DE4006601C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Fokussiereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine Einrichtung dieser Art ist aus der US-PS 45 23 827 bekannt.

Jüngst vorgestellte Kameras, insbesondere sogenannte Kompaktkameras, sind generell mit einem Vario-Objektiv und mit einer Autofokus-Einrichtung ausgestattet.

Eine typische Autofokus-Einrichtung umfaßt eine Entfernungsmeßeinrichtung zum Messen der Objektentfernung und eine das Objektiv fokussierende An­ triebseinrichtung zum Bewegen einer Scharfeinstellinse in eine Position, wo das Objektiv auf das Objekt mit einer Entfernung fokussiert ist, die in der Entfernungsmeßeinrichtung gemessen wurde. Diese wird eingeschaltet, wenn der Auslöser halb heruntergedrückt wird. Dabei können mehrere Entfernungsmessungen durchgeführt werden, beispielsweise um einen Durchschnittswert der Objektentfernung zu er­ halten. Die Antriebseinrichtung bewegt dann die Scharfeinstellinse in eine Position, wo das Objektiv auf das Objekt mit der Durch­ schnitts-Objektentfernung fokussiert ist. Es ist auch möglich, nur eine der Entfernungsmessungen zur Scharfeinstellung zu nutzen.

Wie z. B. aus der US-PS 43 44 679 bekannt, ist die Schärfentiefe um so größer, je kürzer die Brennweite ist. Die Schärfentiefe ist auch um so größer, je größer die Blendenzahl ist. Mit anderen Worten ist bei demselben Vario-Objektiv die Schärfentiefe am Weitwinkel-Anschlag (bei der kürzesten Brennweite) größer als an dem Tele-Anschlag (bei der längsten Brennweite).

Bei der zugehörigen Autofokus-Einrichtung ist eine feste Anzahl von Wiederholungen der Entfernungsmessung vorgesehen. Wenn die Anzahl von Wiederholungen der Entfernungsmessung bei der geringen Schärfentiefe am Tele-Anschlag ihren Zweck erfüllt, werden bei der großen Schärfentiefe am Weitwinkel-Anschlag Entfernungsmes­ sungen unnötig ausgeführt, die zum Fokussieren erforderliche Zeit wird daher unnötig länger, und darüber hinaus wird mehr Strom verbraucht als tatsäch­ lich benötigt. Wenn andererseits die Anzahl von Wieder­ holungen der Entfernungsmessung entsprechend dem Weitwinkel-Anschlag festgelegt wird, reicht die Anzahl der Entfernungsmessungen möglicherweise nicht aus, um eine genaue Scharfeinstellung am Tele-Anschlag zu erhalten.

Die Aufgabe der Erfindung liegt da­ rin, beim Scharfeinstellen unnötigen Zeit aufwand zu vermeiden und den Stromverbrauch in einer Kamera mit Autofokus-Einrichtung zu reduzieren.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine Kamera enthält dann eine Entfernungsmeßeinrichtung zum Berechnen der Objektentfernung bei mehrma­ liger Entfernungsmessung, eine Antriebsein­ richtung zum Bewegen einer Scharfeinstellinse in eine Position, wo das Objektiv auf das Objekt auf der Basis der Objektentfernung fokus­ siert ist, die von der Entfernungsmeßeinrichtung berechnet ist, eine Schärfentiefen-Erfassungseinrichtung zum Er­ fassen der Schärfentiefe des Objektivs, und eine Einrichtung zum Setzen der Anzahl der Entfernungsmessungen, entsprechend der von der Schärfentiefe-Erfassungseinrichtung erfaßten Schär­ fentiefe. Wenn die erfaßte Schärfentiefe z.B. relativ groß ist, wird die Anzahl der Entfernungs­ messungen relativ klein gesetzt, wohinge­ gen die Anzahl der Entfernungsmessungen auf einen relativ großen Wert gesetzt wird, wenn die erfaßte Schärfentiefe relativ klein ist.

Es ist daher möglich, eine Entfernungsmessung effizient ohne Verschwen­ dung von Zeit oder Energie vorzunehmen. In einem Bereich, wo die Schärfentiefe groß ist, nimmt die Anzahl der Entfernungs­ messungen ab, um die zur Fokussierung erforderliche Zeit zu verkürzen, wohingegen die Anzahl der Entfernungsmessungen in einem Bereich, wo die Schärfentiefe klein ist, zunimmt, um eine präzise Fokussierung zu ermöglichen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Bestand­ teile der Fokussiereinrichtung für eine Kame­ ra schema­ tisch zeigt;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur zum Lesen der Brennweite des Zoom- Objektivs zeigt; und

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das die Entfernungsmeß­ operation zeigt.

Die Autofokus-Einrichtung dieser Kamera, die vom soge­ nannten aktiv-autofokussierenden Typ ist, hat ein licht­ -abstrahlendes Element 10, welches Infrarotlicht zur Entfernungsmessung abstrahlt, und ein Lichtempfangselement (PSD) 14, das das Infrarotlicht zur Entfernungsmessung empfängt, an einem Objekt 12 reflektiert wurde. Das lichtabstrahlende Element 10 wird von einer Ansteuerschaltung 18 angesteuert, die von einer Steuerschaltung 16 gesteuert wird. Zwei Ausgangssignale des Lichtempfangselementes 14 werden Strom/ Spannungswandler 20 und 22 zugeführt. Die Einrichtung enthält ferner eine Linse 11, durch die das Infrarotlicht in parallele Strahlen umgeformt wird, und eine Linse 15, durch die das an dem Objekt 12 reflektierte Infrarotlicht auf das Lichtempfangselement 14 konzentriert wird.

Die Ausgangsspannungen der Strom/Spannungswandler 20 und 22 werden einer Entfernungsberechnungs­ schaltung 24 eingegeben. Diese führt eine vorbestimmte Berechnung auf der Basis der trigonometri­ schen Messung aus, und zwar auf der Basis der Differenz der beiden Spannungen, die die Entfernungsinforma­ tion enthalten, um die Objektentfernung zu erhalten, und gibt diese an eine Mittelungsschaltung 26. Die Mittelungsschaltung 26 führt eine Mittelung jedesmal aus, wenn ein Entfernungssignal von der Entfernungsberechnungsschaltung 24 ausgegeben wird, und speichert in einen Speicher das Ergebnis. Wenn eine vorbestimmte Anzahl von Objektentfernungs­ signalen aufeinanderfolgend von der Entfernungsberech­ nungsschaltung 24 ausgegeben wird, gibt die Mitte­ lungsschaltung 26 einen Mittelwert dieser Signale an die Steuerschaltung 16 aus. Die oben beschriebenen Einheiten bilden in Kombination die Entfernungsmeßeinrichtung.

Die Steuerschaltung 16 bewegt die Scharfeinstellinse (nicht gezeigt) eines Vario-Objektivs 30 über eine Treiberschaltung 28 entsprechend der gemittelten Objektentfernung, so daß die Scharfeinstellinse auf das Objekt 12 fokussiert wird. Die Steuer­ schaltung 16 und die Treiberschaltung 28 Linse bilden in Kombination die Antriebsein­ richtung für die Scharfeinstellinse.

Das Vario-Objektiv 30 ist derart ausgelegt, daß die Brennweite durch rotierende oder geradlinige Bewegung eines Einstellrings variiert wird. Das Vario-Objektiv kann in vorbestimmten Positionen stillgesetzt werden, um so die Brennweite schrittweise zu ändern. Die Brennweite (f-Wert) wird von einer bekannten Brenn­ weiten-Leseeinrichtung gelesen und an die Steuerschal­ tung 16 ausgegeben. Ein Beispiel der Brennweiten-Lese­ einrichtung ist in Fig. 2 gezeigt. In dieser Ausfüh­ rungsform hat ein Einstellring 31, der eine Drehbewegung ausführt, eine Code-Platte 32 an seiner äußeren Umfangsfläche, die 32 Codeinformationen hat, die die Brennweite bei jeder der Positionen wiedergibt. Zusätzlich ist eine Bürste 33 an einem feststehenden Teil in gleitendem Kontakt mit der Code-Platte 32, um die Brennweite (f-Wert) bei jeder der Anhaltepositionen des Einstellrings 31 zu lesen.

Die Steuerschaltung 16 holt die Brennweiten-Information von dem Vario-Objektiv 30, um die Anzahl von Wiederholun­ gen der Emission von Licht durch das lichtabstrahlende Element 10 zu steuern und die Entfernungsberech­ nungsschaltung 24 und die Mittelungsschaltung 26 zu steuern. Insbesondere setzt die Steuerschaltung 16 die Anzahl von n Wiederholungen der der Entfernungsmessung, die zuvor entspre­ chend der Brennweite (f-Wert) bestimmt worden ist, und aktiviert das lichtabstrahlende Element 10, um Licht n mal abzustrahlen. Die Steuerschaltung 16 aktiviert die Entfernungsberechnungsschaltung 24 in Übereinstimmung mit jeder Abstrahlung von Infrarotlicht, und wenn diese n Objekt- Entfernungssignale aufeinanderfolgend ausgibt, weist die Steuerschaltung 16 die Mittelungsschaltung 26 an, eine Mittelung auszuführen und das Ergebnis an die Steuerschaltung 16 auszugeben.

Der Steuerschaltung 16 wird weiterhin ein Signal von einem Auslöser 34 zugeführt. Der Auslöser 34 ist - wie allgemein bekannt - ein zweistufi­ ger Schalter, der derart ausgelegt ist, daß, wenn er halb heruntergedrückt ist, ein Entfernungsmeßschalter einschaltet, um eine Entfernungsmeßoperation einzuleiten, und wenn der Auslöser 34 vollständig heruntergedrückt ist, schaltet ein Auslöseschalter ein, um eine Auslöse­ operation einzuleiten.

Die Entfernungsmeßoperation wird weiter unter Bezugnahme auf das in Fig. 3 gezeigte Flußdiagramm erläutert. Die Operation wird insgesamt mit einem Steuerprogramm gesteuert, das in einem ROM gespeichert ist, welches zu einer CPU gehört, die die Steuerschaltung 16 bildet.

Die Entfernungsmeßroutine wird aufgerufen, wenn der Auslöser 34 halb niedergedrückt ist. Wenn sie eingeleitet ist, wird zunächst ein f-Wert von dem Vario-Objektiv 30 gelesen; und dann wird die Anzahl n von Wiederholungen der Entfernungsmessung entsprechend dem gelesenen f-Wert gesetzt und ein Entfernungsmeßzähler a wird rückgesetzt (Schritte 51 und 52). Die Anzahl der n Wiederholungen der Entfernungsmessung ist zuvor in Übereinstimmung mit der Schärfentiefe des Vario- Objektivs 30 bei jeder Brennweite (f-Wert) z.B. wie folgt gesetzt worden:
wenn f = 35 mm, 3mal
wenn f = 50 mm, 6mal
wenn f = 70 mm, 8mal.

Bei Ende des oben beschrie­ benen Setzens und Rücksetzens aktiviert die Steuer­ schaltung 16 das lichtabstrahlende Element 10 und weist auch die Entfernungsberechnungs­ schaltung 24 an, eine Berechnung syn­ chron mit der Lichtabgabe auszuführen (Schritte 53 und 54). Wenn das Infrarotlicht an dem Objekt 12 reflektiert und von dem Lichtemp­ fangselement 14 empfangen wird, berechnet die Entfernungsberech­ nungsschaltung 24 die Entfernung aus den Ausgangssignalen der Strom/Spannungs­ wandler 20 und 22 und gibt das Ergebnis an die Mittelungsschaltung 26. Die Mittelungsschaltung 26 speichert die zuerst eingegebene Entfernung ohne Berechnung und mittels diesen Wert mit jeder weiteren Entfernung, wobei das jeweilige Ergebnis gespeichert wird.

Hiernach zählt die Steuerschaltung 16 dem Zählwert a eine 1 hinzu (Schritt 56). Dann vergleicht die Steuerschal­ tung 16 den Zählwert a mit dem gesetzten Wert n. Wenn der Zählwert a kleiner ist als der gesetzte Wert n, kehrt die Steuerschaltung 16 zum Schritt 53 zurück und wiederholt die oben beschriebene Verarbeitung.

Bei Ende der n Lichtabgaben, des und der n Entfernungsberechnungen gibt die Mittelungsschaltung 26 den Mittelwert der n Entfernungen an die Steuerschaltung 16, um dadurch die Entfernungsmessungen zu vervollständigen (Schritt 58).

Die Steuerschaltung 16 bewegt die Scharfeinstellinse des Vario-Objektivs 30 in eine vorbestimmte Position mittels der Treiberschaltung 28 entsprechend der gemittelten Entfernung, wodurch die Scharfeinstellung auf das Objekt 12 erfolgt.

Somit ist der Betrieb der Autofokus-Einrichtung abge­ schlossen. Wenn der Auslöser 34 in diesem Zustand voll­ ständig niedergedrückt wird, führt die Steuerschaltung 16 die normale Auslöseverarbeitung durch, um dadurch die das Objekt 12 auf dem Film durch Belichtung aufzunehmen.

Somit wird eine Entfernungs­ messung abhängig von der Schärfentiefe des Vario-Objektivs 30 ausgeführt. Beim Weitwinkel- Anschlag, wo die Schärfentiefe groß ist, ist die Anzahl der Entfernungsmessungen redu­ ziert, so daß die Entfernungsmessung innerhalb einer relativ kurzen Zeit abgeschlossen ist und der verbrauchte Strom reduziert wird. Andererseits ist beim Tele-Anschlag, wo die Schärfentiefe klein ist, die Anzahl der Entfernungs­ messungen erhöht, um eine präzise Entfernungsmessung zu er­ möglichen.

Wie zuvor beschrieben, wird die Anzahl der Entfernungs­ messungen bestimmt durch Erfassen der Brennweite, wobei zu beachten ist, daß die Brennweite und die Schär­ fentiefe eine feste Beziehung zueinander haben. Die Schärfentiefe verändert sich jedoch auch mit dem Öff­ nungswert (F-Wert). Demgemäß ist es auch möglich, die Anzahl der Entfernungs­ messungen durch Erfassen des Öffnungswertes (F-Wert) zu bestimmen. Es ist also lediglich notwendig, die Anzahl der Entfernungsmessungen so zu bestimmen, daß ein erwarteter Fehler innerhalb der Schärfentiefe liegt.

Claims (4)

1. Automatische Fokussiereinrichtung für eine Kamera, bei der die Objektentfernung vor der jeweiligen Auslösung des Verschlusses mehrfach gemessen wird, wobei die Anzahl der Messungen variabel ist und die ermittelte Objektentfernung als Sollwert einen Antrieb für die Entfernungseinstellung des Objektivs steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Messungen mit bedingt durch wachsende Meßwerte für die jeweilige Objektivbrennweite abnehmendem Schärfentiefebereich steigt und mit bedingt durch fallende Meßwerte für die jeweilige Objektivbrennweite zunehmendem Schärfentiefebereich sinkt.

2. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Entfernungseinstellung ein aus den Meßergebnissen berechneter Mittelwert ist.

3. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv ein Varioobjektiv ist, und daß der Bereich der Brennweitenänderung des Varioobjektivs in mehrere Abschnitte unterteilt ist, für die jeweils eine vorgegebene Anzahl von Messungen durchgeführt wird.

4. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils vorgegebene Anzahl von Messungen so gewählt ist, daß der für den jeweiligen Abschnitt der Brennweitenänderung zu erwartende Meßfehler innerhalb der jeweiligen Schärfentiefe liegt.