DE3637742A1

DE3637742A1 - Fotografische kamera mit einem wechselobjektiv

Info

Publication number: DE3637742A1
Application number: DE19863637742
Authority: DE
Inventors: Heinz Kunze; Dirk Tautenhahn
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Leica Microsystems Holdings GmbH
Priority date: 1986-11-05
Filing date: 1986-11-05
Publication date: 1988-05-11
Also published as: JPH0627894B2; DE3637742C2; JPS63124038A; US4786934A

Description

Die Erfindung betrifft eine fotografische Kamera mit einem Wechselobjektiv, das mittels einer automatischen Scharfstelleinrichtung mit Schärfespeicher ein in einem Sucher der Kamera beobachtbares Objektbild auf einer Mattscheibe abbildet, mit einer Belichtungsmeß- und einer automatischen Programm-Belichtungs steuerungsvorrichtung nach dem Offenblendensystem, und mit einer elektronischen Rechenschaltung zur Ermittlung der Schärfen tiefegrenzen des scharf abgebildeten Objektes mittels der von einem Festwertspeicher (ROM) oder einem Mikroprozessor (CPU) des Wechselobjektivs an eine Zentraleinheit (C²PU) und eine Scharfstell-Steuerungseinheit sowie die Belichtungssteuer vorrichtung übertragenen Daten.

Aus der DE-OS 30 35 568 ist eine fotografische Kamera mit Belichtungsautomatik und einer Schärfentiefe-Information im Sucher bekannt. In dieser Kamera wird eine elektronische Rechenschaltung mit einem auf zwei Rechenprogramme für die vordere und hintere Schärfentiefegrenze umschaltbaren Rechner verwendet. Die Eingänge des Rechners sind mit Signalgebern für die eingestellte Entfernung, die vorgewählte Blendengröße und die Brennweite des jeweils verwendeten Objektivs verbunden. Am Ausgang der Rechenschaltung liegen die Grenzen der jeweiligen Schärfentiefe charakterisierende Signalwerte an. Diese sind dem Sucher zuführbar, so daß in demselben neben den Belichtungswerten auch die Aufnahmeentfernung und der Schärfentiefebereich numerisch oder mittels einer LED-Zeile angezeigt werden. Dazu ist es erforderlich, nach der manuellen Scharfeinstellung auf ein bestimmtes Objekt und der Blendenvorwahl eine Schärfentiefetaste zu betätigen. Eine exakte Beurteilung des Schärfentiefebereichs durch Beobachtung des gesamten Mattscheiben bildes ist dabei nicht möglich.

Aus der DE-OS 27 55 368 ist eine fotografische Kamera mit einer Einrichtung zum Zuordnen und Anzeigen von Schärfentiefebereich und Objektiveinstellwerten bekannt. Die Einrichtung weist einen Istwertgeber für die eingestellte Entfernung, einen damit verbundenen Speicher für die vordere und hintere Schärfentiefeebene und zwei mit dem Speicher verbundene Rechner zur Bestimmung der Sollblendenzahl und der Solleinstellentfernung sowie einen Vergleicher für die Ausgangssignale von Istwertgeber und dem zweiten Rechner auf. Eine mit dem Ausgang des Vergleichers verbundene erste Anzeigevorrichtung spricht bei Koinzidenz und/oder Abweichung der Ausgangssignale von Istwertgeber und zweitem Rechner an, während eine zweite, mit dem Ausgang des ersten Rechners verbundene Anzeigevorrichtung für die Sollblendenzahl vorgesehen ist.

Nach manuellem Scharfstellen auf die vordere bzw. hintere Schärfentiefeebene und Speichern der jeweiligen Werte gibt die Anzeigevorrichtung bei Betätigung der Entfernungseinstellvorrichtung ein Stopsignal ab, wenn die exakte Entfernung eingestellt ist. Eine Mattscheibenanzeige der Schärfentiefegrenzen beim automatischen Scharfstellen weist diese Kamera nicht auf.

Schließlich sind fotografische Kameras mit automatischer Scharfeinstellung und automatischer Belichtungssteuerung nach der Methode der Offenblendenmessung (TTL-Messung) bekannt, die eine Abblendtaste aufweisen. Diese schließt das Objektiv auf die Arbeits- oder Gebrauchsblende und kann für die Schärfentiefekontrolle des Mattscheibenbildes im Sucher benutzt werden. Bei größeren Blendenzahlen entsprechend kleineren Blendenöffnungen erfolgt dabei eine Abdunklung des Mattscheibenbildes, das die Beurteilung der Schärfentiefe erheblich erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fotografische Kamera der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Beurteilung der Schärfentiefegrenzen bei heller Mattscheibe und gespeicherter Bestschärfe problemlos möglich ist und bei einer gewünschten Schärfentiefe in Abhängigkeit von den spezifischen Daten des verwendeten Wechselobjektivs die erforderliche Blende nicht nur anzeigt, sondern gleichzeitig eingestellt wird, wenn das Wechselobjektiv über diese Blende verfügt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs genannten Merkmale gelöst.

Die für die Berechnung der vorderen und hinteren Grenzen des Schärfentiefebereichs a _V und a _H bekannten Beziehungen

mit f = Brennweite, k = Blendenzahl, ß = Abbildungsmaßstab und u = Unschärfekreis-Durchmesser oder der Schärfentiefenbereich

können als Rechenprogramm verwendet werden, wobei für den Nah- und Makrobereich bei Verwendung entsprechender Wechselobjektive zweckmäßig die brennweitenunabhängige Gleichung

benutzt wird.

Der zulässige Umschärfekreis-Durchmesser ist vom Bildformat abhängig und wird für das Kleinbildformat mit 0,033 mm angegeben; praxisgerechter ist ein Wert von 0,02 mm, der als Konstante in die Zentraleinheit eingegeben wird. Der Wert des zulässigen Umschärfekreis- Durchmessers kann jedoch auch in Abhängigkeit von den Aufnahmebedingungen, beispielsweise der eingestellten Blende (Modulationsübertragungsfunktion, Objektkontrast) und der verwendeten Filmsorte, festgelegt werden. Die übrigen und gegebenenfalls weiteren Werte sind im Objektiv-ROM gespeichert und werden von diesem jeweils an die Zentraleinheit übertragen. Anstelle des Objektiv-ROM kann auch ein Mikroprozessor im Objektiv eingesetzt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend an einem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Kamera bekannten Aufbaus zusammen mit der erfindungsgemäßen Schaltungs anordnung zur automatischen Ansteuerung der Schärfentiefegrenzen sowie zur Einsteuerung der Mindestsollblendenzahl und

Fig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuersystems.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Spiegelreflexkamera von bekanntem Aufbau, der in einer Reihe von Druckschriften näher erläutert ist und hier nur insoweit beispielhaft beschrieben wird, als dies für den Zusammenhang mit der Erfindung erforderlich ist. Das gleiche gilt für die automatische Scharfstellung und die Belichtungssteuerung.

Die in Fig. 1 gezeigte Kamera weist eine automatische Scharf einstelleinrichtung nach dem Prinzip der Phasendifferenz-Detektion auf. Das aus einem Wechselobjektiv 10 austretende Licht wird von einem teildurchlässigen Hauptspiegel 11 teilweise durchgelassen und teilweise reflektiert. Der reflektierte Anteil entwirft auf einer Mattscheibe 12, die in einer zur Filmebene 13 konjugierten Ebene 13′ angeordnet ist, ein Bild eines Objekts 14, das über eine Feldlinse 15 und ein Umlenkprisma 16 in einem Sucher 17 beobachtet werden kann. Der den Hauptspiegel 11 durchdringende Lichtanteil wird von einem Hilfsspiegel 18 nach unten abgelenkt und bildet eine weitere, zur Filmebene konjugierte Ebene 13′′, in welcher ein Autofokus-Sensor 19 angeordnet ist. Dieser besteht aus einem Filter (nicht dargestellt), einer Linse 20, einer Teileroptik 21 und einem Halbleiter- Bildwandler 22 (CCD = Charge Coupled Device).

Die elektrischen Signale am Ausgang des Halbleiter-Bildwandlers 22 werden einem Autofokus-Interface-IC 23 und über eine Autofokus-Zentraleinheit 24 einerseits wieder einem Motor-IC 25 zur Steuerung der Bewegung des Objektivs 10 in Richtung des Pfeils 26 zugeführt und andererseits einer Lichtwaage 27 im Sucher 17 zugeleitet, welche bei Abgleich die Scharfstellung des Objektivs 10 anzeigt.

Die Objektivdaten, wie Brennweite, größte und kleinste Blendenöffnung, Getriebe-Übersetzungsverhältnis des verwendeten Wechselobjektivs 10 u. a., sind in einem Festwertspeicher 28 (ROM) oder einem Mikroprozessor CPU des Objektivs 10 gespeichert und werden mittels elektrischer Kontakte 29 in eine kameraseitige Zentraleinheit (C²PU) 30 eingegeben, welche die Autofokus-Zentral einheit 24 ansteuert. Diese weist bekannte mikroelektronische Bausteine wie einen Datenspeicher 31 (RAM), eine Recheneinheit 32 und eine Steuerungseinheit 33 sowie eine a _V, a _H- Rechenschaltung 34 auf. Die Verstellung des Wechselobjektivs 10 erfolgt über einen Antriebsmotor 35, wobei ein Kodierer 36 Impulse erzeugt, mit denen die Autofokus-Zentraleinheit 24 über ein Interface-IC 37 die Umdrehungszahl kontrolliert.

Der Halbleiter-Bildwandler 22 kann sowohl zur Ermittlung der Scharfeinstellung als auch zur Belichtungsmessung verwendet werden, wie dies in der DE-PS 25 14 230 und der DE-OS 32 14 063 vorgeschlagen wird. Es kann jedoch auch eine separate, hier nicht dargestellte Belichtungsmeßvorrichtung vorgesehen sein, welche mit Meßlicht vom Hilfsspiegel in bekannter Weise beaufschlagt wird. Ein weiteres Belichtungsmeßsystem kann dabei in einer zur Filmebene konjugierten Ebene angeordnet sein und die Blitzbelichtung steuern. Diese Anordnungen zur Belichtungsmessung und -steuerung sind gleichfalls an sich bekannt und teilweise in bereits im Handel erhältlichen Kameras mit automatischer Scharfeinstellung verwirklicht.

Ein Ausführungsbeispiel wird in seiner Funktionsweise nachstehend anhand des Blockschaltbildes von Fig. 2 beschrieben.

Beim Befestigen des Wechselobjektivs 10 an der Kamera werden die im Festwertspeicher ROM 28 des Wechselobjektivs 10 enthaltenen spezifischen Objektivdaten über die kameraseitige Zentraleinheit C²PU 30 in die Autofokus-Zentraleinheit 24 übertragen. Die für die Belichtungsmessung wesentlichen Objektivdaten werden von der Zentraleinheit C²PU 30 an eine Belichtungssteuerschaltung 38 geleitet. Innerhalb der Autofokus-Zentraleinheit 24 werden die übertragenen Objektivdaten im Datenspeicher 31 abgespeichert.

Nach Betätigung eines hier nicht gezeigten Kamerahauptschalters sowie Wahl und gegebenenfalls Korrektur des Bildausschnitts erfolgt die Einschaltung der Belichtungs- und Autofokussysteme durch Berühren eines Auslösers 39, der mit einem hier nicht gezeigten Berührungs- und Stufenschalter versehen ist. Dabei liefert der Autofokus-Sensor 19 die zu ermittelnde Bestschärfe entsprechend des im Autofokus-Zielfeld der Suchermattscheibe anvisierten Objektes 14 als analoge Signale. Diese werden mittels eines A/D-Wandlers in digitale Signale umgesetzt und über das Autofokus-Interface 23 der Autofokus-Zentraleinheit übermittelt. Diese berechnet die Abweichung von der Bestschärfe und die Verstellrichtung des Wechselobjektivs 10.

Die digitalen Daten aus der Autofokus-Zentraleinheit 24 werden vom Motor-IC 25 übernommen und auf den Antriebsmotor 35 gegeben. Dieser ist mittels eines Getriebes 40 an das Wechselobjektiv 10 gekuppelt. Der Kodierer 36 setzt die Motorumdrehungen in eine Vielzahl von Impulsen um, die über das Kodier-Interface 37 an die Autofokus-Zentraleinheit 24 gegeben werden, wo ein Wert für die Entfernung gebildet wird. Diese wird in der beschriebenen Weise im Sucher 17 angezeigt und bei Halbdurchdrücken des Auslösers 39 im Datenspeicher RAM 31 der Autofokus-Zentraleinheit 24 gespeichert.

a) Anzeige der Schärfetiefenebenen

Durch Verschieben eines in der Nähe des Auslösers 39 angeordneten Stellglieds 41 wird die a _V/a _H-Rechenschaltung 34 aktiviert, wenn sich gleichzeitig der Auslöser 39 in der halbdurchgedrückten Stellung befindet, die Bestschärfe also gespeichert ist. Die für die Berechnung der Schärfentiefeebenen nach den angegebenen Gleichungen erforderlichen Daten werden aus dem Datenspeicher RAM 31 ausgelesen, die Werte für a _H/a _V und deren Differenz in der Rechenschaltung 34 berechnet und wiederum im Datenspeicher 31 der Autofokus-Zentraleinheit 24 abgespeichert sowie in den Sucher 17 übertragen und dort angezeigt. Der Wert für die vordere Schärfentiefeebene a _V wird über die Autofokus- Recheneinheit 32 an die Steuerungseinheit 33 übertragen und von dort über den Motor-IC 25 an den Antriebsmotor 35 weitergeleitet. Dieser verstellt unter Rückkopplung des Kodierers 36 das Wechselobjektiv 10 in die vordere Schärfentiefeebene a _V. Ein mit der Steuerungseinheit 33 verbundenes Zeitschaltglied 42 hält diese Einstellung bei offener Blende und somit als helles Mattscheibenbild eine Zeitlang (etwa 2 bis 5 Sekunden) aufrecht. Auf diese Weise wird eine genaue Beobachtung der vorderen Schärfentiefeebene ermöglicht. Anschließend erfolgt über das Zeitschaltglied 42 sowie die Steuerungseinheit 33, den Motor-IC 25 und den Antriebsmotor 35 eine automatische Ansteuerung der hinteren Schärfentiefeebene a _H. Nach Freigabe des Stellglieds 41 erfolgt erneut die Einstellung der noch gespeicherten Restschärfe, bei der durch Niederdrücken des Auslösers 39 die Kamera ausgelöst werden kann.

Beträgt beispielsweise die Brennweite des verwendeten Wechsel objektivs 100 mm, die eingestellte Blendenzahl 4 und die mittels der automatischen Scharfstelleinrichtung eingestellte Objekt entfernung 2 m, so ergeben sich für a _H = 2,049 m und für a _V = 1,954 m, für den Schärfentiefebereich a _H-a _V somit 9,5 cm; dieser wird automatisch nacheinander in der beschriebenen Weise angesteuert. Ergibt die Beobachtung des Mattscheibenbildes, daß die Schärfentiefe für die beabsichtigte Aufnahme nicht ausreicht, wird der Bereich durch Erhöhung der Blendenzahl (beispielsweise auf 16 in diesem Fall auf 38,5 cm) vergrößert.

b) Vorgabe des Schärfentiefebereichs

Ist der gewünschte Schärfentiefebereich bekannt (z. B. Nah- oder Porträtaufnahmen; er soll gemäß a) 25 cm betragen), so wird durch Betätigung des Stellglieds 41, beispielsweise Verschieben in die entgegengesetzte Richtung, der numerische Wert für a _H-a _V für die kleinste, verfügbare Blendenzahl (beispielsweise "4") oder die eingestellte Blendenzahl (bei Programm- oder Zeitautomatik) im Sucher 17 bei gespeicherter Bestschärfe (2m) angezeigt. Mittels eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers 43, der mit der Steuerungseinheit 33 und der Anzeige im Sucher 17 verbunden ist, wird dieser Wert schrittweise je nach verwendetem Wechselobjektiv 10 in gewünschter Weise erhöht oder verringert, wobei gleichzeitig die entsprechende Blendenzahl in dessen Festwertspeicher ROM 28 eingesteuert wird. Ist die für den gewünschten Schärfentiefebereich erforderliche Blendenzahl bei gegebenen Lichtverhältnissen nicht verfügbar, wird im Sucher 17 eine Warnanzeige sichtbar.

Es versteht sich, daß zahlreiche Variationen des beschriebenen Ausführungsbeispiels denkbar sind. So ist es möglich andere bekannte Einrichtungen oder Methoden der automatischen Scharfeinstellung zu verwenden. Anstelle der mit dem Auslöser gekoppelten Betätigung des Stellglieds kann diese auch unabhängig davon erfolgen oder dessen Lage an anderer Stelle, beispielsweise an einer Datenrückwand der Kamera, vorgesehen sein. Schließlich kann auch das elektronische Netzwerk im Rahmen an sich bekannter schaltungstechnischer Maßnahmen verändert werden.

Bezugszeichen

10 Wechselobjektiv 11 Hauptspiegel 12 Mattscheibe 13 Filmebene 13′, 13′′ konjugierte Ebene zu 13 14 Objekt 15 Feldlinse 16 Umlenkprisma 17 Sucher 18 Hilfsspiegel 19 Autofokus-Sensor 20 Linse 21 Teileroptik 22 Halbleiter-Bildwandler 23 Autofokus-Interface IC 24 Autofokus-Zentraleinheit 25 Motor-IC 26 Pfeil 27 Lichtwaage 28 Festwertspeicher ROM 29 Kontakt 30 Kamera-Zentraleinheit C²PU 31 Datenspeicher RAM 32 Recheneinheit 33 Steuerungseinheit 34 a _V, a _H-Rechenschaltung 35 Antriebsmotor 36 Kodierer 37 Kodierer-Interface IC 38 Belichtungssteuerungsschaltung 39 Auslöser 40 Getriebe 41 Stellglied 42 Zeitschaltglied 43 Vorwärts-Rückwärts-Zähler

Claims

1. Fotografische Kamera mit einem Wechselobjektiv, das mittels einer automatischen Scharfstelleinrichtung mit Schärfespeicher ein in einem Sucher der Kamera beobachtbares Objektbild auf einer Mattscheibe abbildet, mit einer Belichtungsmeß- und einer automatischen Programm-Belichtungssteuerungsvorrichtung nach dem Offenblendensystem, und mit einer elektronischen Rechenschaltung zur Ermittlung der Schärfentiefegrenzen des scharf abgebildeten Objektes mittels der von einem Festwertspeicher (ROM) oder einen Mikroprozessor (CPU) des Wechselobjektivs an eine Kamera-Zentraleinheit (C²PU) und eine Scharfstell- Steuerungseinheit sowie die Belichtungssteuerungsvorrichtung übertragenen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung (34) derart mit einem Datenspeicher RAM (31) und der Scharfstell-Steuereinheit (33) einer Autofokus- Zentraleinheit (24) sowie der Belichtungssteuervorrichtung (38) verbunden ist, daß bei gespeicherter und im Sucher (17) angezeigter Bestschärfe die vordere und hintere Schärfentiefeebene (a _V, a _H ) jeweils automatisch ansteuerbar und als Mattscheibenbild im Sucher (17) beobachtbar sind, und daß bei vorgegebenem Schärfentiefebereich (a _H - a _V ) eine Mindestsoll blendenzahl im Sucher (17) angezeigt und bei Verfügbarkeit für wenigstens eine Belichtungssteuerart einsteuerbar ist.

2. Fotografische Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellglied (41) vorgesehen ist, das zur Ansteuerung der Schärfentiefegrenzen gemeinsam mit einem Auslöser (39) für den Belichtungsmeß-, Scharfstell- und Auslösevorgang betätigbar ist und zur Einstellung des Schärfentiefebereichs allein betätigbar ist.

3. Fotografische Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten der Mindestsollblendenzahl des jeweils verwendeten Wechselobjektivs (10) eine Warnanzeige im Sucher (17) sichtbar ist.

4. Fotografische Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestsollblendenzahl bei automatischer Verschlußzeit- und Blendeneinstellung (Programm automatik) einsteuerbar ist.

5. Fotografische Kamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Schärfetiefeebenen zeitlich mittels eines Zeitschaltglieds (42) begrenzbar ist, welches mit der Scharfstell-Steuerungseinheit (33) verbunden ist.

6. Fotografische Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Eingabe eines Schärfentiefebereichs ein Vorwärts-Rückwärtszähler (43) vorgesehen ist, welcher mit der Anzeige im Sucher (17) und der Scharfstell- Steuerungseinheit (33) verbunden ist.