DE3710199C2 - Automatische Fokussiereinrichtung für Kameras - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Fokussiereinrichtung zur Verwendung in Kameras, die in der Lage ist, den Abstand zwischen der Kamera und dem zu fokussierenden Objekt unter allen äußeren Bedingungen und bei jeder Objektbeleuchtung genau zu messen. Weiterhin bezieht sich die Erfindung insbesondere auf eine automatische Fokussiereinrichtung für Standkameras, wie z. B. elektronische Kameras.

In den letzten Jahren sind verschiedene automatische Fokussiereinrichtungen für Kameras zur automatischen Messung des Abstandes zwischen der Kamera und den zu fokussierenden Objekten und zum Verschieben der fokussierenden Linse in Positionen, die dem gemessenen Abstand des zu fokussierenden Objekts entsprechen, entwickelt worden. Solche automatischen Fokussiereinrichtungen sind in den verschiedensten Kameras nützlich, wie z. B. elektronischen Standkameras usw., so daß der Kameramann nicht mehr zu fokussieren braucht.

Bekanntlich sind im wesentlichen zwei verschiedene Systeme von automatischen Fokussiereinrichtungen entwickelt worden. Das eine wird als "aktive automatische Fokussiereinrichtung" bezeichnet, das infrarote Lichtsignale oder Ultraschallwellen zu einem zu fokussierenden Objekt aussendet und nach dem Empfang der reflektierten Wellen zur Bestimmung des Abstands der Kamera von dem Objekt die vom Aussenden bis zum Empfang verstrichene Zeit mißt. Das andere System wird als "passive automatische Fokussiereinrichtung" bezeichnet, das das von dem Objekt reflektierte Umgebungslicht zur Bestimmung der davon abhängigen fokussierten Linsenposition erfaßt. Es ist offensichtlich, daß die aktive automatische Fokussiereinrichtung zum Aussenden von Lichtstrahlen oder Ultraschallwellen zu dem Objekt die Verwendung von infraroten Lichtquellen oder Ultraschallsendern erforderlich macht. Andererseits ist der Aufbau von passiven automatischen Fokussiereinrichtungen wesentlich einfacher als der der aktiven Typen, da keine Lichtquellen oder Ultraschallgeneratoren erforderlich sind. Außerdem ist bekannt, daß die passiven automatischen Fokussiereinrichtungen weniger elektrische Leistung erfordern als die aktiven Systeme. Unter den verschiedenen passiven automatischen Fokussiereinrichtungen sind die sogenannten TTL- (durch die Linse-)-Systeme besonders genau, da sie beim Fokussieren keinem Parallaxenfehler unterliegen.

Andererseits entstehen bei der passiven automatischen Fokussiereinrichtung Schwierigkeiten beim Fokussieren relativ dunkler Objekte, da in diesem Fall die von den dunklen Objekten reflektierte Lichtintensität möglicherweise nicht für die Durchführung der automatischen Fokussierung ausreicht. Folglich ist es praktisch unmöglich, eine automatische Fokussierung mittels einer passiven automatischen Fokussiereinrichtung durchzuführen, wenn die äußeren Bedingungen der Objektaufnahme oder -abbildung künstliches oder Blitzlicht erfordern, bevor dieses eingeschaltet wird. Deshalb ist die passive automatische Fokussiereinrichtung bei Verwendung in dunkler Umgebung oder Fokussierung von dunklen Objekten tatsächlich nutzlos.

Eine bekannte Fokussiereinrichtung (DE 29 33 077 A1) weist eine zusätzliche Beleuchtungseinrichtung auf, die das zu fotografierende Objekt dann zusätzlich beleuchtet, wenn mit Hilfe einer passiven Entfernungsmessung aufgrund mangelnden Kontrastes kein Resultat mehr erzielt wird. Dadurch wird der Kontrast des Objekts verbessert und das Objekt kann nun von der passiven Entfernungsmeßeinrichtung fokussiert werden. Für eine solche Fokussiereinrichtung wird daher eine leistungsstarke Beleuchtungsquelle benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Fokussiereinrichtung für Kameras zu schaffen, deren Aufbau einfach ist, die Abstandsmessungen selbst in dunkler Umgebung oder in bezug auf dunkle Objekte durchführt und dabei wenig Energie verbraucht.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens zum Inhalt.

Eine automatische Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung enthält ein photoempfindliches Element zur Aufnahme von durch das Hauptlinsensystem der Kamera hindurchtretendem Licht. Das photoempfindliche Element erzeugt auf der Basis des empfangenen Lichts ein den Abstand anzeigendes Signal. Das Hauptlinsensystem wird zur Fokussierung auf ein Objekt auf der Basis des den Abstand anzeigenden Signals des photoempfindlichen Elements in eine bestimmte Position gefahren. Das System ist außerdem mit einer Hilfslichtquelle zur Aussendung eines Hilfs-Lichtstrahls auf das Objekt versehen. Die Hilfslichtquelle wird betrieben, wenn Abstandsmessungen zur Durchführung des Fokussiervorgangs ausgeführt werden, damit die automatische Fokussiereinrichtung Abstandsmessungen und Objektfokussierung auch in dunkler Umgebung oder auf dunkle Objekte durchführen kann.

In der bevorzugten Ausführungsform wird eine Hilfslichtquelle verwendet, die im Infrarot- oder fernen Infrarotbereich Licht emittiert.

Gemäß der Aufgabe der Erfindung enthält eine automatische Fokussiereinrichtung für eine Kamera, die ein Hauptlinsensystem mit einer beweglichen Fokussierlinse in bezug auf eine andere Linse zur Fokussierung des Hauptlinsensystems auf ein Objekt und eine erste Lichtquelle zur Beleuchtung des Objekts, um die Aufgabe eines Objektbildes durch die Kamera zu ermöglichen, aufweist, ein mit der beweglichen Linse des Hauptlinsensystems verbundenes Servosystem zur Verschiebung der Position der beweglichen Linse entsprechend einem die Entfernung zwischen der Kamera und dem Objekt anzeigenden Signals; eine photoempfindliche Vorrichtung zur Aufnahme von von dem Objekt reflektierten Lichts und zur Ermittlung des Abstands, um ein abstandanzeigendes Signal zu erzeugen; eine aktive Lichtquelle zur Abstandsmessung und damit zum Aussenden eines abstandsmessenden Lichtstrahls auf das Objekt; Vorrichtungen zum Empfang des von dem Objekt reflektierten Lichts und zum Weiterführen des reflektierten Lichts zu photoempfindlichen Vorrichtungen; sowie zwischen den Empfangsvorrichtungen für das reflektierte Licht und den photoempfindlichen Vorrichtungen angeordnete Filter zum Herausfiltern einer Lichtkomponente in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich, wobei die Filter so gestaltet sind, daß sie einen ersten Durchlaßbereich im Bereich des menschlichen Sehvermögens und einen zweiten Durchlaßbereich entsprechend dem Wellenlängenbereich des abstandmessenden Lichts aufweisen, so daß die Filter die Lichtkomponenten des ersten Bereichs passieren lassen, während die Lichtquelle zur Abstandsmessung ausgeschaltet ist und die Lichtkomponenten des zweiten Bereichs passieren lassen, wenn die Lichtquelle zur Abstandsmessung eingeschaltet ist.

Vorzugsweise ist die photoempfindliche Vorrichtung im Wellenlängenbereich des zweiten Durchlaßbandes besonders empfindlich. Auf diese Weise hat die photoempfindliche Vorrichtung im zweiten Durchlaßbereich eine genügend hohe Empfindlichkeit für das vom Objekt reflektierte Licht, so daß die Erfassung des abstandmessenden Lichts gewährleistet ist. Andererseits emittiert die Lichtquelle zur Abstandsmessung auch Licht mit Wellenlängen größer oder gleich der des infraroten Lichts.

Die Empfängervorrichtung für reflektiertes Licht umfassen das Hauptlinsensystem sowie Vorrichtungen zum Teilen des empfangenen Lichts, um eine erste Komponente auf eine abbildende Vorrichtung der Kamera zu fokussieren und um eine zweite Komponente über die Filter der photoempfindlichen Vorrichtung zuzuführen. Die erste Lichtquelle und die Lichtquelle zur Abstandsmessung werden mittels einer Schaltvorrichtung, die die zwei Schaltstellungen "Verbinden" und "Trennen" einnehmen kann, in Abhängigkeit von der Umgebungslichtintensität am Objekt und/oder der Helligkeit des Objekts ein- oder ausgeschaltet. Die erste Lichtquelle und die Lichtquelle zur Abstandsmessung werden in Abhängigkeit von dem Bildaufnahmevorgang der Kamera aktiviert, wobei die Lichtquelle zur Abstandsmessung vor der ersten Lichtquelle aktiviert wird.

Alternativ dazu werden die erste Lichtquelle und die Lichtquelle zur Abstandsmessung mittels einer Schaltvorrichtung zu- und abgeschaltet, wobei die Schaltvorrichtung zwei Schaltstellungen (Ein/Aus) in Abhängigkeit von der Umgebungslichtintensität um das Objekt und/oder der Helligkeit des Objekts einnehmen kann, wobei die erste Lichtquelle mit einem Kameraverschluß zur Synchronisierung gekoppelt ist und die Lichtquelle zur Abstandsmessung in Abhängigkeit von dem Bildaufnahmevorgang der Kamera vor dem Öffnen des Verschlusses aktiviert wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform einer automatischen Fokussiereinrichtung entsprechend der Erfindung, wobei die automatische Fokussiereinrichtung in einer elektronischen Standkamera verwendet wird;

Fig. 2 das Diagramm der Charakteristik eines in der bevorzugten Ausführungsform der automatischen Fokussiereinrichtung nach Fig. 1 verwendeten Filters;

Fig. 3 das Diagramm der Wellenlängenverteilung einer Hilfslichtquelle, wie sie in der gezeigten Ausführungsform der automatischen Fokussiereinrichtung verwendet wird;

Fig. 4 das Diagramm der Filtereigenschaften der in der automatischen Fokussiereinrichtung nach Fig. 1 verwendeten Filter;

Fig. 5 das Diagramm der spektralen Empfindlichkeit eines in der bevorzugten Ausführungsform einer automatischen Fokussiereinrichtung nach Fig. 1 zu verwendenden photoempfindlichen Elements;

Fig. 6 das Diagramm der Charakteristik des visuellen Nutzeffekts einer elektronischen Standkamera, in die die bevorzugte Ausführungsform der automatischen Fokussiereinrichtung eingebaut ist;

Fig. 7 den Querschnitt eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Filterelements; und

Fig. 8 die Querschnittsdarstellung der in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung angeordneten Filterelemente.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die bevorzugte Ausführungsform einer automatischen Fokussiereinrichtung in eine elektronische Standkamera 10 eingebaut.

Die elektronische Standkamera 10 ist zur Aufnahme von Bildsignalen auf die Aufzeichnungsspur einer Magnetscheibe 12 ausgelegt. Zur Aufnahme des Bildes eines Objektes 14 ist die Kamera 10 mit einem Hauptlinsensystem 16 und einer Bildaufnahmevorrichtung 18 ausgestattet. Das Hauptlinsensystem 16 enthält eine in einen Tubus 22 eingepaßte Fokussierlinse 20. Der die fokussierende Linse 20 des Hauptlinsensystems 16 tragende Tubus 22 ist zur Fokussierung des Abbildes des Objekts 14 auf der Bildaufnahmevorrichtung 18 in axialer Richtung beweglich. Die Bildaufnahmevorrichtung 18 kann z. B. ein CCD-Element mit einzelnen Bildsensoren aufweisen und so geschaltet sein, daß sie ein Bildsignal erzeugt. Das Bildsignal wird in einem Aufzeichnungsschaltkreis 24 verarbeitet. Der Schaltkreis 24 schreibt die aus dem Bildsignal gewonnenen Bilddaten mittels eines magnetischen Schreibkopfs 26 auf die Aufnahmespur der Magnetscheibe 12. Die Magnetscheibe 12 wird durch einen Scheibenantriebsmotor 28 bewegt, um damit die Aufzeichnung der Bildaten über den Aufnahmekopf 26 zu ermöglichen.

Eine mikroprozessorgestützte Steuereinheit 30 dient zur Steuerung der Bildaufnahmeoperation, der Bilddatenaufnahme. Die Systemsteuereinheit 30 wird durch eine Verschlußtaste 32 getriggert, um daraufhin die Bildaufnahmeoperation vorzunehmen. Eine Systemsteuereinheit 28 steuert die Position eines zwischen dem Hauptlinsensystem 16 und der Bildaufnahmevorrichtung 18 liegenden Verschlusses 34. Die Systemsteuereinheit 30 steuert außerdem den Betrieb des Aufzeichnungsschaltkreises 24 zur Steuerung der Schreib/Lesezyklen der Bilddaten, usw. Weiterhin steuert dieser Schaltkreis den Betrieb des Scheibenantriebsmotors 28.

Solche elektronischen Standkameras sind z. B. in der GB-PS 11 12 603, veröffentlicht am 20. Juli 1983, der EP-PS 01 86 883 und der EP-PS 02 04 646 offenbart.

Die bevorzugte Ausführungsform der automatischen Fokussiereinrichtung wird in der oben erwähnten elektronischen Standkamera 10 zur Bestimmung des Abstands zu dem Objekt 14 und der axialen Verschiebung der Fokussierlinse 20 mit dem Tubus 22 verwendet, um das Hauptlinsensystem 16 auf das Objekt zu fokussieren. In der automatischen Fokussiereinrichtung dient eine TTL-Baugruppe zum Empfang eines von dem Objekt 14 reflektierten Lichtstrahls durch das Hauptlinsensystem 16 der Kamera 10. Die automatische Fokussiereinrichtung bestimmt zur automatischen Fokussierung des Hauptlinsensystems 16 auf das Objekt aus dem empfangenen Lichtstrahl den Abstand zu dem Objekt 14. Zum Empfang des von dem Objekt 14 reflektierten Lichtstrahls enthält die automatische Fokussiereinrichtung ein photoempfindliches Element 40. Der durch das Hauptlinsensystem 16 empfangene Lichtstrahl wird von einem halbdurchlässigen Spiegel 42 abgelenkt und fällt über eine Sammellinse 44 und ein Filter 46 als Objekt-Erfassungsstrahl L_DET auf das photoempfindliche Element 40. Das photoempfindliche Element 40 erzeugt ein den Abstand der Kamera 10 von dem Objekt 14 darstellendes Signal S_out durch Verarbeitung des von dem Objekt reflektierten Lichtsignals in bekannter Weise. Das entfernungsabhängige Ausgangssignal S_out wird einem Treiberschaltkreis 48 zum Antrieb eines Servomotors 50 für die Fokussiereinrichtung zugeführt. Der Servomotor 50 bewegt ein Getriebe 52 in Abhängigkeit von dem Treibersignal des Treiberschaltkreises 48. Das Getriebe 52 greift in eine auf dem äußeren Umfang des Tubus 22 angebrachte Zahnstange 54 ein, um die Fokussierlinse 20 in eine dem gemessenen Abstand entsprechende Position zu verschieben.

Die elektronische Standkamera nach Fig. 1 ist außerdem mit einer Stroboskoplampe 56 und einem Hilfslicht emittierenden Element 58 ausgestattet. Die Stroboskoplampe 56 und das Hilfslicht emittierende Element 58 sind mit einem Schalter 60 verbunden und können aktiviert werden, wenn der Schalter eingeschaltet ist. Wie bereits erwähnt, wird die Stroboskoplampe 56 synchron mit dem Öffnen des Verschlusses 34 betrieben. Das Hilfslicht emittierende Element 58 ist so mit der Stroboskoplampe 56 verbunden, daß es zur Aussendung eines Hilfslichtstrahls L_SB vor der Stroboskoplampe 56 aktiviert wird. Zur Steuerung der aktiven Zeitintervalle der Stroboskoplampe 56 und des Hilfslicht emittierenden Elements 58 ist die Systemsteuereinheit 30 mit entsprechenden Leistungsschaltern 62 und 64 der Stroboskoplampe 56 bzw. des Hilfslicht emittierenden Elements 58 verbunden. Die Systemsteuereinheit 30 ist außerdem mit dem Schalter 60 verbunden.

Wenn der Schalter 60 sich im EIN-Zustand befindet, schaltet die Systemsteuereinheit 30 beim Drücken des Verschlußauslösers 32 den Leistungsschalter 64 zur Aktivierung des Hilfslicht emittierenden Elements 58 für eine bestimmte Zeitperiode ein. Nach dem Verstreichen einer gegebenen Zeitperiode schaltet die Systemsteuereinheit 30 den Leistungsschalter 62 zum Betreiben der Stroboskoplampe 56 ein. Gleichzeitig wird der Verschluß 34 von der Systemsteuereinheit 30 zur Aufnahme des Objektbildes geöffnet.

In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Hilfslicht emittierendes Element 58 verwendet, das, wie in Fig. 3 gezeigt, im Infrarotbereich, d. h. zwischen 890 und 900 nm, abstrahlt. Folglich liegt der von dem Hilfslicht emittierenden Element 58 auf das Objekt 14 gerichtete Hilfslichtstrahl L_SB im Infrarotbereich.

In der Praxis können Hilfslicht emittierende Elemente jeden Frequenzbereichs als Hilfslichtquelle verwendet werden. Lediglich solche lichtemittierenden Elemente, die einen hohen Stromverbrauch haben, sind ungeeignet. Folglich werden Photodioden und dergleichen, die nur geringe Leistungsaufnahme haben, als lichtemittierende Elemente bevorzugt verwendet. Wenn solche Elemente mit geringer Leistungsaufnahme ausgewählt werden, muß die Wellenlänge des Lichts lang genug sein, um Abstandsmessungen mit dem vom Objekt reflektierten Licht zu ermöglichen. Angesichts dieser Tatsache ist der Infrarotbereich, der ferne Infrarotbereich und Bereiche mit noch geringerer Frequenz besonders geeignet. Folglich wurde in der gezeigten Ausführungsform ein Hilfslicht emittierendes Element mit dem in Fig. 3 gezeigten Emissionsbereich ausgewählt. Das von dem Element emittierte Licht liegt im Infrarotbereich zwischen näherungsweise 890 und 900 nm.

Andererseits ist es in passiven automatischen Fokussiereinrichtungen, wie z. B. TTL-Systemen, vorteilhaft, sichtbares Licht zu verwenden. Zu diesem Zweck ist die automatische Fokussiereinrichtung so dimensioniert, daß sie nicht auf Licht außerhalb des sichtbaren Spektrums anspricht. Wenn andererseits die automatische Fokussiereinrichtung so ausgelegt ist, daß sie auf Licht im infraroten oder fernen Infrarotbereich anspricht, können Fokussierfehler aufgrund von fehlerhaften Abstandsmessungen auftreten, wenn das einzustellende Objekt stark beleuchtet ist.

Passive automatische Fokussiereinrichtungen verwenden nämlich im allgemeinen CCDs oder Siliciumphotodioden (SPDs) als photoempfindliche Elemente für Abstandssensoren. Solche Abstandssensoren haben in den meisten Fällen ihre größte Empfindlichkeit im Wellenlängenbereich von etwa 900 nm, wie durch die Kurve K₁ in Fig. 5 dargestellt. Das menschliche Auge ist demgegenüber im Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm empfindlich, wie durch die Kurve K₂ der Fig. 6 dargestellt. Wenn Licht im Wellenlängenbereich größer als K₂ durch das Hauptlinsensystem vom Hintergrund des Objekts empfangen wird, besteht deshalb die Gefahr, daß das photoempfindliche Element der automatischen Fokussiereinrichtung bei der Messung des Abstands auf das längerwellige Licht reagiert und die Einrichtung damit auf den Hintergrund des Objekts fokussiert.

Zur Vermeidung der Fokussierung des Hintergrunds wird in der gezeigten Ausführungsform ein Filter 46 mit der Durchlaßkurve K₃, wie in Fig. 2 gezeigt, verwendet. Ein so ausgewähltes Filter läßt Licht im sichtbaren Frequenzbereich und darüber, wie durch Kurve K₅₁ angedeutet, und Infrarotlicht in dem der Frequenz K₄ des Hilfslichts L_SB entsprechenden schmalen Bereichs, der von dem emittierenden Element 58 ausgesandt wird, passieren, was mit der Kurve K₅₂ angedeutet ist. Die Durchlaßcharakteristik des Filters im Bereich der Kurve K₅₂ ist vorgesehen, damit das photoempfindliche Element 40 genug Lichtenergie empfangen kann, um einen ausreichend hohen Pegel des die Entfernung angebenden Signals S_out in Abhängigkeit von dem vom Objekt reflektierten Hilfslichtstrahl zu erzeugen.

In der bevorzugten Ausführungsform ist das Filter 46 als Mehrschichtenfilter ausgebildet. Das Filter 46 ist z. B., wie in Fig. 7 und 8 gezeigt, aus einem durchlässigen Basismaterial 70 aus Glas, einer Schicht 72 mit hohem Brechungsindex und einer Schicht 74 mit geringem Brechungsindex aufgebaut. Wie man in Fig. 8 erkennen kann, sind die Schicht 72 mit hohem Brechungsindex und die Schicht 74 mit geringem Brechungsindex auf das Basismaterial 70 in abwechselnder Folge durch Abscheidung aufgebracht. Das Material für die Schicht mit hohem Brechungsindex kann aus den Substanzen ZnS, TiO₂, ZnO₂, CeO₃ usw. bestehen. Als Material für die Schicht 74 mit geringem Brechungsindex kann MgF₂, AlO₃ usw. verwendet werden. Die Dicken der Schichten 72 und 74 sind so gewählt, daß sie für einfarbiges Licht durchlässig sind. In der gezeigten Ausführungsform besteht das Filter 46 aus zwei Mehrschichtfiltern, von denen jedes durch Abscheidung einer ZnS-Schicht (n =2,35) als Schicht mit hohem Brechungsindex und einer MgF₂-Schicht (n =1,38) als Schicht mit geringem Brechungsindex auf einem Basismaterial aus Glas (n =1,52), wie in Fig. 8 gezeigt, gebildet wird.

Durch Schaffung der oben beschriebenen Filtercharakteristik kann Licht in dem durch die Kurve K₅₂ gezeigten Wellenlängenbereich durch das Filter 46 in der gezeigten Ausführungsform einer automatischen Fokussiereinrichtung bei Vorhandensein der Filtercharakteristik der Kurve K₅₁ hindurchtreten. Folglich wird das vom Objekt reflektierte Licht im Wellenlängenbereich von K₂ bei hellen Umgebungsbedingungen von dem photoempfindlichen Element 58 zur Bestimmung des Objektabstands aufgenommen. Für den Fall dunkler Umgebungsbedingungen und die Verwendung des Hilfslicht emittierenden Elements 40 durchläuft die reflektierte Lichtkomponente im Wellenlängenbereich der Kurve K₅₂ das Filter 46, um als Detektionslicht L_DET des Objekts auf das photoempfindliche Element 40 zu fallen.

Beim Betrieb der oben beschriebenen elektronischen Standkamera bleibt der Schalter 60 zum Abschalten der Stroboskoplampe 56 in "Aus"-Stellung, wenn ein hellerleuchtetes Objekt aufgenommen wird oder entsprechende Umgebungsbedingungen herrschen. Folglich bleibt auch das Hilfslicht emittierende Element 58 inaktiv. In diesem Fall wird bei Betätigung des Verschlußauslösers 32 die Systemsteuereinheit 30 zum synchronen Betrieb des Verschlusses 34, des Aufnahmeschaltkreises 24 und des Antriebsmotors 28 für die Scheibe aktiviert. Folglich öffnet sich zur Belichtung der Bildaufnahmevorrichtung 18 durch das Hauptlinsensystem 16 und den halbdurchlässigen Spiegel 42 der Verschluß 34. Der größere Teil des Lichts durchläuft den halbdurchlässigen Spiegel und fällt auf die Bildaufnahmevorrichtung 18. Der reflektierte Anteil des Lichtstrahls fällt durch die Sammellinse 44 und das Filter 46 als Detektionslicht L_DET des Objekts auf das photoempfindliche Element 58. In diesem Moment fallen Lichtkomponenten mit Wellenlängen im Bereich der Kurven K₅₁ und K₅₂, die das Filter 46, passieren, auf das photoempfindliche Element. Da die Durchlaßkurve K₅₁ ein wesentlich breiteres und höheres Maximum als die des Bereichs K₅₂ aufweist, ist die tatsächliche Energie der Komponenten im K₅₁-Bereich wesentlich größer als die im K₅₂-Bereich. Demzufolge ermittelt das photoempfindliche Element 58 den Abstand zwischen der Kamera und dem Objekt aufgrund der Komponenten des K₅₁-Bereichs des Detektionslichts L_DET und erzeugt damit das den Abstand darstellende Signal S_out. Der Treiberschaltkreis 48 reagiert auf das den Abstand darstellende Signal S_out des photoempfindlichen Elements 58 und betreibt den Servomotor 50, der über das Getriebe 52 den Tubus 22 bewegt, so daß die Fokussierlinse 20 in eine solche Position verschoben wird, in der das Hauptlinsensystem 16 auf das Objekt scharfgestellt ist. Obwohl das photoempfindliche Element 58 gleichzeitig auch Infrarotlicht im schmalen Bandbereich der Kurve K₅₂ empfängt, bleibt bei der Ermittlung des Abstands dieser Bereich unberücksichtigt, da die Lichtenergie dieses Bereichs wesentlich kleiner ist als die der K₅₁-Komponente.

Wenn andererseits ein dunkles Objekt aufgenommen werden soll oder nur schwaches Umgebungslicht herrscht, wird der Schalter 60 zur Inbetriebnahme der Stroboskoplampe 56 und des Hilfslicht emittierenden Elements 58 eingeschaltet. In diesem Fall reagiert die Systemsteuereinheit 30 auf die Betätigung des Verschlußknopfs 32 zur Anregung des Hilfslicht emittierenden Elements 58. Gleichzeitig öffnet die Systemsteuereinheit 30 den Verschluß 34. Daraufhin fällt der vom Objekt reflektierte Hilfslichtstrahl L_OB auf die Bildaufnahmevorrichtung 16 und das photoempfindliche Element 40. Da in diesem Fall der reflektierte Lichtstrahl L_OB nur geringe oder keine Komponenten des Wellenlängenbereichs K₅₁ aufweist, hat das über die Sammellinse 44 und das Filter 46 auf das photoempfindliche Element 40 einfallende Detektionslicht L_DET des Objekts einen hohen Anteil der Komponenten im K₅₂-Bereich. Das Element 40 reagiert zur Bestimmung des Abstands der Kamera von dem Objekt auf die Komponente im K₅₂-Bereich und erzeugt das den Abstand darstellende Signal, um wiederum mittels des Treiberschaltkreises 48 die Fokussierlinse 20 in eine solche Position zu bringen, daß das Hauptlinsensystem 16 auf das Objekt scharfgestellt ist. Anschließend wird die Stroboskoplampe 56 gezündet und beleuchtet das Objekt und seinen Hintergrund.

Damit ermöglicht die erfindungsgemäße automatische Fokussiereinrichtung einem passiven System das automatische Scharfstellen des Hauptlinsensystems einer Kamera auf ein Objekt auch bei schlechtesten Beleuchtungsbedingungen, ohne daß bei normalen Lichtverhältnissen Fokussierfehler auftreten.

Claims (8)

1. Automatische Fokussiereinrichtung für eine Kamera, die ein Hauptlinsensystem aufweist, mit einer in bezug auf eine andere Linse zur Fokussierung des Hauptlinsensystems auf ein Objekt beweglichen Fokussierlinse sowie mit einer ersten Lichtquelle zur Beleuchtung des Objektes bei der Bildaufnahme, mit

• - einem mit der beweglichen Linse des Hauptlinsensystems verbundenes Servosystem zur Verschiebung der beweglichen Linse entsprechend einem den Abstand zwischen der Kamera und dem Objekt darstellenden Signals;
• - einer photoempfindlichen Vorrichtung zur Aufnahme von von dem Objekt reflektierten Licht und Bestimmung des Abstandes zum Erzeugen eines den Abstand darstellenden Signals;
• - einer Vorrichtung mit einer Lichtquelle zum Messen des Abstandes, die zur Abstrahlung eines den Abstand zum Objekt messenden Lichts gleichzeitig mit der ersten Lichtquelle aktiviert wird;
• - Empfangsvorrichtungen für den vom Objekt reflektierten Lichtstrahl und zum Weiterleiten des reflektierten Lichtstrahls zu der photoempfindlichen Vorrichtung; und mit
• - Filtern, die zwischen der Empfangsvorrichtung für reflektiertes Licht und der photoempfindlichen Vorrichtung zum Filtern eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs der Lichtkomponenten angeordnet sind, mit einem ersten Durchlaßbereich in dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum des Lichts und einem zweiten Durchlaßbereich, der dem Wellenlängenbereich des den Abstand messenden Lichts entspricht, wobei die Intensität des durch die Filter hindurchgehenden sichtbaren Lichts größer ist als die des Lichts im zweiten Durchlaßbereich und somit einen wesentlichen Beitrag zur Abstandsmessung liefert, wenn die Lichtquelle zur Abstandsmessung abgeschaltet ist, und wobei die Intensität des durch die Filter hindurchgehenden Lichts im zweiten Durchlaßbereich größer ist als die des sichtbaren Lichts und somit den wesentlichen Beitrag zur Abstandsmessung liefert, wenn die zweite Lichtquelle zur Abstandsmessung aktiviert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoempfindliche Vorrichtung zusätzlich in dem schmalen Frequenzbereich des Lichts im Wellenlängenbereich des zweiten Durchlaßbereichs empfindlich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lichtquelle Licht emittiert, dessen Wellenlänge größer oder gleich der des infraroten Lichts ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtervorrichtung ein einzelnes Filter mit dem ersten und zweiten Durchlaßbereich aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsvorrichtungen für reflektiertes Licht das Hauptlinsensystem und Vorrichtungen zum Teilen des empfangenen Lichts aufweisen, um eine erste Komponente auf die Bildauffangvorrichtung der Kamera zu fokussieren und um eine zweite Komponente den photoempfindlichen Vorrichtungen über die Filter zuzuführen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle mittels eines Ein/Aus-Schalters in Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen in der Umgebung des Objekts und/oder der Helligkeit des Objekts aktiviert bzw. deaktiviert werden können.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle beim Betreiben der Kamera aktiviert werden und daß die Lichtquelle in Betrieb gesetzt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle mittels eines Schalters aktiviert und deaktiviert werden, der die zwei Schaltstellungen "Ein" und "Aus" in Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen in der Umgebung des Objekts und/oder der Helligkeit des Objekts einnehmen kann, daß die erste Lichtquelle mit einem Verschluß der Kamera zur Synchronisierung verbunden ist, und daß die Lichtquelle zur Abstandsmessung in Abhängigkeit von dem Bildaufnahmevorgang der Kamera vor dem Öffnen des Verschlusses eingeschaltet wird.