DE3432389C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Scharf­ einstelleinrichtung für eine Videokamera, mit einem ein fokussierbares Linsenglied aufweisenden photographischen Objektiv, einem Motor zum Antrieb des fokussierbaren Lin­ senglieds, einer Wandlerschaltung zur Umsetzung des vom Objektiv abgebildeten optischen Bildes in ein Videosignal, einer aktiven Entfernungsmeßeinrichtung und einer passiven Entfernungsmeßeinrichtung.

Aus der DE-OS 29 33 077 ist eine automatische Scharfein­ stelleinrichtung dieser Art für ein fokussierbares Objek­ tiv bekannt, bei der in Abhängigkeit vom Kontrast eines auf einer photoelektrischen Wandlereinrichtung abgebilde­ ten Objektbildes ein Fokussiersignal zur Objektivverstel­ lung erzeugt wird. Das von der photoelektrischen Wandler­ einrichtung erzeugte Fokussiersignal wird ferner einer Auswerteeinrichtung zugeführt, die bei unzureichendem Kon­ trast des Objektbildes ein Ausgangssignal erzeugt, mit dessen Hilfe eine Projektionseinrichtung angesteuert wird, die das Objekt zur Kontrastverbesserung des Objektbildes mit Entfernungsmeßlicht beaufschlagt.

Die automatische Scharfeinstellung erfolgt somit rein bildkontrastabhängig mit Hilfe einer einzigen photoelek­ trischen Wandlereinrichtung, die entsprechend der Steue­ rung durch die Auswerteeinrichtung entweder im Rahmen einer umgebungslichtabhängigen passiven Entfernungsmessung oder im Rahmen einer vom reflektierten Entfernungsmeßlicht abhängigen aktiven Entfernungsmessung betrieben wird. Hierbei wird zunächst mit der passiven umgebungslichtab­ hängigen Entfernungsmessung begonnen und erst bei Fest­ stellung eines zur Scharfeinstellungsermittlung unzurei­ chenden Objektbildkontrasts auf die aktive Entfernungsmes­ sung übergegangen. Allerdings ist hierbei zu berücksichti­ gen, daß der Entfernungsmeßbereich bei aktiver Entfer­ nungsmessung im Prinzip nur ca. 10 m beträgt, da bei größeren Objektentfernungen das Reflexionslicht zu schwach wird und keine korrekte Entfernungsmessung mehr zuläßt. Eine solche bildkontrastabhängige Entfernungsmessung er­ möglicht daher nur eine unvollkommene Ausnutzung der Vor­ teile einer sowohl passiven als auch aktiven Entfernungs­ messung, da z. B. bei einem kontrastarmen Objekt in größe­ rer Entfernung auch bei Einsatz einer aktiven kontrastab­ hängigen Entfernungsmessung kein brauchbares Meßergebnis mehr erhalten werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine auto­ matische Scharfeinstelleinrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß durch zweckmäßigen Einsatz einer aktiven und passiven Entfernungsmessung eine exakte Scharfeinstellung erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aktive Entfernungsmeßeinrichtung ein erstes Objektentfer­ nungssignal in Abhängigkeit von der Empfangsposition von vom Objekt reflektiertem Infrarotlicht auf einer Lichtemp­ fangseinrichtung und die passive Entfernungsmeßeinrichtung ein dem Scharfeinstellzustand des fokussierbaren Linsen­ gliedes entsprechendes zweites Objektentfernungssignal aus dem Videosignal erzeugt, und daß eine zur Ermittlung der Stellung des fokussierbaren Linsengliedes vorgesehene De­ tektoreinrichtung mit einer Steuerschaltung in Wirkverbin­ dung steht, die

• - zu Beginn eines Scharfeinstellvorgangs die aktive Entfernungsmeßeinrichtung betätigt,
• - das von der aktiven Entfernungsmeßeinrichtung abge­ gebene erste Objektentfernungssignal und die von der Detektoreinrichtung ermittelte Stellung des fokus­ sierbaren Linsengliedes auswertet
• - und sodann unter Einbeziehung eines der Objekthel­ ligkeit entsprechenden Signals den Motor in Abhän­ gigkeit vom ersten oder vom zweiten Objektentfer­ nungssignal steuert.

Die aktive erste Entfernungsmeßeinrichtung wird somit unabhängig von der passiven, kontrastabhängig arbeitenden zweiten Entfernungsmeßeinrichtung betrieben und leitet die Objektentfernung von der Position eines vom Objekt auf ein spezielles Lichtempfangselement reflektierten Entfernungs­ meßlichtpunktes ab, so daß ein vom Objektbildkontrast völlig unabhängiger Entfernungsmeßwert gebildet wird.

Die Steuerung der Umschaltung zwischen aktiver und pas­ siver Entfernungsmessung erfolgt hierbei in direkter Ab­ hängigkeit von der Entfernungseinstellung des Objektivs unter Einbeziehung der jeweils ermittelten Objekthellig­ keit und damit ebenfalls unabhängig vom Objektbildkon­ trast. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, daß z. B. bei einer größeren Objektentfernung als 10 m ohnehin keine zuverlässige aktive Entfernungsmessung mehr möglich ist und demzufolge mit passiver Entfernungsmessung ge­ arbeitet werden sollte.

Auf diese Weise ist eine von bildkontrastabhängigen und damit mehr zufallsbedingten Kriterien wesentlich unabhän­ gigere und damit exaktere Scharfeinstellungssteuerung möglich.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie­ ben.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der automatischen Scharfeinstelleinrichtung für eine Videokamera,

Fig. 2(a) und 2(b) ein Ausführungsbeispiel einer Objektiv-Stel­ lungsermittlungsschaltung der automatischen Scharfeinstelleinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer aktiven Entfernungs­ meßeinrichtung der automatischen Scharfein­ stelleinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer passiven Entfernungs­ meßeinrichtung der automatischen Scharfein­ stelleinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 5(a) bis 5(e) Signalverläufe zur Veranschaulichung der Ar­ beitsweise der passiven Entfernungsmeßeinrich­ tung gemäß Fig. 4,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung der automatischen Scharfeinstelleinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 7 die Ablaufsteuerung der automatischen Scharf­ einstelleinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der aktiven Entfernungsmeßeinrichtung gemäß Fig. 3,

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungs­ beispiels der automatischen Scharfeinstellein­ richtung für eine Videokamera,

Fig. 10(a) eine Schnittansicht einer Brennweiten-Ermitt­ lungseinrichtung der automatischen Scharfein­ stelleinrichtung gemäß Fig. 9 und

Fig. 10(b) einen Längsschnitt der Brennweiten-Ermittlungs­ einrichtung gemäß Fig. 10(a).

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der automatischen Scharfeinstelleinrichtung für eine Videokamera. Ein Fotoobjektiv 1 ist in einem Entfernungseinstellring 2 gehalten. Das Foto­ objektiv 1 bzw. genauer gesagt das zur Scharfeinstel­ lung beitragende fokussierbare Linsenglied wird für eine axiale Bewe­ gung relativ zu einer stationären Fassung 5 durch einen ein Zahnrad 4 enthaltenden Elektromotor 3 angetrieben. Eine ein durch das Fotoobjektiv 1 gebildetes Objekt­ bild empfangende Bildaufnahmeröhre 6 erzeugt Videosignale, die einer nicht gezeigten Verarbeitungsschaltung zugeführt werden. Der Wert der Blendenöffnung der Bildaufnahmeröhre 6 wird über eine Objekthelligkeits-Meßschaltung 7 ermit­ telt, deren Ausgangssignal oder Helligkeitssignal EV einer als Ablaufsteuerein­ richtung ausgebildeten Steuerschaltung 8 zuge­ führt wird. Die Stellung des Fotoobjektivs 1 wird mit­ tels einer Stellungsermittlungsschaltung 9 ermittelt, deren Ausgangssignal ebenfalls der Steuerschaltung 8 zugeführt und in dieser mit dem Helligkeitssignal EV verknüpft wird. Der Ausgang der Steuerschaltung 8 ist zur Aktivierung entweder eines akti­ ven Entfernungsmessers 10 als erste Entfernungsmeß­ einrichtung, eines passiven Entfernungsmessers 11 als zweite Entfernungsmeßeinrichtung oder einer Festbrenn­ weiten-Einstelleinrichtung 12 verschaltet. Die Aus­ gänge des aktiven und passiven Entfernungsmessers 10 bzw. 11 und der Festbrennweiten-Einstelleinrichtung 12 sind zur Steuerung der Bewegung des Elektromotors 3 mit einer Motortreiberschaltung 13 verbunden. Der Steuerschaltung 8 wird wei­ terhin im Bedarfsfall ein Signal einer Zeitgeberein­ richtung 14 zugeführt, wobei der Betrieb der Steuerschaltung 8 unter Berück­ sichtigung des Anliegens bzw. Nichtvorhandenseins des Zeitgeber-Signals gesteuert wird.

Die Objekthelligkeits-Meßschaltung 7 erzeugt bei einer Objekthelligkeit oberhalb eines vorgegebenen Schwellen­ werts N ein logisches Signal mit dem Wert "0" und bei geringerer Objekthelligkeit ein logisches Signal des Werts "1". Das Helligkeitssignal kann von einer Schalt­ einrichtung erhalten werden, die beim Verkleinern oder Vergrößern der Blende unter bzw. über einen vorgege­ benen Blendenwert geöffnet bzw. geschlossen wird, wenn z. B. die Blendenlamellen oder eine Meßnadel in Wirkverbindung mit der Schalteinrich­ tung stehen.

Die Stellungsermittlungseinrichtung 9 erzeugt ein logi­ sches Signal des Pegels "0", wenn die Haltestellung bzw. Einstellung des Objektivs geringer als eine vor­ gegebene Entfernung ist, und ein logisches Signal des Pegels "1" bei größerer (entfernterer) Einstellung.

Somit werden der Steuerschaltung 8 Informationen sowohl von der Objekthellig­ keits-Meßschaltung 7 als auch von der Stellungsermitt­ lungsschaltung 9 zugeführt und als Ergebnis der inner­ halb der Steuerschaltung 8 stattfindenden Beurteilung entweder der aktive Ent­ fernungsmesser 10 oder der passive Entfernungsmesser 11 oder die Festbrennweiten-Einstelleinrichtung 12 zum Festhalten einer festen vorgegebenen Haltestel­ lung bzw. Entfernungseinstellung des photographischen Objektivs 1 ausgewählt. Aufgrund eines entsprechenden Befehls der Motortreiberschal­ tung 13 zum Ausgang bzw. in Abhängigkeit vom Ausgangs­ signal der ausgewählten Einrichtung stellt der Elektro­ motor 3 über das Zahnrad 4 die Stellung des Fotoobjektivs 1 derart ein, daß das Objekt­ bild auf der Bildempfangsfläche der Bildaufnahmeröhre 6 scharf abgebildet ist.

Auf diese Weise dienen die Helligkeitsinformation und die Objek­ tivstellungs- bzw. Objekteinstellungsinformation zur Beurteilung, ob die aktive oder die passive Entfernungsmeßeinrichtung zur Steuerung herangezogen werden sollen. Die Festbrennweiten-Einstelleinrichtung bzw. Fixfokus­ einrichtung 12, die zum Festhalten des Fotoobjek­ tivs 1 im Fixfokuszustand dient, kann im aktiven Ent­ fernungsmesser 10 enthalten sein.

Die Funktion der Zeitgebereinrichtung 14 besteht hier­ bei darin, einen nachstehend noch näher beschriebenen Nachteil zu vermeiden, der auftritt, wenn auf die pas­ sive Entfernungsmessung umgeschaltet und sodann ausschließ­ lich die passive Entfernungsmessung kontinuierlich durchgeführt wird. Dieser Nachteil wird vermieden, indem während des Betriebs des passiven Entfernungsmessers 11 der aktive Entfernungsmesser 10 mit einer vorgegebenen zeitlichen Periode angesteu­ ert wird. Weiterhin besitzt die Zeitgebereinrichtung 14 die Funktion der zeitlichen Abstimmung bei Umschal­ tung auf den aktiven Entfernungsmesser 10 bei Beendi­ gung des Betriebs der Fixfokus-Einrichtung 12.

Wie in Fig. 1 dargestellt, werden bei dem beschrie­ benen Ausführungsbeispiel der automatischen Scharf­ einstelleinrichtung, bei dem bei einem geringer ent­ fernten Objekt der aktive Entfernungsmesser 10 und bei einem weiter entfernten Objekt der passive Ent­ fernungsmesser 11 in Betrieb genommen werden, die Ob­ jektivstellungsinformation und weiterhin die der Blen­ deninformation entsprechende Objekthelligkeitsinfor­ mation ausgewertet. Hierbei wird in manchen Fällen bei weit entfernten Objekten keine Ent­ fernungsermittlung über den passiven Entfernungsmes­ ser 11 durchgeführt, sondern statt dessen das Objektiv 1 in einer vorbestimmten Stellung angehalten.

In der nachfolgenden Tabelle 1 sind mit den Objekt­ zustandskombinationen zusammenhängende Bereichsermitt­ lungs-Betriebsarten dargestellt. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel weist das Fotoobjektiv 1 "Fernbereichs- Stellungen" und "Nahbereichs-Stellungen" oder zwei Stellungsbereiche mit einer vorbestimmten Objektent­ fernung als zwischenliegende Grenze auf, die durch die Stel­ lungsermittlungsschaltung 9 in unterschiedlicher Wei­ se erfaßbar bzw. unterscheidbar sind. Weiterhin kann die Objekthelligkeits-Meßschaltung 7 bezüglich der Helligkeitsinformation unter Zugrundelegung eines vor­ bestimmten Blendenwerts als Grenzwert "helle Aufnahmeverhältnisse" von "dunklen Aufnahme­ verhältnissen" unterscheiden.

Tabelle 1

Wie in Tabelle 1 gezeigt, ist es bei einem weit ent­ fernten dunklen bzw. schwach beleuchteten Objekt, bei dem die Blende weit geöffnet ist und die hyper­ fokale Distanz f²/(δF) (f wird hierbei für den Fernaufnahmebereich als konstant unterstellt) die Reichweite des projizierten Lichts bzw. Lichtstrahls übersteigt, optimal, die Entfernungs­ messung im passiven Betrieb durchzuführen. Demgegen­ über steht beispielsweise für die vorstehend be­ schriebene Videokamera bei einem weit entfernten hel­ len Objekt, bei dem sich die Blende auf einen Wert unterhalb von F=6 einstellt, keine Notwendigkeit zum Arbeiten in der passiven Betriebsart, so daß das Objektiv 1 in eine Stellung gebracht werden kann, bei der der hyperfokale Abstand als Scharfeinstellentfer­ nung gewählt ist. Ist die Objektentfernung anderer­ seits geringer als die Grenzentfernung, so kann die Entfernungsmessung unabhängig vom jeweiligen Wert der Blendenöffnung im aktiven Betrieb erfolgen. Die Steuerschaltung 8 zum Steu­ ern dieses Betriebsablaufs kann als logische Schaltung ausgebildet sein. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel arbeitet die Steuerschaltung 8 jedoch unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Programmausrüstung.

Die Fig. 2(a) und 2(b) zeigen ein Ausführungsbeispiel der Stellungs­ ermittlungsschaltung 9 zum Ermitteln einer Objektiv­ stellungs-Information. Ein bewegbarer Kontakt 16 eines Zungenschalters 15 befindet sich in Anla­ ge mit einem Nockenabschnitt 17, der als Einheit am Außenumfang des das Fotoobjektiv 1 halten­ den Entfernungseinstellrings 2 angebracht ist, und gelangt mit einem feststehenden Kontakt 18 in Berüh­ rung. Bei der in Fig. 2(a) gezeigten Stellung ist der Schalter 15 geöffnet. Dreht sich der Entfernungsein­ stellring 2, wie dies in Fig. 2(b) gezeigt ist, drückt der Nockenabschnitt 17 den bewegbaren Kontakt 16 nach unten und schließt damit den Schalter 15. Diese beiden ermittelbaren Stellungen können als Bereich geringer Entfernungen bzw. Nahbereichs-Stellung (Fig. 2(a)) und als Bereich größerer Entfernungen bzw. Fernbe­ reichs-Stellung (Fig. 2(b)) bezeichnet werden. Als dem Schalt- bzw. Übergangspunkt zwischen diesen beiden Stellungen entsprechende Entfernung kann die durch den Lichtstrahl oder dergleichen be­ stimmte Grenzentfernung des aktiven Entfernungsmes­ sers 10 oder eine Entfernung in ungefähr diesem Bereich bzw. gemäß einer weiteren Ausgestal­ tung beispielsweise eine Grenzentfernung herangezogen werden, die durch den Nahpunkt bei Offenblende im Fern­ aufnahmebereich bestimmt ist.

In Fig. 3 ist ein Aus­ führungsbeispiel des aktiven Entfernungsmes­ sers 10 als erste Entfernungsmeßeinrichtung dar­ gestellt. Statt des gezeigten aktiven Entfernungsmes­ sers 10 kann allerdings auch ein akti­ ver Entfernungsmesser eines beliebigen anderen Typs verwendet werden.

Bei dem aktiven Entfernungsmesser 10 gemäß Fig. 3 steuert ein Mikroprozessor 20 in Abhängigkeit von einem Befehl der Steuerschaltung 8 eine Infrarot-Treiberschaltung 21 zur Abgabe pulsierter Lichtstrah­ len mit konstanter Periode, wobei eine Infrarot-Leucht­ diode 22 periodisch über ein Projektionsobjektiv 23 im nahen Infrarotbereich liegendes Licht in das Objekt­ feld abstrahlt. Die abgestrahlten Lichtstrahlen wer­ den durch ein Objekt S unregelmäßig reflektiert und erzeugen über eine Sammellinse 24 ein Bild auf einem Lichtempfangselement 25. Liegt hier­ bei der Mittelpunkt des durch die Lichtstrahlen auf dem Lichtempfangselement 25 erzeugten Bilds auf der Grenzlinie zwischen zwei Abschnitten 25a und 25b, be­ findet sich die Anordnung gemäß Fig. 3 im Scharfeinstel­ lungszustand. Die Differenz zwischen den den Abschnit­ ten 25a und 25b zugeordneten Ausgangssignalen A und B oder die Ausgangsdifferenz (A-B) liegt hierbei bei 0. Nähert sich das Objekt S aber beispielsweise der Kamera, bewegt sich der Lichtfleckmittelpunkt auf dem Lichtempfangselement 25 in Richtung zum Abschnitt 25b mit entsprechender Vergrößerung des Ausgangssignals B. Für die Ausgangsdifferenz (A-B) ergibt sich dann ein Wert <0, was eine Weiteinstellung bzw. eine zu weite Entfernungseinstellung bedeutet. Im Falle zu naher Einstellung sind die Verhältnisse umgekehrt.

Die Ausgangssignale A und B werden zunächst durch Ver­ stärker 26a bzw. 26b verstärkt, dann durch Integra­ toren 27a und 27b von Wechselspannungs-Störanteilen befreit und abschließend einem Differenzverstärker 28 zugeführt. Die Ausgangsdifferenz bzw. das Differenz­ signal (A-B) wird durch den Mikroprozessor 20 zur Be­ stimmung der Drehrichtung des Elektromotors 3 verarbei­ tet. Beispielsweise wird das Fotoobjektiv 1 bei zu weiter Einstellung gemäß der Darstellung in Fig. 4 so lange nach links bewegt, bis sich die optischen Achsen des Projektionsobjektivs 21 und der Sammellinse 24 bei der neuen Objektentfernung schneiden.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel des passiven Entfernungsmes­ sers 11 als zweite Entfernungsermittlungseinrichtung dargestellt. Hierbei wird das Ausgangssignal eines der Bildaufnahmeröhre entsprechenden Festkörper-Bild­ aufnahmeelements 30, wie etwa einer Ladungskopplungs­ einrichtung, durch eine einen Vorverstärker, einen Gam­ maentzerrer, eine Austast-Mischstufe und eine line­ are Trennstufe für Video- und Synchronisationssignale enthaltende Schaltung zur Erzeugung von Videosignalen verarbeitet. Zusätzlich wird der dem Entfernungsmeßbereich im mittleren Abschnitt des Bildformats entsprechende Abschnitt des Ausgangssignals für die Verwendung bei der automatischen Scharf­ einstellung durch eine Torschaltung 33 herausgegrif­ fen, deren Betrieb durch einen Mikroprozessor 32 ge­ steuert wird. Dieses Signal durchläuft ein Hochpaß­ filter 34 und wird anschließend durch einen Detektor 35 abgegriffen. Gleichzeitig empfangen zwei optische Elemente von Scharfeinstellungsmodulatoren 36 und 37 und eine hierfür vorgesehene Treibereinrichtung in Form eines Schwingungserzeugers 38 ein Vollbildintervallsignal eines Zählers 39 und einer Ladungskopplungseinrichtung-Trei­ berschaltung 40 und verändern ihrerseits den Abbil­ dungsort für jedes Vollbild. Ein Phasendetektor 41, der aus dem Ausgangssignal des Detektors 35 und den jeweils zuge­ hörigen Stellungen der Scharfeinstellungsmodulatoren 36 und 37 den Zustand naher bzw. zu naher oder weiter bzw. zu weiter Entfernungseinstellung ermittelt, stellt im Ergebnis über die Größe und das Vorzeichen seines Ausgangssignals die Größe und die Richtung des Scharf­ einstellungsfehlers dar und treibt über eine Scharf­ einstellungs-Servoschaltung 42 die Motortreiberschal­ tung 13 an.

In den Fig. 5(a) bis 5(e) ist das Funktionsprinzip des passiven Entfernungsmessers 11 dargestellt. Fig. 5(a) zeigt den Objektkontrast. Bei unscharfer Einstel­ lung zeigt ein Signal Y den in Fig. 5(b) gezeigten Verlauf, wobei sein Differenzsignal lediglich eine geringe Größe besitzt, wie in Fig. 5(c) gezeigt. Demgegenüber nimmt im scharf einge­ stellten Zustand das Signal Y den in Fig. 5(d) ge­ zeigten Verlauf an, wobei sein in Fig. 5(e) gezeig­ tes Differenzsignal einen sehr viel höheren Spitzen­ wert als den des in Fig. 5(c) gezeigten Differenz­ signals erreicht. Folglich kann diejenige Stellung, bei der das Differenzsignal den Spitzenwert erreicht, als Scharfeinstellungs-Stellung bestimmt werden.

In Fig. 6 ist ein konkreter Schaltungsaufbau der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung 8 dargestellt.

Die Steuerschaltung 8 weist einen auf das Digitalsignal der Objekthelligkeits-Meß­ schaltung 7 ansprechenden Inverter 56, einen weiteren, auf das Digitalsignal der Stellungsermittlungseinrich­ tung 9 ansprechenden Inverter 53, ODER-Glieder 54 und 59, UND-Glieder 57 und 58 sowie ein Flipflop 55 mit Setz- und Rücksetz-Eingang auf.

In Fig. 6 ist mit dem Bezugszeichen 14 eine Zeitge­ bereinrichtung bezeichnet, die derart aufgebaut ist, daß ihr Ausgangssignal zum Zeitpunkt der Betätigung der auto­ matischen Scharfeinstelleinrichtung den digitalen logi­ schen Wert "0" annimmt und nach Ablauf eines vorbe­ stimmten Zeitintervalls auf den logischen Pegel "1" übergeht.

Die Zeitgebereinrich­ tung 14 erzeugt somit bei der in Fig. 6 gezeigten Schaltung ein Signal mit dem logischen Pegel "1" bei Beginn des Betriebs der automatischen Scharfein­ stelleinrichtung. Daher wird das Flipflop 55 über das ODER-Glied 54 unabhängig vom Ausgangssignal der Stel­ lungsermittlungseinrichtung 9 gesetzt. Über das Q-Aus­ gangssignal des Flipflops 55 wird seinerseits ein Be­ tätigungs- bzw. Steuersignal für den ersten aktiven Entfernungsmesser 10 erzeugt. Zum Betätigungszeitpunkt wird daher stets der aktive Entfernungs­ messer 10 in Betrieb genommen. Bezeichnet das Linsenstel­ lungssignal bzw. das Ausgangssignal der Stellungser­ mittlungseinrichtung 9 eine große Objektentfernung und ist die Objekthelligkeit gering, nimmt das Aus­ gangssignal des UND-Glieds 57 den Wert "1" an. Dieses Ausgangssignal wird dem Flipflop 55 zugeführt und setzt dieses zurück. Damit wird kein Betätigungs- bzw. Steu­ ersignal für den aktiven Entfernungsmesser 10 erzeugt. Demgegenüber wird durch das Ausgangssignal des UND- Glieds 57 der passive Entfernungsmesser 11 in Betrieb genommen.

Zeigt das Objektivstellungssignal bzw. das Ausgangs­ signal der Stellungsermittlungseinrichtung 9 eine große Objektentfernung an und ist die Objekthelligkeit groß, wird die Fixfokus-Einstelleinrichtung 12 durch das Ausgangssignal des UND-Glieds 58 in Betrieb genommen bzw. angesteuert. Arbeiten entweder der passive Ent­ fernungsmesser 11 oder die Fixfokus-Einstelleinrich­ tung 12, wird die Zeitgebereinrichtung 14 durch das Ausgangssignal des ODER-Glieds 59 rückgesetzt. Die Zeitgebereinrichtung 14 beginnt nach ihrer Rücksetzung erneut zu zählen und setzt das Flipflop 55 über das ODER-Glied 54, so daß der aktive Entfernungsmesser 10 wiederum aktiviert wird.

Fig. 7 zeigt einen Ablaufplan für die Ansteuerung der Steuerschaltung 8. In Abhängigkeit vom Helligkeitssignal EV der Objekthel­ ligkeits-Meßschaltung 7 und der Objektivstellungsin­ formation der Stellungsermittlungs­ schaltung 9 wird programmgemäß auf die Entfernungs­ ermittlung umgeschaltet und das Fotoobjektiv 1 in Ab­ hängigkeit von den Ausgangssignalen A und B des Licht­ empfangselements 25 in die Scharfeinstellungslage bewegt. Mit Beginn der Entfernungs­ ermittlung wird, wie zuvor beschrieben, der aktive Entfernungsmesser 10 aktiviert. Damit beginnt die Ent­ fernungsermittlung in der aktiven Betriebsart. Der Grund hierfür ist folgender: Es sei angenommen, daß das Fotoobjektiv 1 unmittelbar vor einer Aufnahme auf denjenigen Grenzwert des Scharfeinstellungsbereichs oder nahe bei diesem eingestellt ist, der für unend­ lich entfernte Objekte gültig ist, und daß das Objekt tatsächlich bei der Minimalentfernung oder nahe dieser liegt und zudem die passive Entfernungsermitt­ lung ausgewählt ist. Unter diesen Bedingungen bleibt das Fotoobjektiv 1, wenn ungünstige Bedingungen vorliegen, die die Objektentfernungsermittlung in der passiven Be­ triebsart unmöglich machen, so lange auf die hyperfokale Distanz eingestellt oder unterliegt im passiven Be­ reich unerwünschten Vorgängen, bis das Ausgangssignal der in Fig. 1 gezeigten Zeitgebereinrichtung 14 die aktive Entfernungsermittlungs-Betriebsart einstellt bzw. auswählt. Folglich verstreicht ein langes Zeit­ intervall bis zum Erreichen des Scharfeinstellungs­ zustands. Dieses Problem läßt sich lösen, indem jede Aufnahme in der aktiven Betriebsart begonnen wird. Ist demgegenüber das Fotoobjektiv 1 auf eine Entfer­ nung nahe der Minimalgrenze bzw. Minimalentfernung des Entfernungseinstellbereichs eingestellt und befin­ det sich das Objekt tatsächlich in großer Entfernung, beginnt sich das Fotoobjektiv 1 selbst dann, wenn die Entfernungsmessung in der aktiven Betriebsart unmög­ lich ist, in Richtung der Scharfeinstellung für größere Objektentfernungen zu bewegen, wobei dann auf eine andere Betriebsart umgeschaltet wird. Hierbei treten folglich keine Probleme auf.

Daher wird der Schritt 1 bei Beginn der Entfernungs­ messung unabhängig von der Helligkeitsinformation und der Objektivstellungsinformation durchgeführt, so daß die Infrarot-Leuchtdiode 22 angesteuert wird und die ak­ tive Entfernungsermittlung abläuft. Wird im Schritt 2 ermittelt, daß die Differenz (A-B) der Aus­ gangssignale der beiden Abschnitte 25a und 25b des Lichtempfangselements 25 größer als ein bestimmter Wert V1 ist, wird der Scharfeinstellungszustand als Nahbereichseinstellung, d. h. Einstellung auf gerin­ ge Entfernungen beurteilt. Wird weiterhin im Schritt 3 über die Objektivstellungsinformation erfaßt, daß sich das Fotoobjektiv 1 bei minimaler Einstellung be­ findet, wird der Schritt 4 durchgeführt und für die Scharfeinstellung das Fotoobjektiv 1 rückwärts bewegt, wobei die im Schritt 1 gewählte aktive Entfernungsermitt­ lungs-Betriebsart beibehalten wird. Wird demgegenüber im Schritt 3 erfaßt, daß eine Fernbereichseinstellung vorliegt, läuft das Programm zum Schritt 5 weiter. Ist der Helligkeitswert EV geringer als ein vorbestimmter Wert N, wird der Schritt 6 zur Durchfüh­ rung der passiven Entfernungsermittlungs-Betriebsart abgearbeitet. Ist der Helligkeitswert EV größer als der Wert N, wird in den Schritten 7 und 8 die Fixfokus- Betriebsart durchgeführt.

Wird dagegen im Schritt 2 ermittelt, daß die Aus­ gangsdifferenz (A-B) kleiner ist als der Wert -V1, wird der Entfernungseinstellzustand als Ferneinstel­ lung, d. h. als Einstellung auf große Entfernungen beurteilt. Im Schritt 9 wird überprüft, ob sich das Fotoobjektiv 1 an einem Punkt N befindet. Ist dies nicht der Fall, wird der Schritt 10 durchgeführt, bei dem zur Scharfeinstellung das Fotoobjektiv 1 nach vorne bewegt wird, wobei die im Schritt 1 gewählte aktive Entfer­ nungsermittlungs-Betriebsart andauert.

Wie in Fig. 8 gezeigt, ist ein Blindbereich bzw. ein mittlerer Bereich vorgesehen, dessen Breite derart bestimmt ist, daß der Bereich -V1<(A-B)<V1 als Zustand scharfer Einstellung beurteilt wird.

Befindet sich daher die Ausgangsdifferenz (A-B) beim Schritt 2 zwischen den Werten -V1 und +V1 und sind weiterhin gemäß Schritt 1 beide Signale A und B größer als ein bestimmter Pegel V2, d. h. wird vom Objekt reflektiertes Licht empfangen, wird im Schritt 12 der Scharfeinstellungszustand angenommen bzw. als einge­ stellt erfaßt. Damit ist die automatische Scharfein­ stellung beendet.

Beim Aufnehmen eines sich bewegenden Objekts, bei dem sich die Objektentfernung verändert, wird der Schritt 1 zur Wiederaufnahme der aktiven Entfernungsermitt­ lung erneut durchgeführt. Wird im Schritt 1 erfaßt, daß die Werte der Signale A und B jeweils gleich oder kleiner als der Wert V2 sind, schreitet das Programm zum Schritt 3 weiter, bei dem in Abhängigkeit von der Objektivstellungsinformation entschieden wird, ob der Schritt 4 oder der Schritt 5 anschließend abgearbei­ tet werden sollen.

Während der passiven Entfernungsmessung wird gemäß Schritt 13 überprüft, ob ein Zeitgebersignal der Zeitge­ bereinrichtung 14 anliegt oder nicht vorhanden ist. Falls kein Zeitgebersignal anliegt, wird die passive Betriebsart beibehalten. Ist demgegenüber das Zeit­ gebersignal vorhanden, so kehrt das Programm für die aktive Betriebsart bzw. zur Umschaltung auf die akti­ ve Entfernungsermittlungs-Betriebsart zum Schritt 1 zurück. Während der passiven Betriebsart wird somit intermittierend die aktive Entfernungsermittlungs-Be­ triebsart für ein durch die Zeitgebereinrichtung 14 vorgegebenes Zeitintervall durchgeführt. Dies er­ folgt, damit auch bei passiver Entfernungsermittlung bei plötzlichem Auftreten eines kontrastlosen Objekts mit minimaler Entfernung während der Einstellung auf ein verhältnismäßig weit entferntes Objekt eine Ent­ fernungsermittlung stattfinden kann.

In der Fixfokus-Betriebsart wird das Fotoobjektiv 1 in den Schritten 7 und 8 zu einem F-Ende bzw. zu einem Entfernungseinstell-Anschlag gebracht. Allerdings muß das Fotoobjektiv 1 bei dieser Fixfokus-Betriebsart nicht stets zum F-Ende bzw. zur Entfernungseinstell­ grenze bewegt werden, sondern kann auch in die dem hyperfokalen Abstand entsprechende Stellung gebracht werden. Nach Einstellung des Fotoobjektivs 1 auf das F-Ende bzw. auf die Entfernungseinstellgrenze wird im Schritt 14 überprüft, ob ein Zeitgebersignal der Zeitgebereinrichtung 14 vorhanden ist oder nicht an­ liegt. Falls ein Zeitgebersignal anliegt, wird der Schritt 1 für die aktive Betriebsart bzw. zum Umschal­ ten auf die aktive Entfernungsermittlungs-Betriebs­ art wiederholt. Liegt kein Zeitgebersignal an, wird die Fixfokus-Betriebsart aufrecht erhalten. Zwischen dem Übergang von der Fixfokus-Betriebsart auf die ak­ tive Entfernungsermittlungs-Betriebsart ist somit de facto aufgrund der Zeitgebereinrichtung 14 ein zeitli­ cher Abstand vorhanden, so daß unnötige Verluste an Infrarotlicht-Energie vermieden werden können.

Der Umschaltung auf die aktive Entfernungsermittlungs- Betriebsart von der Fixfokus-Betriebsart folgt, sofern die Objektzustandsbedingungen unverändert sind, über die Schritte 2, 11, 3 und 5 eine erneute Rückkehr zur Fixfokus-Betriebsart. Hierbei findet daher keinerlei Bewegung oder Verstellung des Fotoobjektivs 1 statt.

In Fig. 9 ist ein ein Varioobjektiv verwendendes zwei­ tes Ausführungsbeispiel der automatischen Scharfeinstelleinrichtung dargestellt. Bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel dienen als Elemente bzw. Parameter zur Auswahl der aktiven Be­ triebsart, der passiven Betriebsart und/oder der Fix­ fokus-Betriebsart die Stellungsinformation des Entfer­ nungseinstellrings 2 und die Helligkeitsinformation. Die Objektivstellungsinformation ent­ spricht einer Einschalt/Ausschalt-Einstellentfernung z. B. übereinstimmend mit der Grenzentfernung in der aktiven Betriebsart, die bei einer Objektiv-Brennweite f von 60 mm, einem Offenblendenwert F von 1,8 und einem Streukreis δ von 0,03 mm einer Entfernung von zehn Metern entspricht. Die Einschaltung/Ausschaltung der Blende liegt dann nahe bei einem Wert F von 6. Im folgenden wird in gleicher Weise die Grenzentfernung bei zehn Metern festgelegt und F=1,8 als konstant angenommen. Aus der Gleichung: 10 000=f²/2(0.03× 1,8) berechnet sich hierbei der Wert f ungefähr gleich 33 mm.

Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen wird im zweiten Ausführungsbeispiel der automatischen Scharfeinstelleinrichtung gemäß Fig. 9 die Brenn­ weiteninformation des Varioobjektivs bei 33 mm bzw. bei einer Brennweite von 33 mm ein- und ausgeschal­ tet, d. h. sie geht von "1" auf "0" über.

Wie in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt, ist die Fixfokus-Betriebsart eingeschaltet, wenn die Brenn­ weiteninformation einer Brennweiten-Ermittlungsschal­ tung 50 auf der Weitwinkel-Seite dieser Grenzlinie liegt, d. h. kleinere Brennweitenwerte darstellt, wäh­ rend im Telebereich, d. h. bei Brennweiten größer als diese Grenzlinie, die passive Entfernungsermittlungs- Betriebsart aktiviert ist.

Tabelle 2

In den Fig. 10(a) und 10(b) ist eine zur Verwendung bei dem in Fig. 9 gezeigten zweiten Ausführungsbei­ spiel der automatischen Scharfeinstelleinrichtung geeignete Brennweiten-Ermittlungseinrich­ tung dargestellt. Wie in den Fig. 2(a) und 2(b) gezeigt, wird der beim ersten Ausführungsbeispiel vor­ gesehene Zungenschalter 15 zum Ermitteln der Position des Entfer­ nungseinstellrings 2 entsprechend dem Eingriff mit dem Nockenabschnitt 17 des Entfernungseinstellrings 2 ein- und ausgeschaltet, und ist an einem bestimmten Ort fest angebracht. Demgegenüber ist beim nunmehr beschriebenen Ausführungsbeispiel der Zungen­ schalter 15 am Entfernungseinstellring 2 angebracht und gemeinsam mit diesem bewegbar. Ein Nockenabschnitt 51 zum Ein- und Ausschalten des Zungenschalters 15 erstreckt sich von einem Brennweiten-Einstellring 52 axial nach vorne.

Mit Hilfe dieser Anordnung verändert sich die Scharfeinstellent­ fernung bzw. die eingestellte Entfernung für die Grenz­ linie zwischen den Nah- und den Fernbereichen des Ent­ fernungseinstellrings 2 mit einer Veränderung der Brennweite. Hierbei wird bei einer Brennweitenverän­ derung hin zu Weitwinkelstellungen, bei denen sich die Schärfentiefe vergrößert, der aktive Betriebsbe­ reich, d. h. der Bereich, in dem der aktive Entfernungs­ messer 10 in Betrieb ist, auf geringere Entfernungen beschränkt.

Beim zuvor beschriebenen Beispiel wird somit der Grenzpunkt bzw. die Grenzentfernung zwischen den Nahbereichs- und den Fernbereichs-Einstellungen bei kürzeren Brennweiten als f=33 mm zu geringeren Ent­ fernungen hin verschoben. Diese Ausgestaltung bietet einige Vorteile, deren größter darin besteht, daß die überflüssige kontinuierliche Messung eines sich im Tiefenschärfebereich befindlichen Objekts bei kleinen Blendenöffnungswerten und Weitwinkelstel­ lungen, bei denen der Tiefenschärfebereich vergrößert ist, entfällt. Zu beachten ist hierbei, daß sich der Bereich der passiven Entfernungsermittlungs-Betriebs­ art bei weit geöffneter Blende vergrößert.

Claims (3)

1. Automatische Scharfeinstelleinrichtung für eine Video­ kamera, mit einem ein fokussierbares Linsenglied aufwei­ senden photographischen Objektiv, einem Motor zum Antrieb des fokussierbaren Linsenglieds, einer Wandlerschaltung zur Umsetzung des vom Objektiv abgebildeten optischen Bildes in ein Videosignal, einer aktiven Entfernungsmeß­ einrichtung und einer passiven Entfernungsmeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Entfernungsmeßein­ richtung (10, 22, 23, 24, 25) ein erstes Objektentfer­ nungssignal in Abhängigkeit von der Empfangsposition von vom Objekt reflektiertem Infrarotlicht auf einer Lichtemp­ fangseinrichtung (25) und die passive Entfernungsmeßein­ richtung (11) ein dem Scharfeinstellzustand des fokussier­ baren Linsengliedes entsprechendes zweites Objektentfer­ nungssignal aus dem Videosignal erzeugt, und daß eine zur Ermittlung der Stellung des fokussierbaren Linsenglieds vorgesehene Detektoreinrichtung (9, 15, 16, 17, 18) mit einer Steuerschaltung (8, 14) in Wirkverbindung steht, die

• - zu Beginn eines Scharfeinstellvorgangs die aktive Entfernungsmeßeinrichtung betätigt,
• - das von der aktiven Entfernungsmeßeinrichtung abge­ gebene erste Objektentfernungssignal und die von der Detektoreinrichtung ermittelte Stellung des fokus­ sierbaren Linsengliedes auswertet
• - und sodann unter Einbeziehung eines der Objekthel­ ligkeit entsprechenden Signals (EV) den Motor (3) in Abhängigkeit vom ersten oder vom zweiten Objektent­ fernungssignal steuert.

2. Automatische Scharfeinstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennweiten-Ermittlungs­ einrichtung (15, 16, 18, 51) zur Ermittlung einer Brenn­ weiten-Information bei einem Varioobjektiv vorgesehen ist und daß die Steuerschaltung ein Wählsignal zur Ansteuerung der aktiven oder der passiven Entfernungsmeßeinrichtung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Brennweiten-Ermitt­ lungseinrichtung und der von der Detektoreinrichtung er­ mittelten Stellung des fokussierbaren Linsengliedes er­ zeugt.

3. Automatische Scharfeinstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Fixfokus-Einrichtung (12), die das fokussierbare Linsenglied in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Steuerschaltung in eine vorgegebene Stellung steuert.