DE4119371C2 - Vorrichtung zur Kompensation von Fehlern von Messwerten in einer Kamera - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Korrektur von Fehlern bei einer Kamera, die beispielsweise von Abweichungen der Kennwerte von Bauteilen der Kamera von ihren Nennwerten herrühren.

Eine Kamera ist üblicherweise mit ICs für die Lichtmessung und die Entfernungsmessung sowie mit ICs für die Motorsteuerung zur automatischen Einstellung der Blende und der Linse (des Objektivs) sowie für den Filmtransport versehen. Das Kameragehäuse enthält eine elektrische Einheit mit einem Programm zur Ausführung einer Vielzahl von Fotografiebetriebsarten in Verbindung mit einer CPU zum Steuern dieser ICs.

Damit einerseits möglichst viele Funktionen mittels eines automatischen Belichtungs-Programms und eines Autofokus-Programms ausgeführt werden können und gleichzeitig die Bedienung der Kamera verbessert wird, umfaßt die CPU einen Ein-Chip-Microcomputer mit analogen Eingängen, einem ROM, einem RAM und einem A/D-Umsetzer. Die CPU erfüllt darüberhinaus weitere Aufgaben, wie etwa das Anzeigen der Batterieladung und -spannung, Synchronblitzen, Kompensation von Einflüssen von Temperaturänderungen, Steuerung einer Flüssigkristall- Anzeigeeinheit, von LEDs usw.

Die Einstellungen vor Auslieferung von Kameras erfordern nicht die Bereitstellung einer Vielzahl theoretischer Kenndaten abhängig vom Typ der Bauteile, der Herstellungspartie und der Auslieferungsziele, wenn den theoretischen Kenndaten einige redundante Daten hinzugefügt werden (unter theoretischen Kenndaten sollen hier solche verstanden werden, die sich für den - theoretischen - Fall ergeben, daß alte Bauteile toleranzlos ihre Nenndaten aufweisen). Aufgrund fortschreitender Automatisierung und Zunahme sowohl der eingebauten Programme als auch Daten können aber beispielsweise Linsenkenndaten, Linsenanordnungspositionen und Kenndaten eines Lichtempfangselements, eines Lichtsendeelements und eines Temperatursensors nicht durch eine einzige diesen entsprechende Art von Daten berücksichtigt werden.

Die große Mehrheit von Kameras arbeitet auf der Grundlage theoretischer Kenndaten. Die JP-A- 198818/1988 beschreibt beispielsweise eine Entfernungsmeßvorrichtung, bei der bei der Auslieferung ein Fehlerkoeffizient für die theoretischen Kenndaten gemessen wird. Dieser Fehlerkoeffizient wird zum Zwecke der Korrektur der theoretischen Kenndaten in einer Speichereinheit gespeichert.

Nun sind aber beispielsweise die die Entfernungsmessung beeinflussenden Faktoren nicht notwendigerweise linear, und zwar aus folgenden Gründen:

• 1. Einfluß elektrischer Störungen:
  Wenn das Objekt in größerer Entfernung ist, ist das Signal/Störverhältnis gering, weil wenig Licht reflektiert wird.
• 2. Normalerweise verwendet man für die Entfernungsmessung ein lineares Lichtempfangs­ element, das bei Lichteinfall zwei Ströme abgibt, deren Verhältnis im Zusammenhang mit dem Ort des Lichteinfalls längs des Lichtempfangselements steht. Diese Zusammenhang schwankt, wenn die Eigenschaft des Lichtempfangselements über seine Länge ungleichförmig ist.
• 3. Das reflektierte Licht kann aufgrund von Linsenaberrationen oder ähnlichem an einer anderen Stelle des Lichtempfangselements einfallen, als es normal zu erwarten wäre.
• 4. Die Lichteinfallstelle auf dem Lichtempfangselement kann infolge von Rauhheiten der Formoberfläche für das Lichtempfangselement von einer normal zu erwartenden Stelle abweichen.
• 5. Eine Abweichung der Lichteinfallstelle auf dem Lichtempfangselement kann auch aufgrund einer Krümmung einer Kunststoffabdeckung zum Abdecken der Vorderseite einer Licht­ sende/Lichtempfangslinse auftreten.

Aus den vorgenannten Gründen kann bei Fehlerkorrektur mittels eines Fehlerkoeffizienten keine Entfernungsmessung großer Genauigkeit erwartet werden, so daß eine Anwendbarkeit dieser Möglichkeit auf hochwertige Kameras praktisch ausscheidet.

Bei einer aus der JP-A-25733/1987 bekannten elektrischen Justiervorrichtung einer Kamera sind die Daten nicht hierarchisch, und es gibt keine Unterroutinen der Programme. In einen nichtflüchtigen Speicher (nachfolgend als EEPROM bezeichnet) wird ein Meßfehler (ΔTv) für jede einer Reihe von Kameraeinheiten eingeschrieben, und zwar bezüglich einer Belichtungszeit Tv, die beispielsweise aus dem Blendenwert Av, der Filmempfindlichkeit Sv und der Helligkeit Ev ohne Verwendung theoretischer Kenndaten berechnet wird. Der Kennwertfehler wird auf der Basis dieses gemessenen Fehlers ΔTv korrigiert.

Auch dieses Verfahren weist jedoch Unzulänglichkeiten auf. So wird ein EEPROM mit großer Kapazität benötigt. Darüberhinaus ist die Anzahl von Testschritten (einschließlich des Beschrei­ bens des EEPROMS) für die Messung groß. Dies führt zu entsprechend hohen Produktionskosten.

Die Druckschrift US 4,423,934 offenbart eine computergesteuerte Kamera mit einer Kalibrierung des Kameraverschlusses. Der Betrieb des Verschlusses umfaßt das Anlegen von fünf unterschiedlichen Impulsen, nämlich eines Öffnungsimpulses, eines Öffnungsbremsimpulses, eines Haltepulses, eines Schließungsimpulses und eines Schließungsbremsimpulses. Die Zeitdauern dieser Impulse werden als mathematische Formeln ausgedrückt, in denen elf Konstanten K₁ bis K₁₁ vorkommen. Mittels einer Serie von Kalibrierungsmessungen werden diese elf Konstanten ermittelt und dann in einem nichtflüchtigen Speicher in der Kamera gespeichert. Im praktischen Einsatz werden die gespeicherten Konstanten dazu verwendet, die erforderlichen Impulsdauern zu berechnen.

Die Druckschrift US 4,924,253 offenbart eine Treibervorrichtung für eine Fokussierlinse, bei der gemäß einer Ausführungsform ein einziger Korrekturwert und gemäß einer anderen Ausführungsform je ein Korrekturwert für den Weitwinkel-, Tele- bzw- Normalbereich zur Korrektur einer Mehrzahl unterschiedlicher Meßwerte verwendet werden. Die Korrektur eines Meßwerts erfolgt jedoch in jedem Fall unter Verwendung nur eines Korrekturwerts.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile des Standes der Technik eine Fehlerkorrekturvorrichtung für eine Kamera zu schaffen, die mit einem EEPROM relativ geringer Kapazität auskommt und nur eine relativ geringe Anzahl von Testschritten bei der Auslieferung benötigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 bis 5 Darstellungen der Datenkonfiguration und

Fig. 6 bis 9 Darstellungen zur Erläuterung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt als eine erste Ausführungsform der Erfindung eine Vorrichtung zur Korrektur von Entfernungsmeßkenndaten. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen EQ₁ ein Entfernungsmeß­ modul. Es enthält eine Entfernungsmeßschaltung 1 mit einer Projektionslinse LNS₁, einer Licht­ empfangslinse LNS₂, einem Lichtsendeelement LED und einem Lichtempfangselement PSD; einen A/D-Umsetzer 2; eine Steuerschaltung 8, an die ein Objektivtubus 8b mit einer Linse 8c angeschlossen ist; eine CPU 9 mit einer Interpolationsschaltung 9a; und ein EEPROM 10 zum Speichern von Entfernungsmeßkenndaten. In das EEPROM 10 wird mittels eines Kenndaten­ testers 20 eine Tabelle eingeschrieben, die jeweils zu einem Ist-Entfernungscode Yij, der das Ergebnis einer Entfernungsmessung für einen Meßpunkt LPij in bekanntem Abstand darstellt, einen dem bekannten Abstand entsprechenden Soll-Entfernungscode Xij enthält.

Fig. 2 zeigt als eine zweite Ausführungsform der Erfindung eine Vorrichtung zur Korrektur von Belichtungskenndaten. In Fig. 2 bezeichnet EQ₂ ein Lichtmeßmodul. Es enthält eine Lichtmeß­ schaltung 3 mit einem Lichtempfangselement Cds, eine CPU 9 mit einer Interpolationsschaltung 9a, eine Steuerschaltung 8, die mit einer Blende 8a gekoppelt ist, und ein EEPROM 11, das dem EEPROM 10 der Fig. 1 entspricht und in das eine entsprechende Tabelle mit Ist- und Soll-Belich­ tungscodes eingespeichert wird. 4 und 5 in Fig. 2 sind Einstellelemente zur Einstellung der Film­ empfindlichkeit etc.

Das Entfernungsmeßmodul EQ₁ von Fig. 1 und das Lichtmeßmodul EQ₂ sind mit einem Kenndatentester 20 verbunden, bei dem es sich in beiden Fällen um den gleichen handeln kann und der umfaßt:

Einen Pufferspeicher BM; ein ROM als Kenndatentabellenspeicher mit einer Belichtungstabelle EVT und einer Entfernungstabelle LMT; eine Testdateneinstelleinheit 22; eine Testausgangs­ schaltung 23 mit einem Anschluß 23a für eine Testplatte 24 (Fig. 1) und einem Anschluß 23b für eine Testlichtquelle 25 (Fig. 2); sowie eine Test-CPU 26. Mit Hilfe des Kenndatentesters 20 werden, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben werden wird, in einem Testlauf Kenndaten­ tabellen in das EEPROM 10 (Fig. 1) bzw. das EEPROM 11 (Fig. 2) eingeschrieben, anhand derer später die Kenndatenkorrektur erfolgt. Der Kenndatentester 20 wird nur für diesen Testlauf benötigt.

Wenn mittels der Testdateneinstelleinheit 22 im Kenndatentester 20 Entfernungstestdaten eingestellt werden, ist die Testplatte 24 mit dem Anschluß 23a der Testausgangsschaltung 23 verbunden. Stellt die Testdateneinstelleinheit 22 dagegen Belichtungstestdaten ein, dann wird die Testlichtquelle 25 mit einer Testlampe 25b und einer Linse 25a mit dem Anschluß 23b der Testausgangsschaltung 23 verbunden.

Die Testplatte 24 wird im Verlauf des Tests jeweils in einer Entfernung vor dem Entfernungsmeßmodul angeordnet, die den mittels der Testdateneinstelleinheit 22 gerade eingestellten Entfernungsdaten entspricht. In ähnlicher Weise wird bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die Testlampe 25b jeweils derart angesteuert, daß sie eine Lichtintensität abgibt, die den mittels der Testdateneinstelleinheit 22 gerade eingestellten Belichtungsdaten entspricht.

Wie bereits erwähnt, enthält der Kenndatentabellenspeicher (ROM) des Kenndatentesters 20 eine Belichtungstabelle EVT und eine Entfernungstabelle LMT, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. Diese Tabellen umfassen jeweils 256 Wörter (0 bis 255) mit je 32 Bit. In der Belichtungstabelle EVT sind Sollbelichtungscodes Xij und in der Entfernungstabelle LMT Sollentfernungscodes Xij gespeichert.

Wenn die Testdateneinstelleinheit 22 Entfernungstestdaten einstellt, wird in einem 32 Bit umfassenden Samplemarker SPM jeweils ein bestimmtes Bit gesetzt und dadurch ein zugehöriger Entfernungsmeßpunkt LPij festgelegt. Der zugehörige Sollentfernungscode Xij oder Bezugsdaten RFn werden über einen ROM-Datenbus BUS₂ und einen Schreibbus BUS₁ in das EEPROM 10 im Entfernungsmeßmodul EQ₁ eingeschrieben. Die Testplatte 24 wird in einem dem jeweiligen Entfernungsmeßpunkt LPij entsprechenden Abstand angeordnet. Mit Hilfe des Entfernungsmeßmoduls wird die Entfernung zur Testplatte 24 gemessen. Der gemessene Wert wird in Form eines Istentfernungscodes Yij von der CPU 9 über einen Datenbus 9b zu dem Pufferspeicher BM übertragen. Aus dem Pufferspeicher gelangt der Istentfernungscode Yij über einen Samplebus BUS₃ und den Schreibbus BUS₁ an das EEPROM 10 im Entfernungsmeßmodul EQ₁. Für jeden Entfernungsmeßpunkt LPij wird also in dem EEPROM 10 ein Wertepaar gespeichert, das den zugehörigen Sollentfernungscode, der der tatsächlichen Entfernung entspricht, und den gemessenen Istentfernungscode Yij umfaßt. Das EEPROM 10 hat im vorliegenden Beispiel 16 Adressen 0 bis 15, die im Verlauf des Tests ausgehend von der Adresse 0 mit diesen Wertepaaren gefüllt werden. Das Wertepaar für die kürzeste Entfernung wird unter der Adresse 0 geschrieben, und die Wertepaare für aufsteigende Entfernungen unter den folgenden Adressen.

Falls Sollentfernungsdaten nicht aus den Sollentfernungscodes Xij berechnet werden können, beispielsweise weil Daten entsprechend der Länge des Linsenantriebs für die Fokussierung erforderlich sind, werden die Sollentfernungscodes Xij als Bezugsdaten RFn in der Entfernungs­ tabelle LMT gespeichert. In der Entfernungstabelle ist der der kürzesten Entfernung entsprechen­ de Sollentfernungscode 255 und der der längsten Entfernung entsprechende Code 96 (vergleiche Fig. 4). Die gemessenen Istentfernungscodes Yij, die den Entfernungsmeßpunkten LPij ent­ sprechen, werden als Daten Y₁, Y₂, Y₃, Y₄, . . . beginnend mit der Adresse 0 im EEPROM 10, die Sollentfernungscodes als Daten X₁, X₂, . . . gespeichert.

Wenn die Testdateneinstelleinheit 22 Belichtungstestdaten einstellt, wird ein jeweiliges Bit des Samplemarkers gesetzt und dadurch ein Belichtungstestpunkt EPij festgelegt. In gleicher Weise wie bei den Entfernungsdaten werden für verschiedene Belichtungstestpunkte EPij Wertepaare von Sollbelichtungscode Xij oder Referenzdaten RFn und Istbelichtungscode im EEPROM 11 (Fig. 2) gespeichert. Die Wertepaare werden ausgehend von der Adresse 0 bis zur Adresse 15 in der Reihenfolge dunkel → hell gespeichert. Für jeden Belichtungstestpunkt, der von der Testdaten­ einstelleinheit 22 eingestellt wird, wird die Lichtintensität der Lampe 25b der Testlichtquelle 25 entsprechend gesteuert und der Istbelichtungscode Yij mittels des Lichtmeßmoduls EQ₂ gemessen. Der Soll-Belichtungscode Xij ist 0, wenn die Belichtungsmenge Ev 20 beträgt. Er ist 255, wenn Ev 4 1/16 ist. Auch für dieses Ausführungsbeispiel gilt, daß, wenn die Belichtungs­ daten nicht aus den Sollbelichtungscodes Xij berechenbar sind, beispielsweise dann, wenn Daten bezüglich des Getriebes eines mechanischen Moduls erforderlich sind, die Sollbelichtungscodes Xij als Referenzdaten RFn in der Belichtungstabelle EVT gespeichert werden.

Nach dem Einschreiben der Tabellen in die EEPROMs 10 bzw. 11 während des Testlaufs ist im Entfernungsmeßmodul EQ₁ bzw. im Lichtmeßmodul EQ₂ in Form diskreter Wertepaare eine Funktion dauerhaft gespeichert, die den Zusammenhang zwischen korrekten und fehlerbehafteten Kenndaten wiedergibt und aus der Zwischenwerte durch lineare Interpolation errechnet werden können. Die Korrektur von Kennwertfehlern ist dadurch sehr viel besser, als wenn lediglich ein Fehlerkoeffizient gespeichert wäre, benötigt aber andererseits weniger Speicherkapazität, als es beim Stand der Technik der Fall ist.

In dem Entfernungsmeßmodul EQ₁ berechnet die Interpolationsschaltung 9a der CPU Zwischenwerte X_a der Entfernungscodes aufgrund der gemessenen Istentfernungscodes Yij (Daten Y₁, Y₂, . . .) und der Sollentfernungscodes Xij (Daten X₁, X₂, . . .) gemäß der nachfolgenden Gleichung (1).

X_a = X_n + [(X_n+1 - X_n)/(Y_n+1 - Y_n)](Y_a - Y_n) (1),

wobei Y_n ≦ Y < Y_n+1.

In dem Lichtmeßmodul EQ₂ der Ausführungsform von Fig. 2 berechnet die Interpolations­ schaltung 9a Zwischenwerte X_a der Belichtungscodes aus den gemessenen Belichtungscodes Yij (Daten Y₁, Y₂, . . .) und aus den Soll-Belichtungscodes Xij (Daten X₁, X₂, . . .) ebenfalls gemäß der obigen Gleichung (1).

Im folgenden wird die Betriebsweise der oben beschriebenen Vorrichtungen erläutert.

Die Korrektur von Kennwertfehlern des Entfernungsmeßmoduls EQ₁ unter der Verwendung der beschriebenen Vorrichtung umfaßt folgende Schritte. Die Testplatte 24 wird von der Testaus­ gangsschaltung 23 betrieben, das heißt in verschiedene Entfernungen gestellt. Die Daten, beispielweise X₁, X₂, X₃ und X₄, entsprechend Entfernungsmeßpunkten LPij (wobei ij die Entfernungen 19,2 m, 1,4 m, 0,7 m bzw. 0,5 m repräsentieren möge) werden nacheinander an den Adressen 0 bis 15 (0 bis 3 im Beispielsfall von nur 4 Werten) des EEPROM 10 gespeichert. Es handelt sich dabei um numerische Werte, 100, 150, 200 und 250, wie sie in Fig. 6 auf der X- Achse aufgetragen sind. Es wird angenommen, daß die zugehörigen Ist-Werte Y₁, Y₂, Y₃ bzw. Y₄ 120, 170, 190 bzw. 240 betragen. Sie sind in Fig. 6 auf der Y-Achse aufgetragen.

Es sei nun angenommen, daß sich ein gemessener Istentfernungscode Y_a zu Y_a = 180 ergibt. Unter dieser Voraussetzung gilt Y_n+1 = 190, Y_n = 170, X_n = 150 und X_n+1 = 200. Setzt man diese Werte in die Gleichung (1) ein, so ergibt sich

X_a = 150 + [(200 - 150)/(190 - 170)](180 - 170) (2)

Dies führt zu einem Wert von X_a = 175. Aus einer Entfernungsreferenztabelle LREF, die in Fig. 4 dargestellt ist und in der CPU 9 enthalten sein kann, ergibt sich die tatsächliche Entfernung zu L = 0,972 m.

Zur Korrektur von Belichtungswerten (Ausführungsform gemäß Fig. 2) werden die Daten, beispielweise X₁ bis X₆ entsprechend den Belichtungstestpunkten EPij (es sei angenommen, daß ij für Ev 17, 16, 14, 12, 9 bzw. 5 steht) an den Adressen 0 bis 15 (0 bis 5 im Beispielsfall von 6 Werten) des EEPROM 11 von Fig. 2 gespeichert. Dies sind Werte 48, 64, 96, 128, 176 und 240, wie auf der X-Achse in Fig. 7 aufgetragen. Die zugehörigen Daten Y₁ bis Y₆ seien 40, 60, 80, 120, 150 bzw. 200.

Nimmt man an, daß der Istbelichtungscode Y_a = 100 ist, dann gilt Y_n+1 = 120, Y_n = 80, X_n+1 = 128 und X_n = 96. Setzt man diese Werte in Gleichung (1) dann ergibt sich

X_a = 96 + [(128 - 96)/(120 - 80)](100 - 80) (3)

d. h., X_a = 112. Aus einer Belichtungsmengen-Referenztabelle EREF, die in der CPU 9 enthalten sein kann und in Fig. 5 gezeigt ist, wird für X_a = 112 Ev = 13 entnommen.

Fig. 8 zeigt eine Korrektur des Ev-Wertes, und zwar berechnet aus einer Belichtungsmenge, einer Filmempfindlichkeit (ISO) und einem F-Wert. Fig. 9 zeigt eine Korrektur einer Blitzlichtsteuerung. Die gestrichelten Linien zeigen jeweils die Werte vor der Korrektur an, während auf der X-Achse der zugehörige korrigierte Wert dargestellt ist.

Die Korrekturen, die mit einer Vielzahl von im Zusammenhang mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen diskutierten Kennwertfehlern zusammenhängen, sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in den Ausführungsbeispielen angesprochen wurden. Das Verfahren kann beispielsweise auch auf einen optischen Systemmechanismus, bei dem ein Lichtempfangselement PSD, das Licht in einem mittleren, einem rechten und einem linken Abschnitt empfängt, angewendet werden. Das Verfahren kann ferner auf eine Korrektur von Linsencharakteristika Anwendung finden.

Das genannte Verfahren kann darüber hinaus auf einen Umsetzungsfehler bei elektrischen und mechanischen Umsetzungssystemen angewendet werden.

Die Daten in dem ROM, das die Kenndatentabelle speichert, sind nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern können entsprechend Modellarten und Korrektureigen­ schaften gestaltet werden.

Es sei im übrigen betont, daß anhand von Ausführungsbeispielen, Korrekturvorrichtungen und ihre Arbeitsweise beschrieben wurden, die auch in Kombination in einer einzigen Kamera eingesetzt werden können.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Kompensation von Fehlern von Meßwerten in einer Kamera, die auf Bauteiltoleranzen beruhen, umfassend:
einen nichtflüchtigen Speicher (10, 11), der eine Mehrzahl von Wertepaaren aus jeweils einem an einem vorbestimmten Meßpunkt vorab gemessenen Meßwert (Y_n) und einem dazugehörigen Sollwert (X_n) enthält, und
eine Korrektureinrichtung (9), welche zu einem jeweiligen zu korrigierenden Meßwert zur Korrektur den zugehörigen Sollwert aus dem nichtflüchtigen Speicher (10, 11) entnimmt, wobei die Korrektureinrichtung (9) eine Interpolationseinrichtung (9a) enthält, mittels derer Sollwerte zu Meßwerten, die zwischen in dem nichtflüchtigen Speicher (10, 11) gespeicherten Meßwerten liegen, durch lineare Interpolation ermittelbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im nichtflüchtigen Speicher (10) gespeicherten Wertepaare Entfernungseinstelldaten sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im nichtflüchtigen Speicher (11) gespeicherten Wertepaare Belichtungsmengendaten sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtflüchtige Speicher (10, 11) ein EEPROM ist.