DE3734833A1

DE3734833A1 - Automatische fokussierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3734833A1
Application number: DE19873734833
Authority: DE
Inventors: Yasuaki Chino
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-10-14
Filing date: 1987-10-14
Publication date: 1988-04-28
Also published as: JPS6396613A; DE3734833C2; US4857717A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Fokussierungsvorrichtung, die zur Verwendung in einem Gerät wie einer Videokamera geeignet ist.

Eine automatische Fokussierungsvorrichtung zur Verwendung in einem Gerät wie einer Videokamera ist beispielsweise aus der Offenbarung der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 56-54610 bekannt, die am 26. Dezember 1981 veröffentlicht wurde.

Die offenbarte automatische Fokussierungsvorrichtung weist ein lichtemittierendes Element und einen Mittenspalt- Lichtmeßfühler auf, der ein Paar von lichtempfangenden Elementen aufweist. Ein von dem lichtemittierenden Element emittierter und von einem zu fotografierenden Gegenstand reflektierter Lichtstrahl wird von den beiden Teilen des Mittenspalt-Lichtmeßfühlers empfangen. Ein Fokussierungssignal wird gewonnen durch Erfassung einer Verschiebung eines Punktes des reflektierten Lichtstrahls, der auf den Lichtmeßfühler fällt, von seiner Mitte, auf der Basis einer Differenz zwischen den Ausgängen der zwei Teile des Mittenspalt-Lichtmeßfühlers.

In einer solchen automatischen Fokussierungsvorrichtung wird ein Motor um einen kontrollierten Betrag gedreht, der erforderlich ist, um das Linsensystem der Kamera in die Position der scharfen Fokussierung zu bringen, wenn eine solche Strahlpunkt-Verschiebung erfaßt wird. Der kontrollierte Betrag der Drehung des Motors wird bestimmt durch das Fokussierungssignal, das gemäß einem erfaßten Zeitabschnitt T variabel ist, d. h. der Zeitdifferenz (t₁-t₂) zwischen den Zeiten t₁ und t₂, bei denen integrierte Spannungen V _A und V _B, die durch Integration der Ausgangssignale Sa und Sb der zwei Teile oder lichtempfangenden Elemente jeweils gewonnen werden, den Pegel einer Quellenspannung (Bezugsspannung) V _S erreichen. Daher können hier zwei Defokussierungs-Fälle dergestalt auftreten, daß die erfaßten Zeitabschnitte T im wesentlichen einander gleich sind und somit in beiden Fällen dieselben Fokussierungssignale erzeugt werden, wobei man nicht beachtet, daß in beiden Fällen die Beträge der Versetzung bzw. Verschiebung des auf den Meßfühler fallenden bzw. projizierten Strahlpunktes von seiner Mitte voneinander verschieden sind. Im Ergebnis ist in einem der Fälle, in dem der Betrag der Strahlpunkt-Verschiebung kleiner ist als in dem anderen Fall, der Betrag der Fokus-Einstellung durch das Fokussierungssignal außergewöhnlich groß, was zu einem Nachlauf bzw. zu Pendeln (hunting) führt. Dagegen ist in dem anderen Defokussierungs-Fall, bei dem die Menge der Strahlpunkt- Verschiebung größer ist als in dem anderen Fall, der Betrag der Fokus-Einstellung durch das Fokussignal extrem klein, was zu einer beträchtlich langsamen Reaktionsgeschwindigkeit führt (response speed).

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Problem im Stand der Technik zu lösen, und eine automatische Fokussierungsvorrichtung zu schaffen, die immer bei hoher Reaktionsgeschwindigkeit arbeiten kann, trotz ihres einfachen Aufbaus.

Die automatische Fokussierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung weist zwei Integrations-Schaltkreise auf, an die Ausgangssignale der zwei lichtempfangenden Elemente, die in einem Mittenspalt-Lichtmeßfühler enthalten sind, jeweils angelegt werden, und von denen jeder wahlweise in einer Funktion der Integration eines Stroms arbeiten kann, der dem Ausgangssignal des zugeordneten lichtempfangenden elementes proportional ist (hier als Funktion der Proportionalstrom- Integration bezeichnet) und einer Funktion der Integration eines festen Stroms, der durch die Zeitkonstante bestimmt ist, die diesem Integrations-Schaltkreis zur Verfügung gestellt ist (hier als Funktion der Feststrom- Integration bezeichnet). Wenn eine der Integrations- Ausgangsspannungen dieser zwei Integrations-Schaltkreise den Pegel einer vorbestimmten Schwellenspannung erreicht, wird die Betriebsweise dieser Integrations-Schaltkreise gleichzeitig von dem Proportionalstrom-Integrationsmodus zu dem Feststrom-Integrationsmodus gewechselt, und ein Fokussierungssignal wird erzeugt durch Erfassung des Zeitabschnittes von der Zeit, wenn die eine Integrations-Ausgangsspannung den Pegel der Quellenspannung erreicht, bis zu der Zeit, wenn die andere Integrations-Ausgangsspannung den Schwellenspannungs- Pegel erreicht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hängt das so gewonnene Fokussierungssignal ausschließlich von dem Betrag der eimpfangenen Strahlpunkt-Verschiebung an dem Mittenspalt- Lichtmeßfühler ab, so daß der Fokus mit einer Geschwindigkeit eingestellt werden kann, die dem Betrag der Strahlpunkt- Verschiebung entspricht, womit ein Nachlauf und eine langsame Reaktion vermieden werden. Somit schafft die vorliegende Erfindung eine automatische Fokussierungsvorrichtung, die den Fokussierungsbetrieb weich und verläßlich durchführt, trotz seines vereinfachten Aufbaus bzw. seiner einfachen Struktur.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1A und Fig. B erläutern das Arbeitsprinzip einer automatischen Fokussierungsvorrichtung, die beispielsweise in einer Videokamera eingebaut ist.

Fig. 2A und 2B erläutern den Betrieb der Vorrichtung, wenn ein Gegenstand relativ fern von der Kamera angeordnet ist.

Fig. 3A und 3B erläutern den Betrieb der Vorrichtung, wenn ein Gegenstand relativ nahe der Kamera angeordnet ist.

Fig. 4 ist eine Graphik, die eine ideale Beziehung zwischen dem Betrag der empfangenen Strahlpunkt-Verschiebung bei dem Mittenspalt-Lichtmeßfühler und der Rotations geschwindigkeit eines Motors zeigt, der die Position des Linsensystems der Kamera steuert.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer bevorzugten Ausführungsform der automatischen Fokussierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn die in eine Videokamera eingebaut ist.

Fig. 6A und 6B erläutern wie der in Fig. 5 gezeigte Microcomputer den Zeitabschnitt T auf der Basis der Integrations-Ausgangsspannungen der Integrations- Schaltkreise erfaßt.

Fig. 7A und 7B erläutern die Art der Erfassung des Zeitabschnitts T, wenn ein Gegenstand relativ fern von der Kamera angeordnet ist.

Fig. 8A und 8B erläutern die Art der Erfassung des Zeitabschnitts T, wenn ein Objekt relativ nahe an der Kamera angeordnet ist.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, was im Detail die Struktur der Integrations-Schaltkreise und des in Fig. 5 gezeigten Erfassungs-Schaltkreises zeigt.

Fig. 10 ist ein Schaltdiagramm, welches eine praktische Struktur der in Fig. 9 gezeigten Schaltkreise zeigt.

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm der Verarbeitungsschritte des in Fig. 5 gezeigten Microcomputers.

Fig. 12 ist eine Graphik, die eine ideale Beziehung zwischen dem Zeitabschnitt, der von dem in Fig. 5 gezeigten Microcomputer erfaßt wird und der Rotationsgeschwindigkeit des in Fig. 5 gezeigten Motors.

Fig. 13 zeigt beispielsweise die Kurvenform des Fokussierungs signals, das von dem in Fig. 5 gezeigten Microcomputer erzeugt wird.

Das Arbeitsprinzip einer automatischen Fokussierungsvorrichtung im Stand der Technik, zu deren Verbesserung die vorliegende Erfindung führen soll, wird zunächst mit Bezug auf die Fig. 1A und 1B beschrieben.

Ein Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1 weist ein Paar von lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b wie in Fig. 1B gezeigt auf und ist in einer Videokamera (nicht gezeigt) montiert, um einen Lichtstrahl zu empfangen, der von einem lichtemittierenden Element (nicht gezeigt) ausgesendet wird, der auf die Videokamera fällt und der von einem zu fotografierenden Gegenstand reflektiert ist. Der von dem Gegenstand reflektierte und von dem Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1 empfangene Lichtstrahl bildet einen Lichtpunkt des empfangenen Lichtes auf der Oberfläche des Mittenspalt-Lichtmeßfühlers 1, auf dem die lichtempfangenden Elemente 1 a und 1 b vorgesehen sind. Wenn das Linsensystem der Kamera im scharfen Fokus ist, d. h. wenn der Strahlpunkt des empfangenen Lichtes bezüglich der lichtempfangenden Elemente 1 a und 1 b nicht verschoben ist, empfangen diese Elemente 1 a und 1 b dieselbe Menge des Lichtes.

Wenn nun der Strahlpunkt des von dem Mittenspalt- Lichtmeßfühler 1 empfangenen Lichtes in Richtung auf das lichtempfangende Element 1 a verschoben ist, wie durch die Schraffur in Fig. 1B gezeigt ist, dann ist die Menge des Lichtes A, die von dem lichtempfangenden Element 1 a empfangen wird, größer als die Menge des Lichtes B, die von dem licht empfangenden Element 1 b empfangen wird. Da jedes der licht empfangenden Elemente 1 a und 1 b ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Amplitude hat, die der Menge des empfangenen Lichtes proportional ist, dann ist die Amplitude des Ausgangssignals des lichtempfangenden Elementes 1 a größer als die des Ausgangssignals des lichtempfangenden Elementes 1 b.

Die Ausgangssignale der lichtempfangenden Elemente 1 a und 1 b werden jeweils durch Integrations-Schaltkreise integriert. Jeder dieser Integrations-Schaltkreise führt die Integration aus, durch Laden oder Entladen eines Kondensators mit einem Strom, der einen Wert hat, welcher einem Spannungswert seines Eingangssignals proportional ist. Diese Art der Integration wird hier als Proportionalstrom-Integrationsmodus bezeichnet. Man nehme an, daß V _R eine Anfangsspannung (d. h., eine Rücksetzspannung) jedes dieser Integrations-Schaltkreise ist. Dann wechselt wie in Fig. 1A gezeigt, eine Integrations- Ausgangsspannung V _A des Integrations-Schaltkreises, an den das Ausgangssignal des lichtempfangenden Elementes 1 a angelegt ist, von der Rücksetzspannung V _R mit einem steileren Gradienten als dem einer Integrations-Ausgangsspannung V _B des Integrations-Schaltkreises, an den das Ausgangssignal des lichtempfangenden Elementes 1 b angelegt ist.

Diese Integrations-Ausgangsspannungen V _A und V _B der Integrations-Schaltkreise werden mit einer vorherbestimmten Schwellenspannung V _S in den zugeordneten Vergleichern (Komparatoren) jeweils verglichen. Fig. 1A erläutert, daß die Integrations-Ausgangsspannung V _A den Pegel der Schwellenspannung V _S zur Zeit t₁ erreicht, während die Integrations-Ausgangsspannung V _B den Pegel der Schwellenspannung V _S zur Zeit t₂ erreicht. Der Zeitabschnitt T von der Zeit t₁ zu der Zeit t₂ wird erfaßt, und ein Fokussierungssignal wird auf der Basis des erfaßten Zeitabschnitts T erzeugt. Dieses Fokussierungs signal wird benutzt, um einen Linsensystem-Antriebsmotor anzutreiben, so daß das Linsensystem der Kamera zu einer Position bewegt wird, wo ein Bild des Gegenstandes fokussiert ist auf eine Fokussierungsebene (nicht gezeigt) der Videokamera und gleichzeitig wird der Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1, wie in Fig. 1B gezeigt, ebenso verschoben, daß die licht empfangenden Elemente 1 a und 1 b dieselbe Menge des Lichtes des empfangenen Strahlpunktes empfangen.

In Fig. 1A sind Integrations-Ausgangsspannungen V _A und V _B wie folgt ausgedrückt:

V _B = V _R - kAt
V _B = V _R - kBt wobei k eine Konstante ist.

Daher wird der Zeitabschnitt T, der verstrichen ist bis die Integrations-Ausgangsspannung V _B den Pegel der Schwellenspannung V _S zu der Zeit t₂ erreicht, nachdem die Integrations- Ausgangsspannung V _A den Pegel der Schwellenspannung V _S zu der Zeit t₁ erreicht hat wie folgt ausdrückt:

Die Gleichung (1) wird wie folgt umgeschrieben:

wobei α das Verhältnis A/B zwischen den Mengen des Lichtes A und B ist, die von den jeweiligen lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b empfangen werden.

Dieses Verhältnis α ändert sich gemäß dem Betrag der Verschiebung des empfangenen Strahlpunktes auf dem Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1. Auch wenn die Intensität des reflektierten Lichtstrahls sich ändern kann, verändert sich jedoch dieses Verhältnis a nicht, vorausgesetzt, daß der Betrag der Verschiebung des empfangenen Strahlpunktes konstant ist. Daher kann der Betrag der Verschiebung des empfangenen Strahlpunktes dargestellt werden durch das Verhältnis α zwischen den Mengen des von den jeweiligen lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b empfangenen Lichtes.

Gemäß der Gleichung (2), jedoch verändert sich der Zeitabschnitt T, der sich natürlich als eine Funktion des Verhältnisses α verändert, ebenso als eine Funktion der Menge des Lichtes A, das von dem lichtempfangenden Element 1 a empfangen wird. Daher können zwei Defokussierungs-Fälle dergestalt auftreten, daß die Zeitabschnitte T, die in beiden Fällen erfaßt werden, voneinander verschieden sind, aufgrund von verschiedenen Intensitäten des reflektierten und empfangenen Lichtstrahls, obwohl die Beträge der Verschiebung des empfangenen Lichtpunktes einander in beiden Fällen gleich sind. In solchen Fällen werden verschiedene Fokussierungssignale zur Steuerung des Linsensystems der Kamera erzeugt. Dagegen können ebenso zwei Defokussierungs-Fälle dergestalt auftreten, daß das Verhältnis α zwischen den Mengen des Lichtes, das von den lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b empfangen wird, in dem einen Fall verschieden ist von dem in dem anderen Fall, aufgrund von verschiedenen Intensitäten der reflektierten Lichtstrahlen, wobei aber die erfaßten Zeitabschnitte T in beiden Fällen nicht verschieden sind. In solchen Fällen wird dasselbe Fokussierungssignal zur Steuerung des Linsensystems der Kamera erzeugt. Die Intensität des reflektierten Lichtstrahls ist unterschiedlich in Abhängigkeit davon, ob der zu fotografierende Gegenstand relativ entfernt von oder nahe an der Videokamera liegt, und ist ebenso verschieden in Abhängigkeit davon, ob der Reflektionsfaktor des Gegenstandes groß oder klein ist.

Der Zeitabschnitt T, der erfaßt wird, wenn der zu fotografierende Gegenstand relativ nahe an der Videokamera angeordnet ist, kann derselbe wie der sein, der erfaßt wird, wenn der Gegenstand relativ entfernt von der Videokamera angeordnet ist. Ein Beispiel für eine solche Situation ist beschrieben mit Bezug auf die Fig. 2A, 2B und Fig. 3A und 3B.

Die Fig. 2A und 2B entsprechen dem Fall, in dem der Gegenstand relativ entfernt von der Videokamera liegt, während die Fig. 3A und 3B dem Fall entsprechen, bei dem der Gegenstand relativ nahe an der Videokamera liegt. Es wird angenommen, daß der Betrag der Verschiebung eines Lichtstrahl- Punktes, der von dem Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1 wie in Fig. 2B gezeigt empfangen wird, von dem eines Lichtstrahl- Punktes verschieden ist, der von dem Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1 wie in Fig. 3B gezeigt empfangen wird. Ebenso wird angenommen, daß in jedem der obigen Fälle die Menge des von dem lichtempfangenden Elementes 1 a empfangenen Lichtes größer ist als die des lichtempfangenden Elementes 1 b.

In dem Fall, in dem der Gegenstand relativ entfernt von der Videokamera angeordnet ist, hat der Strahl des von dem Gegenstand reflektierten und von dem Mittenspalt-Lichtmeßfühler empfangenen Lichtes eine geringe Intensität.

Daher verändert sich die Integrations-Ausgangsspannung V _A des Integrations-Schaltkreises, der das Ausgangssignal des lichtempfangenden Elementes 1 a integriert, und die Integrations- Ausgangsspannung V _B des Integrations-Schaltkreises, der das Ausgangssignal des lichtempfangenden Elementes 1 b integriert, mit der Zeit mit einem gemäßigten bzw. langsamen Gradienten, wie in Fig. 2A gezeigt, obwohl sie voneinander abweichen und den Pegel der Schwellenspannung V _S zur Zeit t₁ bzw t₂ erreichen. Der Zeitabschnitt T wird erfaßt als die Differenz zwischen den Zeiten t₁ und t₂.

Wenn man annimmt, daß A₁ und B₁ in Fig. 2B die Mengen des Lichtes sind, das von den jeweiligen lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b empfangen wird, und daß α₁ das Verhältnis A₁/B₁ zwischen den Mengen des empfangenen Lichtes A₁ und B₁ ist, dann folgt aus Gleichung (2), daß der erfaßte Zeitabschnitt T wie folgt ausgedrückt wird:

In dem Fall, bei dem der Gegenstand relativ nah an der Videokamera angeordnet ist, hat dagegen der Lichtstrahl, der von dem Gegenstand reflektiert, und von dem Mittenspalt- Lichtmeßfühler empfangen wird eine hohe Intensität. Daher ändern sich wie in Fig. 3A gezeigt die Integrations- Ausgangsspannungen der Integrations-Schaltkreise, die die Ausgangssignale der lichtempfangenden Elemente 1 a bzw 1 b integrieren, mit der Zeit mit ienem steileren Gradienten als in dem Fall, bei dem der Gegenstand relativ entfernt von der Videokamera angeordnet ist, obwohl sie sich voneinander unterscheiden, und den Pegel der Schwellenspannung V _S zu der Zeit t₁ bzw. t₂ erreichen. Die Zeitdauer T wird erfaßt als Differenz zwischen den Zeiten t₁ und t₂.

Wenn man annimmt, daß A₂ und B₂ in Fig. 3B die Mengen des Lichtes sind, die von den jeweiligen lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b empfangen werden, und daß α₂ das Verhältnis A₂/B₂ zwischen den Beträgen des empfangenen Lichtes A₂ und B₂ ist, dann folgt aus Gleichung (2), daß der erfaßte Zeitabschnitt T wie folgt ausgedrückt ist:

Die Mengen des empfangenen Lichtes A₁ und B₂ haben jeweils verschiedene Werte, und die Verhältnisse α₁ und α₂ haben ebenso jeweils verschiedene Werte. Die Werte von T, die durch die Gleichung (3) und (4) gegeben sind, sind miteinander gleich, wenn die folgende Beziehung erfüllt ist:

Daher ist der Zeitabschnitt T, der erfaßt ist, wenn der Gegenstand relativ entfernt von der Videokamera angeordnet ist, und der, welcher erfaßt wird wenn der Gegenstand relativ nahe an der Videokamera angeordnet ist, einander gleich, unbeachtet der verschiedenen Beträge der Strahlpunkt- Verschiebung auf dem Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1.

Beispielsweise gilt die obige Gleichung (5), wenn A₂/A₁ = 2, α₁ = 2 und α₂ = 3. In diesem Fall ist die Intensität des reflektierten Lichtstrahls in Fig. 3, die den Fall darstellt, bei dem der Gegenstand relativ nahe der Videokamera angeordnet ist, 16/9 mal so groß wie die in Fig. 2, welche den Fall darstellt, bei dem der Gegenstand relativ entfernt von der Videokamera angeordnet ist.

Wie oben beschrieben bestehen zwei Defokussierungs-Fälle dergestalt, daß der erfaßte Zeitabschnitt T in einem Fall von dem in dem anderen Fall verschieden ist, obwohl die Beträge der Verschiebung des empfangenden Lichtpunktes auf dem Mittenspalt- Lichtmeßfühler 1 einander gleich sind. Dagegen gibt es ebenso zwei Defokussierungs-Fälle dergestalt, daß die erfaßten Zeitabschnitte T in beiden Fällen einander gleich sind, obwohl der Betrag der Verschiebung des empfangenen Lichtpunktes in einem Fall von dem in dem anderen Fall verschieden ist. In jedem der obigen Fälle wird der Fokussierungsbetrieb des Linsensystems durchgeführt unter Verwendung des Fokussierungssignals, das auf der Basis des erfaßten Zeitabschnittes T erzeugt wird, und während der Fokussierungsoperation des Linsensystems wird die nächste Erfassung des Zeitabschnittes T durchgeführt. Auf diese Weise wird die Fokussierungssteuerung durchgeführt, wobei sukzessive der Zeitabschnitt T erfaßt wird, um das Linsensystem der Kamera in die Position der scharfen Fokussierung zu bringen.

Jedoch wirft eine solche automatische Fokussierungsvorrichtung das zuvor beschriebene Problem des Nachlaufs und einer beträchtlich langsamen Reaktion auf.

Solche Probleme würden vermieden durch ein Verfahren, bei dem das Fokussierungssignal auf der Basis des Wertes V _x der Integrations-Ausgangsspannung V _B zu der Zeit t₁ erzeugt wird, bei der die andere Integrations-Ausgangsspannung V _A den Pegel der Schwellenspannung V _S in Fig. 1A erreicht hat, um ein solches Fokussierungssignal für den Fokussierungsbetrieb des Linsensystems zu verwenden. In einem solchen Fall muß der Spannungswert V _x identifiziert bzw. gemessen werden. Da jedoch eine kontinuierliche Identifikation des Spannungswertes V _x in der Tat unmöglich ist, wird eine ideale Motorumdrehungs-Kennlinie wie in Fig. 4 gezeigt, durch eine abgestufte bzw. treppenförmige Kennlinie approximiert bzw. angenähert, die n Stufen aufweist, um eine Korrespondenz des Spannungswertes V _x zu einer der n Stufen zu identifizieren. Jedoch werden zum Zwecke der Identifikation des Spannungswertes V _x in der oben beschriebenen Weise zumindest n Vergleicher bzw. Komparatoren oder gleichwertige Einrichtungen benötigt, was zu einer Komplexität des Gerätes führt und einen wirtschaftlichen Nachteil mit sich bringt.

Die vorliegende Erfindung beseitigt alle oben ausgeführten Probleme.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll nun im Detail mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben werden.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer bevorzugten Ausführungsform der automatischen Fokussierungs vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn sie auf eine Videokamera angewandt wird, und in Fig. 5 bezeichnen gleiche Bezugszeichen und Symbole dieselben Teile und Signale, die auch in den Fig. 1A und 1B auftreten. Es ist ein Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1 gezeigt, lichtempfindliche Elemente (Fotodioden) 1 a und 1 b, Verstärker 2 a und 2 b, Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b, Vergleicher 4 a und 4 b, ein Erfassungs-Schaltkreis 5, ein Microcomputer 6, Treiberkreise 7 und 8, ein Motor 9, und ein lichtemittierendes Element 10.

Der in Fig. 5 gezeigte Lichtmeßfühler 1, ist mit zwei lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b versehen, die denen in Fig. 1B gezeigten gleich sind. Die lichtempfangenden Elemente 1 a und 1 b empfangen eine Lichtstrahl, der von dem licht emittierenden Element 10 ausgesandt und von einem zu fotografierenden Gegenstand reflektiert wird, und erzeugen Ausgangssignale S _a und S _b, die jeweils die Beträge des empfangenen Lichtstrahls darstellen. Diese Signale S _a und S _b werden an die Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b angelegt, nachdem sie von den Verstärkern 2 a bzw. 2 b verstärkt wurden. Die Integrations-Ausgangsspannungen V _A und V _B der Integrations- Schaltkreise 3 a und 3 b werden an die Vergleicher 4 a und 4 b angelegt, um jeweils mit den festen Schwellenspannungen (Bezugsspannungen) V _S verglichen zu werden. Dabei wird die Schwellenspannung V _S gewöhnlich an die Vergleicher 4 a und 4 b angelegt. Die resultierenden Ausgangssignale der Vergleicher 4 a und 4 b werden an die Eingangsanschlüsse a bzw. b des Microcomputers 6 angelegt. Der Microcomputer 6 erfaßt den Zeitabschnitt T von der Zeit, wenn eine der Integrations- Ausgangsspannungen V _A und V _B der Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b den Pegel der Schwellenspannung V _S erreicht, bis zu der Zeit, wenn die andere Integrations-Ausgangsspannung den Pegel der Schwellenspannung V _S erreicht, und auf der Basis des erfaßten Zeitabschnittes T wird ein Fokussierungssignal erzeugt. Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch arbeiten die Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b anfänglich in dem Proportionalstrom-Modus und wechseln zum Betrieb in dem Feststrom-Modus unmittelbar, wenn eine der Integrations- Ausgangsspannungen V _A und V _B die Schwellenspannung V _S erreicht, wie ausführlich auch beschrieben wird. Dieses Fokussierungssignal wird an den Treiberkreis 7 von einem Ausgangsanschluß o des Microcomputers 6 angelegt. Der Treiberkreis 7 dreht den Motor 9 um den Betrag, der der relativen Einschaltdauer (duty factor) des Fokussierungs signals entspricht, so daß das Linsensystem der Kamera in die Position der scharfen Fokussierung gebracht wird. Zur gleichen Zeit wird der Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1 verschoben, so daß die lichtempfangenden Elemente 1 a und 1 b nun dieselbe Lichtmenge empfangen. Das Fokussierungssignal, das von dem Microcomputer 6 erzeugt wird, wirkt zur Drehung des Motors 9 in einer Richtung oder der anderen hin, in Abhängigkeit davon, ob die Integrations-Ausgangsspannung V _A den Pegel der Schwellenspannung V _S früher oder später als die andere Integrations-Ausgangsspannung V _S erreicht.

Um die wiederholten Operationen der Integrations- Schaltkreise 3 a und 3 b mit periodischen Lichtemissionen des lichtemittierenden Elementes 10 zu synchronisieren, erzeugt der Microcomputer 6 periodisch ein Synchronisierungssignal und ein Rücksetz-Signal RSC mit derselben Frequenz. Jedes Synchronisierungssignal wird angelegt an den Treiberkreis 8, um das lichtemittierende Element 10 zu veranlassen, einen Lichtstrahl für ein vorherbestimmtes Zeitintervall auszusenden, das länger ist als ein mögliches maximales Zeitintervall, das im allgemeinen für den von V _A und V _B erforderlich ist, der früher die Schwellenspannung V _S erreicht nach Beginn bzw. Einsatz der Integration des Ausgangs des Verstärkers 2 a oder 2 b, aber kürzer als ein Zyklus-Zeitabschnitt in der Erzeugung der periodischen Synchronisierungssignale. Das Rücksetz-Signal RSC wird an die Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b angelegt, um dadurch die Integrations-Schaltkreise zurückzusetzen, so daß die Integrations-Schaltkreise für den Integrationsbetrieb in dem nächsten Zyklus bereit sind. Die Synchronisierungssignale und die Rücksetz-Signale RSC sind miteinander synchronisiert, aber jedes Synchronisierungssignal wird ein bißchen früher als das zugeordnete Rücksetz-Signal erzeugt, so daß die Integrationen der Integrations-Schaltkreise unmittelbar starten, nachdem diese Schaltkreise zurückgesetzt sind.

Die Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b haben eine Funktion der Integration gemäß den Stromwerten der Signale S _a und S _b, die von den Verstärkern 2 a bzw. 2 b verstärkt werden (d. h. eine Funktion der sogenannten Proportionalstrom- Integration und eine Funktion der Integration gemäß Feststrom-Werten, die von den RC-Zeitkonstanten der Integrations-Schaltkreise 3 a bzw. 3 b bestimmt sind (d. h. eine Funktion der sogenannten Feststrom-Integration). Diese Funktionen werden gewechselt bzw. umgeschaltet durch ein Erfassungs-Ausgangssignal des Erfassungs-Schaltkreises 5.

Wie in Fig. 6A genauer gezeigt, arbeitet der Integrations-Schaltkreis 3 a in dem Proportionalstrom- Integrationsmodus, nachdem er zur Zeit t₀ durch eine Kombination des Synchronisierungssignals und des Rücksetzsignals RC zurückgesetzt ist. Die Ausgangssignale der Vergleicher 4 a und 4 b werden an den Erfassungs-Schaltkreis 5 angelegt. Wenn, nachdem die Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b zurückgesetzt sind, eine der Integrations-Ausgangsspannungen V _A und V _B der jeweiligen Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b den Pegel der Schwellenspannung V _S der Komparatoren 4 a und 4 b zur Zeit t₁ erreicht, erfaßt der Erfassungs- Schaltkreis 5 das Erreichen des Schwellenspannungs-Pegels und bewirkt das Wechseln des Betriebsmodus der Integrations- Schaltkreise 3 a und 3 b von dem Proportionalstrom- Integrationsmodus zu dem Feststrom-Integrationsmodus. Daher ist der Zeitabschnitt T, der durch den Microcomputer erfaßt ist, der Abschnitt von (t₂-t₁), der verstrichen ist bis, nachdem eine der Integrations-Ausgangsspannungen V _A und V _B der jeweiligen Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b den Pegel der Schwellenspannung V _S zur Zeit t₁ erreicht hat, diese Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b in dem Feststrom- Integrationsmodus arbeiten und die andere Integrations- Ausgangsspannung den Pegel der Schwellenspannung V _S zur Zeit t₂ erreicht.

Danach wird der Integrationsbetrieb dieser Integrations- Schaltkreise 3 a und 3 b zu größerem Detail mit Bezug auf die Fig. 7A, 7B und Fig. 8A, 8B beschrieben.

Die Fig. 7A und 7B zeigen den Fall, bei dem der Gegenstand relativ entfernt von der Videokamera angeordnet ist, während die Fig. 8A und 8B den Fall zeigt, bei dem der Gegenstand relativ nahe an der Videokamera angeordnet ist. Es wird angenommen, daß die Intensität des Lichtstrahls, der von dem Gegenstand reflektiert und von dem Mittenspalt- Lichtmeßfühler 1 empfangen wird sowie der Betrag der Verschiebung des empfangenen Lichtpunktes in Fig. 7B von denselben Angaben in 8B abweichen.

Zunächst zeigen die Fig. 7A und 7B den Fall, bei dem der Gegenstand relativ entfernt von der Videokamera angeordnet ist, und die Menge des Lichtes A₁, das von dem lichtempfangenden Element 1 a empfangen wird, ist größer als die B₁, die von dem lichtempfangenden Element 1 b empfangen wird, obwohl die Mengen des Lichtes A₁ und B₁, die von den jeweiligen lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b empfangen werden, nicht groß in sich selbst sind. In diesem Fall ändern sich die Integrations-Ausgangsspannungen V _A und V _B der jeweiligen Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b, die in dem Proportionalstrom-Integrationsmodus arbeiten, nachdem sie zurückgesetzt sind, von der Rücksetz-Spannung V _R, mit der Zeit, mit einem allmählichen bzw. leichten Gradienten. Da die Endungsrate bzw. Änderungsgeschwindigkeit der Integrations- Ausgangsspannung V _A größer als die der Integrations-Ausgangs spannung V _B ist, erreicht die Integrations-Ausgangsspannung V _A den Pegel der Schwellenspannung V _S des Vergleichers 4 a zur Zeit t₁ früher als die Integrations-Ausgangsspannung V _B. Der Wert der Integrations-Ausgangsspannung V _B zu dieser Zeit t₁ ist V₁. In dem Proportionalstrom-Integrationsmodus ändern sich die Integrations-Ausgangsspannungen V _A und V _B mit der Zeit mit Gradienten, die zu den Mengen A₁ und B₁ des von den lichtempfangenden Elementen 1 a bzw. 1 b empfangenen Lichtes proportional sind. Daher werden die Spannungen V₁ und V _S wie folgt ausgedrückt:

V₁ = V _R - k′ · B₁ t₁ (6)

V _S = V _R - k′ · A₁ t₁ (7)

wobei t₁ die Zeit ist, zu der die Integrations- Ausgangsspannung V _A den Pegel der Schwellenspannung V _S erreicht, und k′ ist eine Konstante.

Daher ist die Differenz Δ V zwischen der Integrations- Ausgangsspannung V _B und der Schwellenspannung V _S zur Zeit t₁ gegeben durch:

Δ V = V₁ - V _S = k′ · (A₁ - B₁) t₁ (8)

Eine Substitution der Gleichung (7) in der Gleichung (8) ergibt die folgende Gleichung:

Nach der Zeit t₁ arbeiten die Integrations-Schaltkreise 3 a und 3 b in dem Feststrom-Integrationsmodus, und die Integrations- Ausgangsspannung V _B des Integrations-Schaltkreises 3 b ändert sich mit der Zeit mit einem festen Gradienten k". Daher ist der Zeitabschnitt T, währenddessen die Integrations- Ausgangsspannung V _B, die sich von dem Wert V₁ verändert, den Pegel der Schwellenspannung V _S erreicht, d. h. der Zeitabschnitt, währenddessen die Differenz zwischen der Integrations-Ausgangsspannung V _B und der Schwellenspannung V _S von Δ V auf Null abfällt, durch folgende Gleichung gegeben:

In ähnlicher Weise ist im Falle der Fig. 8A und 8B, welche den Fall erläutern, bei dem der Gegenstand relativ nahe an der Videokamera angeordnet ist, der Zeitabschnitt T wie folgt ausgedrückt:

In den Gleichungen (10) und (11) sind die Verhältnisse B₁/A₁ und B₂/A₂ voneinander verschieden. Obwohl V _R, V _S und k" konstant sind. Daher sind die durch die Gleichungen (10) und (11) gegebenen Zeitabschnitte T nicht dieselben. Der in Fig. 5 gezeigte Microcomputer 6 berechnet den erfaßten Zeitabschnitt T, um das Fokussierungssignal entsprechend dem Verhältnis B₁/A₁ oder B₂/A₂ zu erzeugen und legt das Signal dem Treiberkreis 7 (Fig. 5) von seinem Ausgangsanschluß o an.

Es kann der vorausgehenden Beschreibung entnommen werden, daß in der erläuterten Ausführungsform das Verhältnis zwischen den von den lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b empfangenen Lichtmengen erfaßt wird. Dieses Verhältnis stellt den Betrag der Verschiebung des empfangenen Strahlpunktes von der Mitte des Mittenspalt-Lichtmeßfühlers 1 dar, d. h. die Grenze zwischen den lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b. Der in Fig. 5 gezeigte Motor 9 wird so gesteuert, daß der Betrag der Verschiebung des empfangenen Strahlpunktes auf Null verkleinert wird, d. h. die Beträge des von den lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b empfangenen Lichtes werden einander gleich, um das Verhalten von 1 (Einheit) zwischen ihnen zu liefern. In diesem Fall ist das Verhältnis unabhängig von der Intensität des Lichtstrahls, der von dem Gegenstand reflektiert und von dem Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1 empfangen wird. Daher ist der Betrag der Drehung des Motors 9 nur gemäß dem Betrag der Verschiebung des empfangenen Strahlpunktes gesteuert und eine schon beschriebene Situation würde nicht auftreten, bei der der Motor 9 um denselben Betrag gedreht wird, unbeachtet der verschiedenen Beträge der Verschiebung des empfangenen Strahlpunktes.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das zu weiterem Detail die Struktur der Integrations-Schaltkreise 3 a, 3 b und des in Fig. 5 gezeigten Erfassungs-Schaltkreises 5′ zeigt.

In Fig. 9 ist ein ODER-Schaltkreis gezeigt, Eingangsanschlüsse 11 a und 11 b, Integrationsstufen 12 a und 12 b, ein Kondensator 13 a, ein Widerstand 14, der zusammen mit dem Kondensator 13 a eine Zeitkonstante des Integrations-Schaltkreises 3 a bildet, ein NOR-Schaltkreis 15, ein Inverter 16, Ausgangsanschlüsse 17 a und 17 b, und Eingangsanschlüsse 18 und 19. In Fig. 9 werden dieselben Bezugszeichen benutzt, um dieselben oder äquivalente Teile zu bezeichnen, die in Fig. 5 auftreten. Der Integrations-Schaltkreis 3 b weist ebenso einen Kondensator 13 b (nicht gezeigt) auf, der zusammen mit dem Widerstand 14 eine Zeitkonstante des Integrations- Schaltkreises 3 a liefert.

Unter Bezug auf Fig. 9 bilden die Integrationsstufe 12 a, der Kondensator 13 a und der Widerstand 14 a den in Fig. 5 gezeigten Integrations-Schaltkreis 3 a, und die Integrationsstufe 12 b, der Kondensator 13 b (nicht gezeigt) und der Widerstand 14 b (nicht gezeigt) bilden den in Fig. 5 gezeigten Integrations-Schaltkreis 3 b. Die Kombination des Kondensators 13 a und des Widerstands 14 bilden einen Zeitkonstante- Schaltkreis in dem Integrations-Schaltkreis 3 a und die Kombination des Kondensators 13 b (nicht gezeigt) und des Widerstandes 14 b (nicht gezeigt) bilden einen Zeitkonstante- Schaltkreis in dem Integrations-Schaltkreis 3 b. Die Zeitkonstanten dieser Zeitkonstante-Schaltkreise werden einander gleich gewählt. Der NOR-Schaltkreis 15 und der Inverter 16 sind gewöhnlich für diese Integrations- Schaltkreise 3 a und 3 b. Der ODER-Schaltkreis 5′ dient als der Erfassungs-Schaltkreis 5, der in Fig. 5 dargestellt ist. Jeder der Vergleicher 4 a und 4 b vergleicht die Integrations- Ausgangsspannung V _A oder V _B des Integrations-Schaltkreises 3 a oder 3 b mit der Schwellenspannung V _S und erzeugt einen Ausgang V _a oder V _b, der auf einem hohen Pegel ist, wenn die Ausgangsspannung V _A oder V _B die Schwelle V _S erreicht. Jeder der Ausgänge V _a und V _b, der auf dem hohen Pegel ist, wird an die Integrationsstufe 12 a und 12 b durch den ODER-Schaltkreis 5′ angelegt.

Im Betrieb werden das Synchronisierungssignal und das Rücksetzungssignal RSC gleichzeitig von dem in Fig. 5 gezeigten Microcomputer 6 an den Eingangsanschluß 18 bzw. 19 angelegt. Das Synchronisierungssignal wird an die Integrationsstufen 12 a und 12 b durch den NOR-Schaltkreis 15 angelegt und zur selben Zeit wird das Rücksetz-Signal RSC an die Integrationsstufen 12 a und 12 b durch den Inverter 16 angelegt, um die Integrationsstufen 12 a und 12 b zurückzusetzen. Im Ergebnis sind sowohl der Kondensator 13 a, der mit der Integrationsstufe 12 a verbunden ist, und der Kondensator 13 b (nicht gezeigt), der mit der Integrationsstufe 12 b verbunden ist, auf den Pegel der Rücksetzspannung V _R geladen.

Ein Ausgangssignal Sa′ des Verstärkers 2 a, wie in Fig. 5 gezeigt wird dann an den Eingangsanschluß 11 a der Integrations stufe 12 a angelegt. Zu dieser Zeit wirkt der Widerstand 14 nicht auf die Integrationsstufe 12 a und die Integrationsstufe 12 a arbeitet in dem Proportionalstrom- Integrationsmodus, bei dem der Kondensator 13 a einen Entladestrom entlädt, der einen dem Spannungswert des Signals Sa′ entsprechenden Wert hat, und eine Integrations-Ausgangsspannung V _A wird von der Integrationsstufe 12 a erzeugt. In gleicher Weise arbeitet die Integrationsstufe 12 b in dem Proportionalstrom-Integrationsmodus in der Reaktion auf ein Ausgangssignal Sb′ des Verstärkers 2 b, wie in Fig. 5 gezeigt, und erzeugt eine Integrations-Ausgangsspannung V _B. Diese Integrations-Ausgangsspannungen V _A und V _B werden mit der Schwellenspannung V _S in den Vergleichern 4 a bzw. 4 b verglichen. Wenn man nun annimmt, daß das Linsensystem (nicht gezeigt) der Kamera nicht in der Position der scharfen Fokussierung ist, und der Spannungswert des Signals Sa′ größer ist als der des Signals Sb′, dann erreicht die Integrations-Ausgangsspannung V _A den Pegel der Schwellenspannung V _S früher als die Integrations-Ausgangsspannung V _B.

Sobald die Integrations-Ausgangsspannung V _A den Pegel der Schwellenspannung V _S erreicht, wird das Ausgangssignal V _a des Vergleichers 4 a zu seinem Hoch-Pegel (H) von seinem Tiefpegel (L) invertiert. Dieses Ausgangssignal V _a des Hoch-Pegels (H) wird von dem Ausgangsanschluß 17 a an den Eingangsanschluß a des Microcomputers 6, wie in Fig. 5 gezeigt, angelegt. Dieses Ausgangssignal V _a wird ebenso angelegt an den ODER-Schaltkreis 5′. sobald das Ausgangssignal V _a des Vergleichers 4 a von seinem Tief-Pegel zu seinem Hoch-Pegel invertiert ist, beginnt der Microcomputer 6, den zuvor erwähnten Zeitabschnitt T zu messen. Ein Ausgangssignal des Hoch-Pegels geht ebenso von dem ODER-Schaltkreis 5′ aus. Daher wirken die Widerstände 14 a und 14 b auf die Integrations stufen 12 a und 12 b, und die Integrationsstufen 12 a und 12 b arbeiten in dem Feststrom-Integrationsmodus mit den jeweiligen Zeitkonstanten der zugeordneten bzw. verbundenen Zeitkonstante-Schaltkreisen.

Wenn die Integrations-Ausgangsspannung V _B der Integrationsstufe 12 b den Pegel der Schwellenspannung V _S erreicht nach dem Umschalt-Modus von dem Proportionalstrom- Integrationsmodus auf den Feststrom-Integrationsmodus, wird das Ausgangssignal V _b des Vergleichers 4 b von seinem Tief Pegel zu seinem Hoch-Pegel invertiert. Dieses Ausgangssignal V _b des Hoch-Pegels wird an den ODER-Schaltkreis 5′ und den Eingangsanschluß b des Microcomputers 6 durch den Ausgangs anschluß 17 b angelegt. Sobald das Ausgangssignal V _b des Vergleichers 4 b von seinem Tief-Pegel zu seinem Hoch-Pegel invertiert ist, beendet der Microcomputer 6 die Messung des Zeitabschnittes T und erzeugt ein Fokussierungssignal.

Wenn der Spannungswert des Ausgangsignals S _b′ des Verstärkers 2 b größer ist als der des Ausgangssignals S _a′ des Verstärkers 2 a erreicht die Integrations-Ausgangsspannung V _B den Pegel der Schwellenspannung V _S früher als die Integrations- Ausgangsspannung V _A. In diesem Fall wird der Betriebsmodus der Integrationsstufen 12 a und 12 b umgeschaltet bzw. gewechselt von dem Proportionalstrom-Integrationsmodus auf den Feststrom-Integrationsmodus sobald das Ausgangssignal V _b des Vergleichers 4 b von seinem Tief-Pegel zu seinem Hoch- Pegel invertiert ist.

Fig. 10 ist ein Schaltdiagramm, das eine praktische Struktur der in Fig. 9 gezeigten Schaltkreise zeigt. In Fig. 10 sind Transistoren und Widerstände jeweils mit Q₁ bis Q₂₀ und R₁ bis R₄ gezeigt, und dieselben Bezugsziffern werden benutzt, um dieselben oder äquivalenten Teile wie in Fig. 9 gezeigt, zu bezeichnen. Da die Struktur und der Betrieb der Integrationsstufen 12 a und 12 b die gleichen sind, und die der Vergleicher 4 a und 4 b ebenso die gleichen sind, wird nur eins von jedem dieser Paare, d. h., die Integrationsstufe 12 a und der Vergleicher 4 a, wie in Fig. 10 gezeigt, beschrieben, um eine Komplexität der Erläuterung zu vermeiden.

Der NOR-Schaltkreis 15 ist tatsächlich zusammengesetzt aus den Transistoren Q₄, Q₇, Q₁₀, Q₁₇ und Q₁₈. In Fig. 10 jedoch sind die Transistoren Q₁₇ und Q₁₈ nur unter sich durch gestrichelte Einstrichpunkt-Linien umgeben, um eine Komplexität der Zeichnung zu vermeiden. Unter Bezug auf die Fig. 10 tritt als Ansprechen auf das Anlegen des Synchronisierungssignals auf den Eingangsanschluß 18 ein Hoch- Pegel an den Emitter des diodenverbundenen Transistors Q₁₈ auf, um die npn-Transistoren Q₇ und Q₁₀ in den NOR-Schaltkreis 15 einzuschalten. Wenn der Transistor Q₇ eingeschaltet ist, ist der npn-Transistor Q₈ an seiner Basis geerdet (mit Masse verbunden) und ausgeschaltet. Ebenso ist, weil der Transistor Q₁₀ eingeschaltet ist, der pnp-Transistor Q₄ eingeschaltet, aufgrund seines Basisspannungs-Abfalls und im Ergebnis ist der pnp-Transistor Q₃ ausgeschaltet, aufgrund seines Basisspannungs-Anstiegs. Das Ausschalten der Transistoren Q₃ und Q₄ sperrt den Weg des Entladestroms des Kondensators 13 a ab.

Zur selben Zeit wird das Rücksetz-Signal RSC, das von dem Eingangsanschluß 19 angelegt wird, an den Kondensator 13 a durch den Inverter 16 angelegt, und der Kondensator 13 a wird auf den Pegel der Rücksetz-Spannung V _R geladen. Im Ergebnis tritt eine Integrations-Ausgangsspannung V _A gleich der Rücksetz-Spannung V _R an dem Kollektor des Transistors Q₈ in der Integrationsstufe 12 a auf.

Nach der Anwendung des Synchronisierungssignals und Rücksetz-Signals RSC, werden die Transistoren Q₇ und Q₁₀ ausgeschaltet, die Transistoren Q₈ und Q₃ werden ihrerseits eingeschaltet, um den Entladestrom-Weg für den Kondensator 13 a zu errichten.

In der Zwischenzeit wird das Ausgangssignal S _a′ des Verstärkers 2 a, wie in Fig. 5 gezeigt, an den Eingangsanschluß 11 a angelegt. Von dem Eingangsanschluß 11 a, wird dieses Signal S _a′ einerseits an die Basis des Transistors Q₃ durch den Differentialverstärker angelegt, der aus den Transistoren Q₁ und Q₂ besteht und andererseits an die Basis des Transistors Q₈ durch den Differentialverstärker, der aus den Transistoren Q₅ und Q₆ besteht. Im Ergebnis fließt ein dem Spannungswert des Signals S _a′ proportionaler Strom von dem Emitter des Transistors Q₃ zu dem Transistor Q₁ durch die Basis des Transistors Q₃, und derselbe Strom fließt von dem Transistor Q₅ zu der Basis des Transistors Q₈.

Wenn jetzt kein Strahlpunkt auf dem Mittelspalt- Lichtmeßfühler 1 Fig. 5 gebildet ist, und kein Strom in den lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b fließt, ist der Spannungswert des dem Eingangsanschluß 11 a angelegten Signals S _a′ maximal. Der Spannungswert des Signals S _a′ wird kleiner, wenn der Stromfluß in den lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b ansteigt, aufgrund eines Anstiegs in den Lichtmengen, die von den lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b empfangen werden. Ebenso sind die Ströme i₁ und i₂, die durch die jeweiligen Transistoren Q₃ und Q₄ fließen, wenn der Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1 keinen Strahlpunkt empfängt, einander gleich. In solch einem Fall entlädt der Kondensator 13 a nicht, und die Integrations-Ausgangsspannung V _A der Integrationsstufe 12 a wird auf den Pegel der Rücksetz- Spannung V _R gehalten.

Wenn der Spannungswert des Signals S _a′ kleiner ist als sein Maximum, ist der Wert des durch den Transistor Q₃ fließenden Stroms (i₁ - Δ i), und der des durch den Transistor Q₈ fließenden Stroms (i₂ + Δ i), wobei Δ i der Wert des Stromes ist, der von der Basis des Transistors Q₃ zu dem Transistor Q₁ fließt, und der von dem Transistor Q₅ zu der Basis des Transistors Q₈ fließt. Daher ist der Wert des Entladestroms des Kondensators 13 a (i₂ + Δ i) - (i₁ -Δ i) gleich 2 Δ i. Dieser Stromwert 2 Δ i ist proportional zu dem Spannungswert des Signals S _a′, der an den Eingangsanschluß 11 a angelegt ist. Somit fällt die Integrations-Ausgangsspannung V _A der Integrations stufe 12 a proportional (in proportion) zu dem Spannungswert des Signals S _a′. Das heißt, die Integrationsstufe 12 a arbeitet in dem sogenannten Proportionalstrom- Integrationsmodus.

In dem Vergleicher 4 a wird diese Integrations-Ausgangsspannung V _A mit einer vorherbestimmten Schwellenspannung V _S in seiner Vergleicherstufe verglichen, die aus den Transistoren Q₁₁ bis Q₁₄ besteht. Diese Schwellenspannung V _S wird bestimmt durch die Stromversorgungs-Spannung V _cc und die Widerstandswerte der Widerstände R₁ bis R₄.

Wenn die Integrations-Ausgangsspannung V _A größer als die Schwellenspannung V _S ist, ist der Transistor Q₁₃ eingeschaltet, und der Transistor Q₁₅ ist ebenfalls eingeschaltet, im Ergebnis ist der Transistor Q₁₆ an seiner Basis geerdet und befindet sich in seinem ausgeschalteten Zustand. Daher ist das Ausgangssignal V _a, das an dem Ausgangsanschluß 17 a, des Vergleichers 4 a auftritt, in seinem Tief-Pegel. Wenn die Integrations-Ausgangsspannung V _A allmählich fällt, bis sie kleiner als die Schwellenspannung V _S ist, werden die Transistoren Q₁₃ und Q₁₅ ausgeschaltet, um den Transistor Q₁₆ anzuschalten, und das Ausgangssignal V _a mit Hoch-Pegel tritt an den Ausgangsanschluß 17 a des Vergleichers 4 a auf.

Dieses Ausgangssignal V _a mit Hoch-Pegel wird an die Basis des Transistors Q₁₁ angelegt durch den diodenverbundenen Transistor Q₁₉ in dem ODER-Schaltkreis 5′ und wird ebenso zugeführt den Basen der Transistoren Q₇ und Q₁₀ durch den Transistor Q₁₇ in dem NOR-Schaltkreis 15, wodurch diese Transistoren Q₁₁, Q₇ und Q₁₀ eingeschaltet werden. Wenn die Transistoren Q₇ und Q₁₀ eingeschaltet sind, werden die Transistoren Q₈ und Q₃ wie oben bereits beschrieben, ausgeschaltet. Ebenso, wenn der Transistor Q₁₁ eingeschaltet ist, ist der Transistor Q₉ eingeschaltet.

Weil die Transistoren Q₃ und Q₈ nun ausgeschaltet sind, ist der Entladestrom-Weg für den Kondensator 13 a abgeschnitten, und die Proportionalstrom-Integration auf der Basis des Signals S _a′ wird nicht ausgeführt. Jedoch ist nun ein neuer Entladestrom-Weg durch die Transistoren Q₉ und Q₁₁ errichtet. In diesem Fall fließt ein Strom Δ i₃, der einen festen Wert hat, welcher durch den Widerstandswert des Widerstands 14 bestimmt ist, der gewöhnlich verwendet wird für die Integrations stufe 12 b, durch den Transistor Q₉. Unbeachtet des Spannungswertes des Signals S _a′ entlädt daher der Kondensator 13 a den festen Strom Δ i₃. Das heißt, die sogenannte Feststrom- Integration wird ausgeführt. In gleicher Weise wird der Betriebsmodus der Integrationsstufe 12 b zur selben Zeit vom Proportionalstrom-Integrationsmodus auf den Feststrom- Integrationsmodus umgeschaltet.

Man nehme den Fall an, bei dem die Integrations-Ausgangs spannung V _B der Integrationsstufe 12 b den Pegel der Schwellenspannung V _S früher erreicht als die Integrations- Ausgangsspannung V _A der Integrationsstufe 12 V _a. Wenn die Integrationsstufe 12 a in dem Proportionalstrom-Integrationsmodus arbeitet, und das Ausgangssignal V _a des Vergleichers 4 b in seinem Tief-Pegel ist, dann ist das Ausgangssignal des Vergleichers 4 b (Fig. 9), das an dem Ausgangsanschluß 17 b auftritt, von seinem Tief-Pegel in seinen Hoch-Pegel invertiert. Dieses Signal V _b vom Hoch-Pegel wird an die Integrationsstufe 12 a und 12 b durch den diodenverbundenen Transistor Q₂₀ in dem ODER-Schaltkreis 5′ angelegt. Daher wird auch in diesem Fall der Betriebsmodus der Integrationsstufen 12 a und 12 b von dem Proportionalstrom-Integrationsmodus auf den Feststrom-Integrationsmodus umgeschaltet.

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb des Microcomputers 6 erläutert, der in der automatischen Fokussierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 5 gezeigt, vorgesehen ist.

In einem Schritt 101 in Fig. 11 wird der Microcomputer 6 initialisiert. In den Stufen 102 bis 104 wird der Zeitabschnitt T erfaßt nach Zurücksetzen der Integrations- Schaltkreise 3 a und 3 b, um das Fokussierungssignal auf der Basis des erfaßten Zeitabschnittes T zu erzeugen. Z. B. ist dieses Fokussierungssignal so beschaffen, daß sein Abschnitt B _T konstant ist, und seine relative Einschaltdauer bzw. sein Auslastungsgrad (duty factor) ist variabel gemäß dem erfaßten Zeitabschnitt T. Die Verarbeitung in den Schritten 102 bis 104 wird vollendet innerhalb eines Abschnittes B _T des Fokussierungssignals. Daher wird jedesmal, wenn der Zeitabschnitt T erfaßt wird, jeder Abschnitt B _T des Fokussierungssignals gebildet. Da der erfaßte Zeitabschnitt T variabel ist, abhängig von dem Verhältnis zwischen den Lichtmengen, die von den lichtempfangenden Elementen 1 a und 1 b auf dem Mittenspalt- Lichtmeßfühler 1 empfangen werden, ist ein Schritt 105 vorgesehen, bei dem eine Verarbeitung zur "Abschnitts- Einstellung" ausgeführt wird. Das Programm ist so geplant, daß der Zeitabschnitt, der für die Verarbeitung der Schleife erforderlich ist, die aus den Schritten 102 bis 105 besteht, mit einem Abschnitt B _T des Fokussierungssignals zusammen fällt.

In der erläuterten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Fokussierungssignal so erzeugt, daß die Beziehung zwischen dem erfaßten Zeitabschnitt T und der Rotationsgeschwindigkeit des in Fig. 5 gezeigten Motors 9 in idealer Weise durch eine lineare Kennlinie dargestellt wird, wie in Fig. 12 gezeigt. In diesem Fall hat der erfaßte Zeitabschnitt T ein 1 : 1-Verhältnis mit dem Betrag der Verschiebung des empfangenen Strahlpunktes auf dem Mittenspalt-Lichtmeßfühler 1.

In Fig. 12 zeichnet das Symbol A _T den Zeitabschnitt T, der der höchsten Rotationsgeschwindigkeit des Motors 9 entspricht. Wenn dieser Zeitabschnitt A _T vor dem Abschnitt B _T des Fokussierungssignals entspricht, ist die relative Einschaltdauer (duty factor) des Fokussierungssignals proportional zu dem Verhältnis des erfaßten Zeitabschnittes T zu dem maximalen Zeitabschnitt A _T. Wenn jetzt diese ideale Kennlinie durch eine abgestufte Kennlinie approximiert wird, die aus n Stufen besteht, ist die relative Einschaltdauer (duty factor) des Fokussierungssignals k/n, wie in Fig. 13 gezeigt, wenn der erfaßte Zeitabschnitt

ist. Somit ist, wie in Fig. 13 gezeigt, das Fokussierungssignal ein periodisches Signal, in dem

ein AN-Abschnitt und

ein AUS-Abschnitt ist.

Es ist somit zu sehen, daß, je höher der Betrag der Verschiebung des empfangenen Strahlpunktes auf dem Mittenspalt- Lichtmeßfühler 1 ist, desto höher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 9, während je weniger der Betrag der Strahlpunkt-Verschiebung, desto geringer die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 9. Folglich kann die automatische Fokussierungsvorrichtung sehr langsam und stabil ihren Fokussierungsbetrieb erreichen, und zwar durch schnelles Ansprechen auf die Strahlpunkt-Verschiebung, ohne das Problem des Nachlaufens zu verursachen. In der vorliegenden Erfindung kann die Kennlinie der Rotationsgeschwindigkeit des Motors angenähert werden durch eine abgestufte Kennlinie, die aus n Stufen besteht. In einem solchen Fall ist die relative Einschaltdauer des Fokussierungssignals vorzugsweise auf k/n gesetzt, was proportional ist zu dem Verhältnis des erfaßten Zeitabschnitts T zu A _T, welches den Zeitabschnitt darstellt, der der höchsten Rotationsgeschwindigkeit des Motors 9 entspricht. Solch eine Steuerung kann durch den Microcomputer 6 erreicht werden, und die Hardware-Teile mit n Vergleichern sind nicht notwendig, wodurch die Struktur vereinfacht wird, und die Kosten der Fokussierungsvorrichtung sinken.

Claims

1. Automatische Fokussierungsvorrichtung mit
einer Licht-aufnehmenden Einrichtung (1), die ein erstes lichtempfangendes Element (1 a) und ein zweites lichtempfangendes Element (1 b) aufweist;
einer Integriereinrichtung, die einen ersten Integrations- Schaltkreis (3 a) und einen zweiten Integrations-Schaltkreis (3 b) aufweist, die Ausgangssignale des ersten bzw. zweiten lichtempfangenden Elementes integrieren;
einer Quelle eines Bezugssignals, das eine vorherbestimmte Bezugsspannung (V _S ) hat;
einer Vergleichseinrichtung, die einen ersten Vergleicher (4 a) und einen zweiten Vergleicher (4 b) aufweist, welche Integrations-Ausgangsspannungen des ersten bzw. zweiten Integrations-Schaltkreises mit der Bezugsspannung vergleichen;
einer automatischen Fokussierungseinrichtung, die einen Microcomputer (6) zur Erzeugung eines Fokussierungssignals aufweist, indem er einen Zeitabschnitt (T) erfaßt von einer Zeit, wenn eine der Integrations-Ausgangsspannungen des ersten und zweiten Integrations-Schaltkreises den Pegel der Bezugsspannung erreicht, bis zu einer Zeit, wenn die andere Integrations-Ausgangsspannung den Pegel der Bezugsspannung erreicht; und
einer Umschalt-Einrichtung (5), die mit der Integriereinrichtung und der Vergleichseinrichtung verbunden ist, um zu erfassen, daß eine der Integrations-Ausgangsspannungen des ersten und zweiten Integrations-Schaltkreises den Pegel der Bezugsspannung auf der Basis der Ausgangssignale des ersten und zweiten Vergleichers erreicht, wodurch der Betriebsmodus des ersten und zweiten Integrationsschaltkreises von einem Proportionalstrom- Integrationsmodus auf einen Feststrom-Integrationsmodus umgeschaltet ist, so daß das Fokussierungssignal Informationen enthalten kann, die eine 1 : 1-Entsprechung mit dem Betrag der Verschiebung eines Strahlpunktes des Lichtes haben, das von der Licht-aufnehmenden Einrichtung empfangen wird.

2. Automatische Fokussierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Integrations-Schaltkreis (3 a, 3 b) Integrationsstufen (12 a, 12 b) aufweist, die die Ausgangssignale des ersten und zweiten lichtempfangenden Elementes (1 a, 1b) integrieren, und RC-Zeitkonstante- Schaltkreise (13 a, (13 b, 14 a, (14 b), die jeweils den Integrierbetrieb der Integrationsstufen bestimmen.

3. Automatische Fokussierungsvorrichtung mit
einer Licht-aufnehmenden Einrichtung (1), die ein erstes lichtempfangendes Element (1 a) und ein zweites lichtempfangendes Element (1 b) aufweist;
einem ersten Integrations-Schaltkreis (3 a) und einem zweiten Integrations-Schaltkreis (3 b), die Ausgangssignale des ersten bzw. zweiten lichtempfangenden Elementes integrieren, wobei sowohl der erste als auch der zweite Integrations-Schaltkreis eine Funktion der Proportionalstrom- Integration und eine Funktion der Feststrom- Integration hat;
einem ersten Vergleicher (4 a) und einem zweiten Vergleicher (4 b), die Integrations-Ausgangsspannungen des ersten und zweiten Integrations-Schaltkreises jeweils mit derselben Schwellenspannung (V _S ) vergleichen;
einer automatischen Fokussierungseinrichtung, die einen Microcomputer (6) aufweist, um ein Fokussierungssignal zu erzeugen, inden er den Zeitabschnitt (T) erfaßt von einer Zeit, wenn eine der Integrations-Ausgangsspannungen des ersten und zweiten Integrations-Schaltkreises den Pegel der Schwellenspannung erreicht, bis zu einer Zeit, wenn die andere Integrations-Ausgangsspannung den Pegel der Schwellenspannung erreicht; und
einen Erfassungs-Schaltkreis (5), der erfaßt, daß eine der Integrations-Ausgangsspannungen des ersten und zweiten Integrations-Schaltkreises den Pegel der Schwellenspannung auf der Basis der Ausgangssignale des ersten und zweiten Vergleichers erreicht, womit die Arbeitsfunktion sowohl des ersten als auch des zweiten Integrations-Schaltkreises von der Proportionalstrom-Integrationsfunktion auf die Feststrom-Integrationsfunktion umgeschaltet wird, so daß das Fokussierungssignal Informationen enthalten kann, die eine 1 : 1-Entsprechung mit dem Betrag der Verschiebung eines Strahlpunktes des Lichtes haben, das von der Licht-aufnehmenden Einrichtung empfangen wird.