DE3422852C3

DE3422852C3 - Fokussiervorrichtung einer Kamera

Info

Publication number: DE3422852C3
Application number: DE3422852A
Authority: DE
Inventors: Isamu Hirai
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1983-06-22
Filing date: 1984-06-20
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2004-06-21
Also published as: JPS604912A; DE3422852C2; US4571047A; DE3422852A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fokussiervorrichtung einer Kamera gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Druckschrift JP 57-210326 entsprechend der nachveröffentlichten Patentschrift US 4 473 387 ist eine Fokussiervorrichtung bekannt, bei welcher Korrekturwerte, die sich aus den Abweichungen der Aberrationskurven von Objektiven für sichtbares Licht und IR-Strahlung ergeben, in einem kameraseitigen Speicher einer Korrektureinrichtung der Kamera abgespeichert und bei Ansetzen des jeweiligen Wechselobjektivs an die Kamera aus diesem Speicher ausgelesen werden. Dabei werden Daten über relative Öffnung und Brennweite des Objektivs mechanisch an die kameraseitige Korrektureinrichtung übertragen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Fokussiervorrichtung so weiterzuentwickeln, daß bei einer Kamera mit Wechselobjektiven bei Verwendung von Umgebungslicht und IR-Licht in relativ einfacher Weise die Möglichkeit eines exakten Fokussierens des jeweiligen Wechselobjektivs besteht und die Auswahl unter verschiedenen Wechselobjektiven für die Verwendung mit der Kamera möglichst wenig beschränkt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß dieser Lösung wird ein Korrektursignal für die chromatische Aberration entsprechend einen chromatischen Aberrationswert im Infrarotbereich geschaffen, und zwar für jedes Wechselobjektiv, so daß eine chromatische Aberrationskorrektur automatisch nach dem Ersetzen des Wechselobjektivs durchgeführt wird. Dadurch ist es möglich, sowohl bei der Verwendung von Umgebungslicht als auch bei der Verwendung von IR-Licht ein gleich gutes Fokussieren zu erreichen, wenn beide Lichtstrahlenbündel durch ein und dasselbe Objektiv gerichtet werden.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungs beispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer einäugigen Spiegelreflex kamera mit einer Fokussiervorrichtung,

Fig. 2 ein Diagramm zur Beschreibung der Fokussierkorrektur, die Kontrastsignale ausnutzt, die mit Hilfe eines Infrarotstrahles erzielt werden,

Fig. 3 ein Diagramm mit der Darstellung eines chromatischen Aberrationswertes auf der Achse einer Linse,

Fig. 4 ein Blockdiagramm mit der Darstellung einer Fokussiervorrichtung,

Fig. 5 ein Beispiel eines bei der Vorrichtung gemäß Fig. 4 verwende ten Signal-Behandlungsabschnittes,

Fig. 6 ein Beispiel eines Vergleichskreises in Fig. 5,

Fig. 7 ein Beispiel eines beim Signal-Behandlungsabschnitt der Fig. 5 verwendeten, integrierten Kreises,

Fig. 8 ein Beispiel eines bei der Brennpunkterfassungs vorrichtung der Fig. 4 verwendeten, fotoelektri schen Umwandlungsabschnittes und

Fig. 9 ein Beispiel eines Abschnitts zum Erfassen des chromatischen Aberrations-Korrekturwertes, verwendet bei der Fokussiervorrichtung der Fig. 4.

Ein von einer Infrarotstrahlen-Abgabediode 1 abgegebener Infrarotstrahl wird von einem Objekt 2 reflektiert und verläuft durch ein fotografisches Objektiv 3 und einen halbverspiegelten Spiegel 4. Der so geführte Infrarotstrahl wird durch einen zweiten Spiegel 5 nach unten reflektiert und gelangt durch ein das sichtbare Licht blockierendes Filter 6 zu einem optischen Element, welches aus Glas blöcken 7, 8 und 9 zusammengesetzt ist. Der einfallende Lichtstrahl wird durch einen halbverspiegelten Spiegel 10 in zwei Teile aufgeteilt. Einer der beiden Teile gelangt geradlinig in einem A-Sensor 11. Der andere Teil gelangt zu einem B-Sensor 13, nachdem er durch den halbverspiegelten Spiegel 10 und einen Spiegel 12 reflektiert wurde. Das das sichtbare Licht blockierende Filter 6 kann wahlweise durch ein den Infrarotstrahl blockierendes Filter 14 er setzt werden.

Bei einem Fokussiersystem, welches bei der vorgennanten Ausführungsform verwendet wird, wird das Fokussieren ausgeführt, indem Veränderungen des Kontrastes des Objektbildes ausgenutzt werden. Dies be deutet, daß das Fokussiersystem auf der Tatsache basiert, daß das von dem Objektiv abgebildete Bild eines Objektes einen maximalen Kontrast ergibt, wenn das Objektiv auf das Objekt fokussiert ist. Hiernach wird Bezug genommen auf ein Fokussiersystem in Form eines "Kontrast erfassungssystems".

Beim Kontrasterfassungssystem setzt sich jeder der Sensoren 11 und 13 in Fig. 1 aus einer Reihe von kleinen Sensor elementen zusammen. Der Unterschied des Ausgangs zwischen den Elementen entspricht dem Kontrastwert und ist ein Maximum, wenn die richtig fokussierte Stellung des Objek tivs erreicht wurde. Der A-Sensor 11 und der B-Sensor 13 sind auf entgegengesetzten Seiten einer Soll-Fokusebene angeordnet und befinden sich im gleichen Abstand von der Soll-Fokusebene.

Fig. 2 zeigt Kontrastsignale, welche der A-Sensor 11 und der B-Sensor 13 bei der Verwendung eines Infrarotstrahles erzeugen, die Kontrastsignale, welche der A-Sensor 11 und B-Sensor 13 erzeugen, wenn ein sicht barer Strahl verwendet wird, und ein hinsichtlich der chromatischen Aberration korrigiertes Kontrastsignal, welches dadurch erhalten wird, daß am Infrarotsignal eine Korrektur der chromatischen Aberration erfolgt. Ins besondere bezeichnet in Fig. 2 Ac 1 ein Kontrastsignal, welches der A-Sensor 11 bei Verwendung eines Infrarot strahles erzeugt. Bc 1 bezeichnet ein Kontrastsignal, welches der B-Sensor 13 bei Verwendung eines Infrarot strahles erzeugt. Auf der horizontalen Achse ist die Position Q1 entsprechend dem Überschneidungspunkt P1 (Ac1 = Bc1) die fokussierte Position für den Infrarot strahl. Weiterhin bezeichnet in Fig. 2 Ac2 ein Kontrast signal, welches der A-Sensor 11 unter Verwendung eines sichtbaren Strahles erzeugt. Bc2 bezeichnet ein Kontrast signal, welches der B-Sensor 13 bei Verwendung eines sichtbaren Strahles erzeugt. Auf der horizontalen Achse ist die Position Q2 entsprechend dem Überkreuzungspunkt P2 der Kontrastsignalkurven Ac2 und Bc2 die fokussierte Position für den sichtbaren Strahl. Der Unterschied α₁ zwischen der fokussierten Position für den Infrarotstrahl und die fokussierte Position für das sichtbare Licht ist ein Korrekturwert für die chromatische Aberration.

Für ein Verständnis des Korrekturwertes α₁ für die chromatische Aberration zeigt Fig. 3 ein Beispiel einer chromatischen Aberrationskurve eines Objektivs. Insbesondere zeigt Fig. 3 einen chromatischen Aberrations wert α₂ für einen abgegebenen Infrarotbereich β. Der chro matische Aberrationswert α₂ ist dem Korrekturwert α₁ für die chromatische Aberration in Fig. 2 äquivalent.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 2 fällt die fokussierte Position für den Infrarotstrahl nicht mit der fokussierten Position des sichtbaren Lichts zusammen. Beim Erzielen der fokussierten Position des sichtbaren Lichtes unter Verwendung des Infrarotstrahles wird das Kontrastsignal Ac1, welches der A-Sensor 11 unter Verwendung des Infrarot strahles erzeugt, mit einem Korrekturfaktor C für die chromatische Aberration multipliziert, welcher so bestimmt wird, daß die Position eines Punktes P3, wo ein hinsicht lich der chromatischen Aberration korrigiertes Kontrast signal Ac3 (wo Ac3 = Ac1 × C) gleich dem Kontrastsignal Bc1 ist, welches der B-Sensor unter Verwendung des Infrarotstrahles erzeugt, mit der fokussierten Position Q2 des sichtbaren Strahles zusammenfällt. Dies bedeutet, daß es durch Ac3 = Bc1 möglich ist, die fokussierte Position des sichtbaren Strahles unter Verwendung des Infrarotstrahles zu erfassen. Der Korrekturfaktor C für die chromatische Aberration ist eine dem Wechselobjektiv inhärente Konstante, welche aus dem chromatischen Aberra tionswert α₂ erzielt wird. Es ist schwierig, den Korrek turfaktor C für die chromatische Aberration vom Inneren der Kamera her zu erhalten. Es ist bevorzugt, den Faktor C wechselobjektivseitig zu ermitteln.

In Fig. 4 ist ein Signal-Behandlungsabschnitt 15 mit einem Erfassungssektor für den chromatischen Aberrations- Korrekturwert zum Erfassen eines chromatischen Aberrations- Korrektursignals vom Objektiv und einem Display-Antriebs abschnitt 17 verbunden. Das Kontrastsignal vom A-Sensor 11 in Fig. 1 wird mit dem chromatischen Aberrations-Korrektur wert für den Infrarotstrahl durch das Ausgangssignal des Detektionsabschnittes 16 für den chromatischen Aberrations- Korrekturwert korrgiert. Der korrigierte Wert wird zum Display-Antriebsabschnitt 17 übertragen, so daß die An zeige und der Antrieb des Objektivs auf herkömmliche Weise gesteuert wird. Ein fotoelektrischer Umwandlungs abschnitt 18, welcher die Lichtemission der Infrarot- Leuchtdiode steuern kann, ist mit dem Detektionsabschnitt 16 für den chroma tischen Aberrations-Korrekturwert und einem Filterwechsel abschnitt 19 verbunden, damit das chromatische Aberrations- Korrektursignal erfaßt wird und das Infrarotstrahl-Blockier filter 14 und das Blockierfilter für den sichtbaren Strahl geschaltet wird.

Wenn das Objekt vom Sensor als zu hell befunden wird, so wird der herkömmliche Fokussier vorgang unter Verwendung eines sichtbaren Strahles durch geführt, bei dem das Infrarot-Blockierfilter 14 verwendet wird. Dabei wird die Infrarot-Leuchtdiode nicht betätigt und es wird kein Korrektursignal für die chromatische Aberration erfaßt. Wenn das Objekt als zu dunkel befunden wird, so gibt die Infrarot-Leucht diode Licht ab, das Korrektursignal für die chromatische Aberration wird vom Objektiv erfaßt und der Filterwechsel abschnitt 19 wird dahingehend betätigt, den sichtbaren Strahl blockierende Filter 6 in Position zu bewegen.

Ein Beispiel eines Signal-Behandlungsabschnittes 15 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Ausgänge der Sensorelemente 11 und 13 (in Fig. 1 ebenso dargestellt) gelangen durch Übertragungsgatter 20 zu Schieberregistern 21, wo sie sukzessive in Erwiderung von Taktimpulsen, welche von einem Taktimpulsgenerator 22 erzeugt werden, nach rechts verschoben werden. Die Anzahl der Elemente jedes Schieberregisters 21 ist um eins größer als die Anzahl der Sensorelemente in jeder Sensorelementenreihe. Jedes Schieberregister hat Abnahmepunkte, um gleichzeitig das Signal des letzten Sensorelemen tes und das vorhergehende Signal abzugeben, wodurch die Ausgänge von zwei benachbarten Sensorelementen gleichzeitig einem Vergleichskreis 23 zugeführt werden.

Ein Beispiel des Vergleichskreises 23 ist in Fig. 6 dar gestellt. Beim Vergleichskreis 23 gibt ein Operations verstärker OP1 den Unterschied zwischen den durch die Widerstände R6 an diesen angelegten Signalen ab. Ein Kreis, welcher sich aus Operationsverstärkern OP2 und OP3, Dioden D1 und D2, Widerständen R1, R2, R3 und R4 und einem Widerstand R5 oder R8 (Fig. 9) zusammensetzt, der zwischen zwei Anschlüssen 28 und 29 vorgesehen ist, erzeugt ein Signal, welches den absoluten Wert des Differentialsignals repräsentiert. Dies bedeutet, daß der Vergleichskreis den absoluten Wert der beiden Eingangssignale liefert. Der Verstärkungsfaktor dieses Kreises hängt von der Stärke des Widerstandes ab, welcher zwischen den Anschlüssen 28 und 29 angeschlossen ist. Beim Vergleichskreis 23 im unteren Teil der Fig. 5 ist ein Widerstand R8 mit einem konstanten Widerstandswert jederzeit zwischen den An schlüssen 28 und 29 angeschlossen. Beim Vergleichskreis 23 im oberen Teil der Fig. 5 ist der Widerstand R5 zwischen den Anschlüssen angeschlossen, wenn der Erfassungs- oder Detektionsabschnitt für den chromatischen Aberrations- Korrekturwert den Infrarotstrahl verwendet, bestimmt durch das Signal des fotoelektrischen Umwandlungsabschnittes. Wenn der sichtbare Strahl verwendet wird, ist der Widerstand R8 dazwischen angeschlossen. Für den Fall, daß der Infra rotstrahl verwendet wird, entspricht das Verhältnis des Verstärkungsfaktors auf der Seite der Lichtdetektions elementenreihe 11, welcher durch den Widerstand R5 definiert wird, zum Verstärkungsfaktor auf der Seite der Sensorelementenreihe, welcher durch den Widerstand R8 definiert wird, dem oben beschriebenen Korrekturfaktor C.

Jeder Vergleichskreis 23 gibt ein Absolutwert-Differenz signal ab, welches durch einen Integrationskreis 24 in einen Kontrastausgang integriert wird. Ein Beispiel des Integrationskreises 24 ist in Fig. 7 dargestellt. In Fig. 7 bezeichnet OP4 einen Operationsverstärker; CO einen Konden sator und TG ein Übertragungsgatter, welches zum Kurz schließen des Kondensators CO verwendet wird.

Nun wieder zurück zu Fig. 5. Das Bezugszeichen 25 bezeich net einen Rückstellkreis für den Integrationskreis 24. Dieser Rückstellkreis ist dahingehend tätig, die Kontrast ausgänge für jeden Abtastvorgang zurückzustellen. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet einen Antriebskreis für die Übertragungsgatter 20. Die beiden Kontrastausgänge werden mit einem Differentialverstärker 27 verglichen, aus dessen Ausgang verschiedene Fokussierkonditionen, wie das Zu- Weit-Vorne-Fokussieren, das richtige Fokussieren und Zu- Weit-Hinten-Fokussieren festgestellt werden können.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel des fotoelektrischen Umwand lungsabschnittes 18. Der Abschnitt 18, welcher die Wider stände R10, R11 und R12, einen Operationsverstärker OP5 und einen Komparator COM umfaßt, sieht einen Hochniveau ausgang oder einen Niedrigniveauausgang entsprechend der Menge des empfangenen Lichtes vor. Der Ausgang des Komparators COM wird verstärkt, um den Betrieb der Infrarotleuchtdiode, den Betrieb des Detektionsabschnittes 16 für den chromatischen Aberrations-Korrekturwert und den Schaltbetrieb des Filterwechselabschnittes 19 zu steuern. Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist der Sensor zusätzlich zum A-Sensor 11 und dem B-Sensor 13 vorgesehen, welche für die Brennpunkterfassung verwendet werden. Jedoch kann er als A-Sensor oder B-Sensor verwendet werden.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel des Detektionsabschnittes 16 für den chromatischen Aberrations-Korrekturwert. Der Abschnitt 16 weist Anschlüsse 30 und 31 auf, die mit den Anschlüssen 28 und 29 des zuvor beschriebenen Vergleichs kreises 23 verbunden sind. Anschlüsse 32 und 33 eines Schalters RS sind am Ausgang des Komparators COM ange schlossen, um einen der Widerstände R5 und R8 auszuwählen. Der Widerstand R5, welcher einen Widerstandswert hat, der entsprechend dem Korrekturfaktor C für die chromatische Aberration definiert ist, ist auf der Seite des Wechsel objektivs vorgesehen, da dieser Korrekturwert dem Objektiv inhärent ist. Die Anschlüsse des Widerstandes R5 sind an jeweilige Signalübertragungsstifte 35 und 36 ange schlossen, welche von einem Objektivbefestigungsglied 34 isoliert sind. Entsprechend den Signalübertragungsstiften 35 und 36 sind Signalübertragungsstifte 38 und 39 auf einem Befestigungsglied 37 des Kamerakörpers vorgesehen und gegenüber dem Befestigungsglied 37 isoliert. Wenn dem entsprechend das Objektiv auf den Kamerakörper befestigt wird, so wird ein die chromatische Aberration korrgie render Kontrastausgang aufgrund des Verstärkungsfaktors auf der Seite der Sensorelementenreihe 11 erzielt, wenn die durch den fotoelektrischen Umwandlungsabschnit gemessene Objekthelligkeit sich auf einem niedrigen Niveau befindet. Dies bedeutet, daß die Fokussierung des sichtbaren Strahles unter Verwendung des Infrarotstrahles erzielbar ist.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Korrektursignal der chromatischen Aberration elektrisch durch die Signalübertragungsstifte übertragen. Jedoch kann das Korrektursignal für die chromatische Aberration wirksam ebenso als ein Digitalsignal übertragen werden, um die Genauigkeit zu verbessern.

Die zuvor beschriebene Fokussiervorrichtung verwendet ein Kontrastdetektionssystem. Jedoch kann bei einer Brennpunkterfassungsvorrichtung, die entsprechend einem sogenannten "Phasenunterschieds-Detektionssystem" auf der Basis der Tatsache arbeitet, daß der Betrag des Phasenunterschiedes zwischen zwei Signalwellenformen unabhängig von dem Betrag des Defokussierens ist, eine Infrarotstrahlen-Korrektur für die chromatische Aberra tion jedem Objektiv zugeführt werden, und zwar durch Anlegen des entsprechenden Korrektursignales von der Objektivseite. Dabei kann die Brennpunkterfassung unter Verwendung des Infrarotstrahles erzielt werden.

Es ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, daß das Fokussieren mit sichtbarem Licht erfolgt, wenn ein Objekt mit großer Helligkeit vorliegt. Wenn die Helligkeit des Objekts gering ist, wird ein Infrarotstrahl verwendet, und das Fokussieren mittels der chromatischen Aberrations korrektur durchgeführt.

Claims

1. Fokussiervorrichtung einer Kamera, mit mindestens zwei Sensoren zum Empfangen eines sichtbaren Umgebungslichtbündels oder Infrarot (IR)-Entfernungsmeß-Strahlenbündels durch ein und dasselbe Objektiv, gekennzeichnet durch die Anordnung der Sensoren (11, 13) im Strahlengang hinter dem als Wechselobjektiv (3) ausgebildeten Aufnahmeobjektiv der Kamera, durch den Sensoren nachgeschaltete Komparatoren (23) und durch eine elektronische Korrektureinrichtung (16) für das Korrigieren des Fokussiersignals für das IR-Strahlenbündel entsprechend der chromatischen Abberration des Wechselobjektivs für das Umgebungslicht-Strahlenbündel und der für das IR-Lichtstrahlenbündel, so daß das Signal (Q1) für die Fokuslage des IR-Strahlenbündels mit dem (Q2) des Umgebungslicht-Strahlenbündels zusammenfällt, wobei ein dem Wechselobjektiv (3) inhärentes Korrektursignal an die Korrektureinrichtung (16) im Kamerakörper (37) elektrisch übertragbar ist, wobei die Korrektureinrichtung (16) eine Einrichtung zum Verändern eines Verstärkungsfaktors eines der Komparatoren in Erwiderung auf die Auswahl des IR-Strahlenbündels oder des Umgebungslicht-Strahlenbündels umfaßt.

2. Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein das IR-Licht blockierendes Filter (14) und wahlweise ein das Umgebungslicht blockierendes Filter (6) in den optischen Weg bringbar ist.

3. Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Erzeugen des Fokussiersignals umfaßt:
eine erste und zweite Sensorelementenreihe (11, 13), die hinsichtlich einer Soll-Fokusebene symmetrisch und im gleichen Abstand zur Soll-Fokusebene angeordnet sind; erste und zweite Komparatoren (23); eine Einrichtung zum sukzessiven Anlegen von Ausgangssignalen von Paaren von benachbarten Elementen der ersten und zweiten Reihe an den ersten bzw. zweiten Komparator; erste und zweite Integrationsmittel (24) zum Integrieren der Ausgänge des ersten bzw. zweiten Komparators und einen Differentialverstärker (27) zum Erzeugen eines einen Unterschied zwischen den Ausgängen des ersten und zweiten Integrators repräsentierendes Signal als Brennpunkterfassungssignal.

4. Fokussiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor der Komparatoren (23) beim Umgebungslicht-Strahlenbündel gleich ist und ungleich ist beim Infrarotlicht-Strahlenbündel.

5. Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung einen Widerstand (R5) umfaßt, der auf der Seite des Objektivs (34) befestigt ist, sowie einen ersten Satz von Kontakten (35, 36) auf dem Objektiv (34), die mit dem vorgenannten Widerstand (R5) verbunden sind, und einen zweiten Satz von Kontakten (38, 39), die auf dem Kamerakörper (37) angebracht sind und mit dem ersten Satz von Kontakten zusammenwirken, wenn das Objektiv auf dem Kamerakörper befestigt ist.