Die Prismas 105c und 105d, die dicht neben der optischen Achse L des Objektivs ange-ordnet sind, haben einen kleineren Keilwinkel. Durch diese Prismas gehende Licht-strahlen werden auf die Zeilensensoren 108c und 108d abgebildet.

Durch die hierbei vorgesehene Einrichtung 106 zur Unterscheidung der optischen Weglänge ist die Bildschärfe der auf diesen Zeilensensoren 108a bis 108d erzeugten Bilder nicht überall gleich. Bei diesem spezifischen Ausführungsbeispiel ist das zwei-te abbildende optische System derart angeordnet, daß die Lichtstrahlen, die zur Ab-bildung auf die Zeilensensoren 108c und 108d mittels der zweiten abbildenden Linse 107 durch die Prismas 105c und 105d gehen, ohne Unschärfe abgebildet werden, wenn das auf der vorgeschriebenen Bildebene durch das Objektiv erzeugte Bild korrekt scharf ist. Verglichen mit den durch die Prismas 105c und 105d gehenden Lichtstrahlen haben die durch die Prismas 105a und 105b gehenden Lichtstrahlen ei-ne andere optische Weglänge. Folglich werden deshalb die Bilder auf den Zeilensen-soren 108a und 108b mit etwas Unschärfe erzeugt.

Diese Beziehung ist in Fig. 11 dargestellt, die die Zustände der Lichtbündel zeigt, nachdem sie durch die zweite abbildende Linse 107 gegangen sind. Gemäß Fig. 11 haben die durch die Prismas 105c und 105d gegangenen Lichtbündel Lc und Ld durch die transparente Platte 106b den gleichen optischen Weglängenunterschied und sind somit korrekt auf den Zeilensensoren 108c und 108d abgebildet. Ein weite-res Lichtbündel La, das andererseits durch das Prisma 105a gegangen ist, hat auf-grund der Einrichtung zur Unterscheidung der optischen Weglänge mit der Dicke "0" einen längeren optischen Weg als die oben erwähnten Lichtbündel Lc und Ld. Folg-lich wird das Lichtbündel La an einem Punkt P1 vor dem Zeilensensor 108a abgebil-det und ist somit auf diesem etwas verschwommen. Ein Lichtbündel Lb, das durch das Prisma 105b gegangen ist, hat aufgrund der Wirkung der transparenten Platte 106a, die dicker als die Platte 106b ist, eine kürzere optische Weglänge. Das zum Zeilensensor 108b kommende Lichtbündel Lb wird somit in einem Punkt P2 hinter dem Zeilensensor 108b abgebildet und ist ebenfalls verschwommen. Unter der An-nahme, daß die Entfernung zwischen dem Bildpunkt des Lichtbündel La und dem Träger 108 und diejenige zwischen dem Lichtbündel Lb und dem Träger 108 d1 bzw. d2 ist, ist die optischen Weglängenunterscheidung entsprechend diesem Ausfüh-rungsbeispiel so bestimmt, daß sich die Beziehung d1 = d2 ergibt. In einem Zustand, in dem das Objektiv ein Bild in der vorgeschriebenen Bildebene korrekt erzeugt, sind die auf den Zeilensensoren 108a und 108b erzeugten Bilder im gleichen Ausmaß verschwommen. Wenn das Objektiv 101 einem Scharfeinstellzustand sehr nahe ist, ist deshalb durch Vergleich der Schärfe der Bilder auf den Zeilensensoren 108a und 108b unterscheidbar, ob das Objektbild vor oder hinter der festgesetzten Bildebene fokussiert ist. Eine für eine derartige Schärfeermittlung erforderliche Signalverarbei-tung kann z.B. mittels eines Verarbeitungssystems zur Schärfeermittlung vorgenom-men werden, das in der japanischen Patentanmeldung Nr. Sho 55-18652 vorge-schlagen ist.

Falls das Objektiv 101 in der Bildebene kein korrektes Bild erzeugt und das Bild in großem Ausmaß unscharf ist, werden Betrag und Richtung der Bewegung des Ob-jektivs durch Berechnung bestimmt, indem der Versatz der durch die Lichtbündel Lc und Ld, die durch die Prismas 105c und 105d gehen, auf den Zeilensensoren 108c und 108d erzeugten Bildern ermittelt wird. Sodann wird das Fotoobjektiv 101 bewegt um den Unschärfezustand zu beseitigen. Eine zur Ermittlung des oben erwähnten Bildversatzes erforderliche Signalverarbeitung kann in Abhängigkeit des im vorste-henden bezüglich Fig. 7 beschriebenen Systems durchgeführt werden, obwohl auch einige der verschiedenen Methoden anwendbar sind, die kürzlich vom Anmelder vor-geschlagen wurden. Wenn sich das Objektiv 101 dem Schärfezustand nach dem oben erwähnten Prozess nähert, kann dieser Zustand korrekt durch das Bildschärfe-ermittlungsverfahren, das im vorstehenden erwähnt ist, bestimmt werden.

Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm, das den zur Bestimmung eines Schärfezustandes bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Algorithmus zeigt. Zunächst wird das Maß der Unschärfe durch das Bildversatzermittlungsverfahren erhalten. Die Position des Objektivs 101 wird eingestellt, um das Unschärfemaß innerhalb eines gewissen zulässigen Bereichs zu bringen. Anschließend wird durch das Bildschärfeermitt- lungsverfahren Feinfokussierung ausgeführt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel dienen die Zeilensensoren 108a und 108b zur Er-mittlung der Bildschärfe. Vorzugsweise sind für diese Sensoren fotoelektrische Um-wandlerelemente vorgesehen, die möglichst geringe Größe haben und dicht mit ge-ringer Teilung angeordnet sind. Andererseits sind andere Zeilensensoren 108c und 108d zum Zwecke der Ermittlung des Bildversatzes vorgesehen. Deren fotoelektri-sche Umwandlerelemente müssen keine derartig kleinen Abmessungen wie im Fall der Zeilensensoren 108c und 108d aufweisen. Ferner muß bei diesem spezifischen Ausführungsbeispiel die Länge der Zeilensensoren 108a und 108b nicht gleich derje-nigen der anderen Zeilensensoren 108c und 108d sein. Jeder der letztgenannte Zei-lensensoren, der zur Ermittlung des Bildversatzes dient, erfordert eine relativ lange Reihe von Elementen, um einen Zustand großer Unschärfe zu ermitteln. Die Zeilen-sensoren 108a und 108b, die zur Ermittlung der Bildschärfe dienen, erfordern jedoch keine derartig lange Anreihung.

Eine solche Anordnung von Zeilensensoren 108a bis 108d ist in Fig. 13(a) gezeigt. Die in gestrichelten Linien dargestellten Blöcke Aa - Ad, die die Zeilensensoren 108a bis 108d umfassen, stellen Bilder dar, die auf dem Träger 108 durch das zweite ab-bildende optische System erzeugt sind. Bei diesem Beispiel vermitteln die Zeilensen-soren 108a und 108b die Bildschärfe und die Zeilensensoren 108c und 108d den Bildversatz.

Bei diesem spezifischen Ausführungsbeispiel sind die auf den Zeilensensoren 108a und 108b erzeugten Lichtbilder, wie bereits erwähnt, aufgrund der Verwendung der Einrichtung 106 zur optischen Weglängenunterscheidung verschwommen, selbst wenn das Objektiv 101 ein Bild in der vorge- schriebenen Bildebene korrekt erzeugt. Diese verschwommenen Zustände der auf den Zeilensensoren 108a und 108b erzeugten Lichtbilder führen zu einem geringen Versatz der Bilder nach links und rechts. Beim Bildschärfeermittlungsverfahren ge-mäß dem Stand der Technik kann die Schärfeermittlungsvorrichtung keine genügen-de Leistung aufweisen, wenn die Lichtverteilung auf dem gleichen Abschnitt eines zu fotografierenden Objekts nicht von zwei Zeilensensoren empfangen wird. Bei diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel hingegen ist das Maß des Versatzes, der aus dem verschwommenen Bild resultiert, aus der unterschiedlichen optischen Weg-länge und dem Einfallswinkel des Mittelstrahls der zu den Zeilensensoren kommen-den Lichtbündel zuvor berechenbar. Folglich ist die Länge der Zeilensensoren 108a und 108b in ihrer Längsrichtung so bestimmt, daß sie nur das Licht gemeinsamer Be-reiche der verschobenen Lichtbilder empfangen. Bei einer möglichen Alternativanord-nung wählt die Vorrichtung aus den Ausgangssignalen der Zeilensensoren 108a und 108b nur die Signale aus, die den gemeinsamen Bereichen entsprechen und gibt diese Signale an einen Signalverarbeitungsschaltkreis der Vorrichtung zur Schärfeer-mittlung weiter.

Dieses Ausführungsbeispiel ist nicht auf die Anordnung der Zeilensensoren 108a bis 108d, die in Fig. 13(a) dargestellt ist, beschränkt. Diese Anordnung kann durch eine derartige gemäß Fig. 13(b) ersetzt sein. In diesem Fall sind die den Bildversatz ermit-telnden Zeilensensoren 108c und 108d an den äußeren Seiten angeordnet und die die Bildschärfe ermittelnden Zeilensensoren 108a und 108b an den inneren Seiten. Bei einer derartigen Anordnung ist der Keilwinkel der Ablenkprismas 105a und 105b der Strahlteilereinrichtung 105 gemäß Fig. 10 kleiner, während derjenige der anderen ablenkenden Prismas 105c und 105d größer ist. In jedem Fall sind die Zeilensensoren 108a bis 108d vorzugsweise symmetrisch über und unter der op-tischen Achse des zweiten abbildenden optischen Systems angeordnet, da durch ei-ne derartig symmetrische Anordnung der Ausgleich der optischen Qualität der beiden zu vergleichenden Bilder verbessert werden kann.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 14 dargestellt. Dieses unter-scheidet sich vom vorangehenden vierten Ausführungsbeispiel bezüglich der Anord-nung einer Strahlteilereinrichtung 115, einer die optische Weglänge unterscheiden-den Einrichtung 116, einer zweiten abbildenden Linse 117 und eines Sensorträger 118. Die Strahlteilereinrichtung 115 besteht in diesem Fall aus einem flachen trans-parenten Teil 115a und einem kleinen Prismateil 115b, wie in einer vergrößerten An-sicht gemäß Fig. 15 gezeigt ist. Die die optische Weglänge unterscheidende Einrich-tung 116 besteht aus einem flachen Plattenteil 116a, das eine dem linken Bereich des erwähnten durchsichtigen Teils 115a entsprechende erste Dicke hat, aus einem flachen Plattenteil 116b, das eine dem kleinen Prismateil 115b entsprechende zweite Dicke hat, und aus einem weiteren flachen Plattenteil 116c, das eine dem rechten Bereich des Teils 115a entsprechende dritte Dicke hat, wie auch in Fig. 15 gezeigt ist. Die zweite abbildende Linse 117 hat einen geradlinigen Grenzbereich und be-steht aus einem Linsen-paar 117a und 117b. Die optischen Achsen dieser Linsen 117a und 117b weichen symmetrisch von derjenigen des Fotoobjektivs 111 ab. Ein durch die linke Seite der Strahlteilereinrichtung 115 gehendes Lichtbündel wird durch die Linse 117 abgebildet. Ein anderes durch die rechte Seite der Strahlteilereinrich-tung gehendes Lichtbündel wird durch die andere Linse 117b abgebildet. Diese Lichtbündel bilden dann Lichtbilder auf verschiedenen Zeilensensoren ab. Folglich sind beim fünften Ausführungsbeispiel die Linsen 117a und 117b so angeordnet, daß sie ebenfalls eine Strahlteilerwirkung ausführen. Da die Strahlteilereinrichtung derartig verschieden zum vierten Ausfüh-rungsbeispiel angeordnet ist, sind die Zeilensensoren 118a bis 118d ebenfalls auf verschiedene Art und Weise angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Bilder infolge von Lichtbündeln von inneren Seiten der Pupille des Objektivs 111 auf die den Versatz erfassenden Zeilensensoren 118c und 118d geworfen, während Lichtbündel von den äußeren Seiten der Pupille auf die die Bildschärfe erfassenden Zeilensensoren 118a und 118b gerichtet sind. Die Dicke des flachen Plattenteils 116b der Einrichtung 116 zur optischen Weglängenunterscheidung ist folgender-maßen festgesetzt: das Bild innerhalb der Gesichtsfeldöffnung 112a wird korrekt auf die Zeilensensoren 118c und 118d zur Versatzermittlung abgebildet, wenn das Ob-jektiv scharf eingestellt ist. Die Dicke des flachen Plattenteils 116c bzw. 116a ist so bestimmt, daß ihre optischen Weglängen kürzer bzw. länger als diejenige des fla-chen Plattenteils 116b sind. Deshalb arbeitet die Einrichtung 116 in der gleichen Art und Weise wie beim vierten Ausführungsbeispiel, trotz dem Unterschied in der bauli-chen Anordnung. Ferner müssen die Strahlteilereinrichtung 115 und die Einrichtung 116 nicht aus getrennten Bauteilen bestehen, sondern können in einem einheitlichen Körper angeordnet sein.

Wie im vorstehenden beschrieben, ermittelt die erfindungsgemäße Schärfeermitt-lungsvorrichtung einen Bildversatz, indem sie Lichtbündelabschnitte verwendet, die innerhalb des vom Fotoobjektiv ausgesandten Lichtbündels relativ dicht an der opti-schen Achse liegen. Deshalb ist der Versatz von Bildern auf den Zeilensensoren ge-ring, selbst wenn das Objektiv in relativ großem Ausmaß unscharf eingestellt ist. Die erfindunsgemäße Vorrichtung kann Richtung und Betrag der Bewegung des Objek-tivs genau ermitteln. Wenn das Objektiv nahe an den Scharfeinstellzustand herankommt, bestimmt die Vorrich-tung den Schärfezustand mit einem hohen Maß an Genauigkeit, indem die Bildschär-fe ermittelt wird. Bei der Erfindung sind die Vorteile die aus einer Ermittlung des Bild-versatzes resultieren, und diejenigen, die aus der Ermittlung der Bildschärfe resultie-ren, vereint, wobei ein einfacher struktureller Aufbau erreicht ist.

Offenbart ist eine Schärfeermittlungsvorrichtung, bei der ein auf einer vorbestimmten Bildebene eines Fotoobjektivs erzeugtes Objektbild nochmals durch ein zweites ab-bildendes optisches System hinter dieser Bildebene in zwei nicht übereinander lie-gende Objektbilder abgebildet wird, die auf Lichtbündelabschnitten basieren, die rela-tiv zur optischen Achse des Fotoobjektivs symmetrisch aufgeteilt sind; an den Stel-len, an denen diese Objektbilder durch das zweite optische System nochmals abge-bildet sind, sind jeweils lichtempfindliche Elemente angeordnet; ein Schärfezustand des Fotoobjektivs wird ermittelt, indem die relative Ortsbeziehung dieser nochmals abgebildeten Objektbilder mittels dieser lichtempfindlichen Elemente erfaßt wird. Die Schärfeermittlungsvorrichtung umfaßt eine Strahlteilereinrichtung, die im zweiten op-tischen System angeordnet ist, und ein von der Austrittspupille des Fotoobjektivs kommendes Lichtbündel in einen mittleren Abschnitt und einen Randabschnitt auf-teilt. Durch diese Anordnung kann mittels des zweiten optischen Systems ein Objekt-bild, das entsprechend der sich ändernden Blendenzahl der Austrittspupille des Foto-objektivs erforderlich ist, oder ein Objektbild, das gleichzeitige Verwendung eines weiteren Ermittlungsverfahrens bei dieser Vorrichtung zuläßt, erhalten werden.

Claims (7)

1. Schärfeermittlungsvorrichtung mit einem hinter der vorgeschriebenen Bildebene eines Objektivs angeordneten zweiten abbildenden optischen System zur nochmali-gen Abbildung eines auf dieser Bildebene erzeugten Objektbildes in mehrere zweite Bilder des Objekts auf der Grundlage aufgeteilter Lichtströme bzw. Lichtbündel, die durch relativ zur optischen Achse des Objektivs symmetrische Aufteilung eines Licht-bündel vom Objektiv erhalten sind, und mit an Stellen angeordneten lichtempfindli-chen Elementen, an denen die zweiten Bilder durch das zweite optische System nochmals abgebildet werden, wobei die relative Ortsbeziehung der durch die lichtem-pfindlichen Elemente erfaßten zweiten Bilder zur Ermittlung eines Schärfezustandes des Objektivs herangezogen wird, gekennzeichnet durch eine Strahlteilereinrichtung (34b, 65b, 84b, 105c, 105d, 115b), die das Lichtbündel aus dem Objektiv (30, 61, 80, 101, 111) in einen Lichtbündelabschnitt aus der Nähe der optischen Achse (L) des Objektivs und in einen Lichtbündelabschnitt aus den äußeren Teilen des Objektivs aufteilt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlteilereinrich-tung (34b, 65b, 84b, 105c, 105d, 115b) das Lichtbündel aufteilt, indem der Lichtbün-delabschnitt aus der Nähe der optischen Achse (L) des Objektivs (30, 61, 80, 101, 111) abgelenkt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahltei-lereinrichtung (34b, 65b, 84b, 105c, 105d, 115b) durch Keilprismas gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlteilereinrichtung (34b, 65b, 84b, 105c, 105d, 115b) aus zwei Keilprismas zu-sammengesetzt ist und zur symmetrischen Aufteilung des Lichtbündels aus dem Objektiv (31, 101) relativ zur optischen Achse (L) dient.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ei-ne Feldlinse (32, 63, 82, 103, 113) die die Strahlteilereinrichtung (34b, 65b, 84b, 105c, 105d, 115b) in die Nähe der Austrittpupille des Objektivs (30, 61, 80, 101, 111) abbildet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die optische Weglänge unterscheidende Einrichtung (106, 116), die einen ersten Bereich (106b, 116b) um-faßt, der das Lichtbündel aus der Nähe der optischen Achse (L) des Objektivs (101, 111) hindurchläßt, sowie einen zweiten Bereich (106a, 116a, 116c), der das Licht-bündel aus den äußeren Teilen des Objektivs hindurchläßt, wobei sich dieser erste und zweite Bereich in der optische Dicke voneinander unterscheiden und der zweite Bereich so angeordnet ist, daß er bei relativ zur optischen Achse symmetrischer Un-terteilung verschiedene optische Dicke hat, und durch lichtempfindliche Elemente (108a, 108b, 118a, 118b), die den verschwommenen Zustand des durch den zweiten Bereich der die optische Weglänge unterscheidenden Einrichtung gehenden Licht-bündels nochmals abgebildeten Objektbildes erfassen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Dicke des ersten Bereichs (106b, 116b) der die optische Weglänge unterscheidenden Ein-richtung (106, 116) zu einem Mittelwert aus den optischen Dicken der unterteilten Ab-schnitte ihres zweiten Bereichs (106a, 116a, 116c) gesetzt ist.