DE69729060T2

DE69729060T2 - Scharfeinstellungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69729060T2
Application number: DE69729060T
Authority: DE
Inventors: Masaki Ohta-ku Higashihara; Masato Ohta-ku Ikeda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: EP0854373A1; DE69729060D1; US6496225B1; KR100294158B1; KR19980064200A; EP0854373B1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer Scharfeinstellungsvorrichtung, die in einer Digitalkamera oder dergleichen eingerichtet ist, die zeitsequentiell den fotografischen Lichtstrahl teilt, der ein optisches System zu wenigstens zwei unterschiedlichen Bereichen durchläuft, und die durch jeweilige Bereiche zeitsequentiell auf Bildsensormittel fokussierte optische Bilder in Bildsignale umsetzt und die Phasendifferenz der Bildsignale feststellt, wodurch der Scharfeinstellzustand des optischen Systems berechnet wird.
Zum Stand der Technik
Unter den automatischen Fokussiervorrichtungen, die in der herkömmlichen Kamera Verwendung finden, die einen auf Silberhalogenid basierenden Film des Typs der einäugigen Spiegelreflexkamera benutzt, wird weitestgehend das Phasendifferenzfeststellsystem als Grundlage verwendet.
48 ist eine Ansicht, die die Anordnung des optischen Systems der einäugigen Spiegelreflexkameraart zeigt, die ausgestattet ist mit einer herkömmlichen Scharfeinstellvorrichtung des Phasendifferenzfeststellsystems, wobei ein Lichtstrahl 9a aus einem Objektiv 1 teilweise von einem Hauptspiegel 2 reflektiert wird, der aus einem Halbspiegel besteht, als ein Lichtstrahl 9b ein Bild des Gegenstands auf die matte Oberfläche auf einem Fokussierschirm 3 fokussiert. Der Fotograf betrachtet das Gegenstandsbild durch Sucherlinsen 5a, 5b und ein pentagonales Dachprisma 4 auf dem Fokussierschirm.
Vom Lichtstrahl 9a wird andererseits ein Teil 9e durch den Hauptspiegel 2 von einem Nebenspiegel 6 reflektiert und als Lichtstrahl 9f zu einer Scharfeinstelleinrichtung 7 geleitet, die mittels Lichtstrahl 9f den Fokussierzustand (Defokussierbetrag) des Objektivs 1 bezüglich eines auf Silberhalogenid basierenden fotografischen Films 8 feststellt.
Der festgestellte Defokussierbetrag ist größer als ein vorbestimmter Fokussierbereich, so daß das Objektiv als nicht scharf eingestellt beurteilt wird, eine nicht dargestellte Steuerschaltung steuert so eine Fokussierlinse des Objektives 1, um den Defokussierbetrag zu beseitigen, wodurch die Scharfeinstelloperation erreicht wird.
Im folgenden an hand der 49a bis 49c erläutert ist das Prinzip des Scharfeinstellens von der herkömmlichen Scharfstellvorrichtung.
49a zeigt einen Scharfeinstellzustand, bei dem Lichtstrahlen 16a, 16b jeweils durch zwei unterschiedliche Pupillen eines Objektivs 10 gelangen und auf eine primäre Fokalebene 14 fokussiert werden, und Bilder des Gegenstands auf einer solchen primären Fokalebene werden neu fokussiert durch sekundäre Abbildungslinsen 12a, 12b auf der Sensorebene 13 mit zwei Zeilensensoren für jedes der neu fokussierten Bilder. Eine Bildfeldlinse 11 ist in der Nähe der primären Abbildungsebene des Objektivs 10 vorgesehen, womit der Lichtstrahl einer vorbestimmten Abbildungshöhe zur Sensorebene 13 in effizienter Weise geführt wird und den Verlust der Lichtmenge verhindert, der aus dem Anstieg der Abbildungshöhe resultiert. Die beiden Lichtstrahlen 16a, 16b durchlaufen die unterschiedlichen Pupillen der fotografischen Linse 10 und sind im allgemeinen beschränkt durch eine nicht dargestellte Blende, die sich unmittelbar vor oder unmittelbar hinter den zweiten Sekundärabbildungslinsen 12a, 12b befindet, und die fotografische Linse 10 ist nicht mit einem Glied zur Teilung der Pupille vorgesehen. Es wird angenommen, daß δ₀ der Relativabstand (Phasendifferenz) der Positionen der beiden Bilder im Scharfeinstellzustand ist, der Defokussierbetrag im aktuellen Zustand und die Richtung können aus der Differenz zwischen δ₀ und der aktuell gegebenen Phasendifferenz erkannt werden.
49B zeigt einen Zustand, bei dem die Linse vorn um einen Defokussierbetrag d1 fokussiert ist, wobei die Phasendifferenz δ₁ der beiden Bilder kleiner als δ₀ wird, und die Differenz δ₀ minus δ₁ steigt an mit d1.
49C zeigt einen Zustand, bei dem die Linse nach hinten um den Defokussierbetrag d2 fokussiert ist, wobei die Phasendifferenz δ₂ der beiden Bilder größer als δ₀ wird, und die Differenz δ₂ – δ₀ steigt mit d1 an. Auf diese Weise ermöglicht die Feststellung der Phasendifferenz der beiden Bilder, die auf die Sensorebene 13 fokussiert sind, das Feststellen des Scharfeinstellzustands von der fotografischen Linse, oder die Größe und Richtung des Defokussierbetrags.
Beim Stand der Technik wird jedoch die einäugige Spiegelreflexkamera unvermeidlich sperrig zum Sichern des Raumes für die Scharfeinstellvorrichtung und wird teuer durch die hierfür erforderlichen Kosten. Auch die Genauigkeit der Fokussierung ist verschlechtert, da eine relative Lagebeziehung zwischen dem fotografischen Film und der Scharfeinstellvorrichtung durch die Änderung der Temperatur variiert und durch eine zeitabhängige Variation bei der schnellen Spiegelrückkehr.
Das Bildaufnahmegerät, wie eine Digitalkamera, verwendet eine Halbleiterbildaufnahmeeinrichtung als Bildsensor und kann die zuvor genannten Nachteile vermeiden durch Anwenden einer derartigen Halbleiterbildaufnahmevorrichtung als Scharfeinstellvorrichtung. Ein Verfahren zum Anwenden der Halbleiterbildaufnahmevorrichtung für den Scharfeinstellsensor, verwendet beispielsweise in Videokameras, besteht in der Bewirkung der Fokussieroperation auf der Grundlage des festgestellten Kontrastes von einem Gegenstandsbild auf der Halbleiterbildaufnahmevorrichtung, aber ein derartiges Verfahren ist nicht in der Lage zur Hochgeschwindigkeitsfokussierung und zur hochgenauen Fokussierung, da der genaue Defokussierbetrag nicht erfaßt werden kann.
Die hochgenaue Hochgeschwindigkeitsfokussierung ohne die oben genannten Nachteile kann jedoch erzielt werden durch Bereitstellen einer fotografischen Linse mit Pupillenteilmitteln zum Beibehalten der Durchlässigkeit entweder eines oder beider unterschiedlichen Pupillenbereiche und durch Feststellen der relativen Positionsdifferenz oder der Phasendifferenz zwischen dem Gegenstandsbild, das durch den Lichtstrahl gewonnen wird, der durch einen derartigen Transmissionspupillenbereich übertragen wurde, und ein Gegenstandsbild, das durch den Lichtstrahl gewonnen wird, der durch den anderen Pupillenbereich übertragen wird, wodurch der Defokussierbetrag festgestellt wird.
Bei einem derartigen Aufbau wird jedoch das Bildsignal des Gegenstandsbildes durch den Lichtstrahl gebildet, der durch den Pupillenbereich übertragen wurde und zuerst gespeichert wird und dann vom Gegenstandsbild, erzeugt durch den Lichtstrahl, der durch den anderen Pupillenbereich übertragen und später gespeichert wird, so daß die beiden Bildsignalspeicheroperationen wechselweise zu unterschiedlichen Zeiten erfolgen. Wenn sich das Gegenstandsbild auf dem Bildaufnahmesensor in einer Periode vom Speichern des ersten Bildsignals zu der des zweiten Bildsignals bewegt, wird das Ergebnis wegen einer derartigen Bildbewegung ein Feststellfehler.
Dieser Nachteil wird anhand der 13A und 13B erläutert, die einen Fall veranschaulichen, bei dem sich das Gegenstandsbild auf dem Bildaufnahmesensor in vertikaler Richtung durch die Handverwacklung verschiebt oder durch die Bewegung des Gegenstands selbst.
Wenn die Kamera nach unten geneigt wird durch die Handverwacklung nach dem Speichern des ersten Gegenstandsbildes L, gezeigt in 13A, bewegt sich das Gegenstandsbild R, das als nächstes zu speichern ist, nach oben, wie in 13B gezeigt. In einem solchen Fall ist das Bildsignal Rc der Bildaufnahmeposition dasselbe wie das jenige für das Bildsignal Lc und ist tatsächlich verriegelt in einer unteren Position des Gegenstands, und nimmt folglich die Bildsignale an, die eine unterschiedliche Gestalt aufzeigen. Die Korrelationsberechnung unter Verwendung der Bildsignale unterschiedlicher Formen führt zu einer fehlerhaften Phasendifferenz.
Auf diese Weise wird die Vertikalbewegung des Gegenstandsbildes auf dem Bildaufnahmeelement, verursacht durch die Handverwacklung oder durch die Bewegung des Gegenstands, zu einem Fehler der festgestellten Phasendifferenz führen.
Ein Aspekt der Anmeldung ist die Bereitstellung einer Scharfeinstellvorrichtung, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung und Merkmale dieser werden aus der nachstehenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1A, 1B und 1C sind Ansichten, die Lichtstrahlen zeigen, die unterschiedliche Pupillenbereiche durchlaufen, und Fokuszustände dieser auf einer CCD-Oberfläche in einem Scharfeinstellzustand in Kameras, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden;
2A, 2B und 2C sind Ansicht, die Lichtstrahlen zeigen, die unterschiedliche Pupillenbereiche durchlaufen, und Fokuszustände dieser auf einer CCD-Oberfläche in einem vorn fokussierten Zustand in den Kameras, die die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden;
3A, 3B und 3C sind Ansichten, die Lichtstrahlen zeigen, die unterschiedliche Pupillenbereiche durchlaufen, und Fokuszustände dieser auf einer CCD-Oberfläche in einem rückwärts fokussierten Zustand in den Kameras, die die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden;
4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt zum Ändern des Pupillenbereichs zeigt, ausgestattet mit den Kameras, die die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden;
5 ist eine längs Querschnittsansicht des in 4 gezeigten Aufbaus;
6 ist eine Blockdiagramm, das den prinzipiellen elektrischen Aufbau der Kameras zeigt, die die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden;
7A, 7B und 7C sind Ansichten, die eine Pupillenbereichsvariationsoperation in den Kameras zeigen, die die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden;
8, 9 und 10 sind Ansichten zur Erläuterung des Ansteuerverfahrens für die in 6 gezeigte CCD;
11 und 12 sind Diagramme zum Erläutern einer Phasendifferenzfeststelloperation durch Korrelationsberechnung in den Kameras der Ausführungsbeispiele nach der vorliegenden Erfindung;
13A und 13B sind Ansichten, die die Situation zeigen, wenn die Kamera in Vertikalrichtung bei der Fotografieroperation wackelt;
14 und 16 sind Diagramme, die die Änderung in der Korrelation der Kameras der Ausführungsbeispiele nach der vorliegenden Erfindung zeigen;
15 ist ein Diagramm, das das Verfahren der Interpolation der Kameras von den Ausführungsbeispielen nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ist ein Ablaufdiagramm, das den Prozeß zum Berechnen des Verschiebebereichs in der Kamera von den Ausführungsbeispielen nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 und 19 sind Diagramme, die das Verfahren zum Feststellen des Handwackelns der Kamera in einem ersten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigen;
20 ist ein Ablaufdiagramm, das die Steuersequenz in der Kamera vom ersten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
21 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der Scharfeinstelloperation in der Kamera vom ersten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der Defokussierbetragsrechenoperation in der Kamera des ersten Ausführungsbeispiels nach der vorliegenden Erfindung;
23 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Scharfeinstelloperation in der Kamera vom ersten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
24 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Defokussierbetragsrechenoperation in der Kamera vom ersten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
25 ist ein Diagramm, das das Verfahren zum Feststellen der Handverwacklung in der Kamera vom zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
26 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der Fokusfeststelloperation der Kamera vom zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
27 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der Defokussierbetragsrechenoperation der Kamera vom zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
28 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Fokusfeststelloperation in der Kamera vom zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
29 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Defokussierbetragsrechenoperation in der Kamera vom zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
30 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Fokusfeststelloperation in der Kamera vom zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
31 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Defokussierbetragsrechenoperation der Kamera vom zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
32 ist ein Ablaufdiagramm, das das Verfahren zum Feststellen der Handverwacklung in der Kamera vom dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
33 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der Fokussierfeststelloperation in der Kamera vom dritten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
34 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der Defokussierbetragsrechenoperation in der Kamera vom dritten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
35 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Fokusfeststelloperation in der Kamera vom dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
36 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Defokussierbetragsrechenoperation in der Kamera vom dritten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
37 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Fokusfeststelloperation in der Kamera vom dritten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
38 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Defokussierbetragsrechenoperation in der Kamera vom dritten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
39 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Zeitintervall des Speicherns von den Bildsignalen und dem Rechenverfahren in der Kamera von einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
40 ist ein Ablaufdiagramm, das die Fokusfeststelloperation in der Kamera vom vierten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
41 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Teil der Steuersequenz zum Berechnen der Zahl von Bildsignalen zeigt, in der Kamera vom vierten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung;
42 ist eine Fortsetzung des in 41 gezeigten Ablaufdiagramms;
43 ist ein Ablaufdiagramm, das die Einzelheiten der Operation "Bildsignalspeicherung 2" in 40 zeigt;
44 ist ein Ablaufdiagramm, das die Einzelheiten der Operation "Bildsignalspeichern 3" in 40 zeigt;
45 ist ein Ablaufdiagramm, das die Einzelheiten der Operation "Bildsignalspeichern 4" in 40 zeigt;
46 ist ein Ablaufdiagramm, das die Einzelheiten der Operation "Bildsignalspeichern 5" in 40 zeigt;
47 ist ein Ablaufdiagramm, das Defokussierbetragsrechenoperation der Kamera vom vierten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
48 ist eine Ansicht, die die Anordnung des optischen Systems in einer üblichen einäugigen Spiegelreflexkamera zeigt; und
49A, 49B und 49C sind Ansichten, die das Prinzip der Fokusfeststellung in einer einäugigen Spiegelreflexkamera mit dem in 48 gezeigten Aufbau darstellen.
DETAILLIERTEN BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
Die vorliegende Erfindung ist nachstehend in Einzelheiten auf der Grundlage des dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
1A bis 1C, 2A bis 2C und 3A bis 3C sind Ansichten, die das Feststellprinzip einer Scharfeinstellvorrichtung zeigen, die ein erstes Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung bildet.
1A bis 1C stellen Lichtstrahlen in einem Scharfeinstellzustand dar. In einem in 1A gezeigten Zustand tritt der Lichtstrahl 23 aus einer fotografischen Linse 20 aus und wird auf der optischen Achse 24 derselben auf die Lichtempfangsoberfläche einer Bildaufnahmeeinrichtung 22 fokussiert, mit einem Defokussierbetrag von Null. Auch wenn eine Blende 21b mit einer Öffnung (erster Pupillenbereich) im oberen Teil der fotografischen Linse 20 eingefügt ist, wie in 1B gezeigt, wird der dort austretende Lichtstrahl 23b noch auf die Lichtempfangsfläche der Bildaufnahmevorrichtung 22 hereinkommen, eine Position auf der optischen Achse 24 der fotografischen Linse. Auch wenn eine Blende 21c mit einer Öffnung (zweiter Pupillenbereich) im unteren Teil der Fotolinse 20 eingefügt ist, wie in 1C gezeigt, kommt der Lichtstrahl 23c, der dort austritt, herein auf die Lichtempfangsoberfläche der Bildaufnahmeeinrichtung 22, einer Position auf der optischen Achse 24 der Fotolinse.
Im Scharfeinstellzustand kommt somit der Lichtstrahl, der vom ersten Pupillenbereich gesendet wurde (nachstehend einfach als "erste Pupille" dargestellt, und wird dann vom zweiten Pupillenbereich (wird nachstehend als "zweite Pupille bezeichnet") an derselben Stelle auf die Bildaufnahmevorrichtung 22 herein kommen, so daß die Phasendifferenz zwischen den beiden Bildern 0 ist.
2A bis 2C stellen die Lichtstrahlen in einem formfokussierten Zustand dar. In einem in 2A gezeigten Zustand wird der aus der Fotolinse 20 kommende Lichtstrahl 25a an eine stelle fokussiert, die um d_a vor der Lichtempfangsoberfläche der Bildaufnahmeeinrichtung 22 liegt, so daß der Defokussierbetrag gleich d_a ist. 2B zeigt einen Zustand, bei dem eine Blende 21b eine Öffnung (erste Pupille) hat, und zwar im oberen Teil der Fotolinse 20, die eingefügt wird. Der Lichtstrahl 25b, der aus der Fotolinse 20 kommt, trifft auf die Lichtempfangsoberfläche der Bildaufnahmevorrichtung 22 auf einer Stelle, die unter der optischen Achse 24 der Fotolinse um den Abstand δ_a/2 liegt. Auch im Falle einer Blende 21c mit einer Öffnung (zweite Pupille) in einem unteren Teil der Fotolinse 20 wird eingefügt, wie in 2c gezeigt, der Lichtstrahl 25c, austretend aus der Fotolinse 20, und trifft auf die Lichtempfangsoberfläche der Bildaufnahmevorrichtung 22, eine Stelle, die um den Abstand δ_a/2 über der optischen Achse 24 der Fotolinse liegt.
In einem solchermaßen frontfokussierten Zustand erzeugen somit die jeweils von der ersten beziehungsweise zweiten Pupille gesendeten Lichtstrahlen eine Phasendifferenz δ_a auf der Bildaufnahmevorrichtung.
3A bis 3C stellen die Lichtstrahlen in einem hinten fokussierten Zustand dar. In einem in 3A gezeigten Zustand wird das Licht 26a, das aus der Fotolinse 20 hervortritt, an einer Position fokussiert, die um d_b hinter der Lichtempfangsoberfläche der Bildaufnahmeeinrichtung 22 liegt, so daß der Defokussierbetrag d_b ist. 3B zeigt einen Zustand, bei dem eine Blende 21b mit einer Öffnung (erste Pupille) im oberen Teil der Fotolinse 20 eingefügt ist. Der Lichtstrahl 26b, der aus der Fotolinse 20 heraustritt, trifft auf die Lichtempfangsoberfläche der Bildaufnahmeeinrichtung 22, einer Position, die über der optischen Achse 24 der Fotolinse um einen Abstand von δ_b/2 liegt. Auch im Falle einer Blende 21c mit einer Öffnung (zweite Pupille) im unteren Teil der Fotolinse 20 ist eingefügt, wie in 3C gezeigt, der aus der Fotolinse 20 kommende Lichtstrahl 26c trifft auf die Lichtempfangsfläche der Bildaufnahmevorrichtung 22, eine Position, die unter der Achse 24 der Fotolinse um δ_b/2 liegt.
In einem derartigen hinten fokussierten Zustand erzeugen die Lichtstrahlen, die von der ersten beziehungsweise zweiten Pupille gesendet werden, eine Phasendifferenz δ_b auf der Aufnahmevorrichtung.
Durch Heranziehen der Phasendifferenz als positiv, wenn das erzeugte Bild durch den Lichtstrahl von der zweiten Pupille gesendet, sich über derjenigen befindet, die vom Lichtstrahl gebildet ist, den die erste Pupille überträgt, wird die Phasendifferenz im vorn fokussierten Zustand, gezeigt in den 2A bis 2C, dargestellt durch "+δ_a", während diejenige im hinten fokussierten Zustand, gezeigt in den 3A bis 3C, mit "–δ_b" dargestellt ist. Somit ist der Betrag und die Richtung des Defokussierbetrags aus der Größe und dem Vorzeichen der Phasendifferenz bekannt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Teil des optischen Systems von der Kamera zeigt, die bei der Fokussierfeststellvorrichtung verwendet wird, die ein Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung bildet, und 5 ist eine Längsquerschnittsansicht des in 4 gezeigten optischen Systems.
In diesen Figuren bedeuten Bezugszeichen 60, 61 eine Fotolinse, in der eine Fokuslinse 61 angesteuert wird durch einen nicht dargestellten Linsenantriebsmotor, um das Fokussieren zu bewirken. Ebenfalls gezeigt ist ein optisches Tiefpaßfilter 62, ein Infrarotsperrfilter 63, eine Halbleiterbildaufnahmevorrichtung 64, aufgebaut aus einer CCD, zum Umsetzen eines optischen Bildes in ein Bildsignal, eine Fokusfeststellblende 65, die eingefügt wird in und rausgezogen aus dem optischen Weg der Fotolinse durch einen Motor 66 und eine Fokusfeststellichtschattierungsplatte, die eingefügt und rausgenommen werden kann aus dem optischen Weg der Fotolinse durch einen Motor 68.
6 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den elektrischen Aufbau der Kamera mit der Scharfeinstellvorrichtung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt.
Unter Bezug auf 6 gibt eine Halbleiterbildaufnahmevorrichtung 70, aufgebaut aus einer CCD (entsprechend der in 4 gezeigten CCD 64) ein analoges Bildsignal ab, das von einem A/D-Umsetzer 71 umgesetzt wird in ein digitales Signal und an eine digitale Signalverarbeitungsschaltung 72 gesandt wird. Ebenfalls vorgesehen ist ein VRAM 73, der aufgebaut ist aus Speichermitteln, die auf einem elektronischen Sucher (EVF) 76 darzustellende Bilddaten speichern; ein D/A-Umsetzer 74 zum Umsetzen der Bilddaten aus dem VRAM 73 in ein analoges Signal; und ein LCD-Treiber 75 zum Steuern des elektronischen Suchers (EVF) 76 zum Darstellen des vom VRAM 73 kommenden Bildes.
Ebenfalls vorgesehen ist ein Pufferspeicher 77, der aufgebaut ist beispielsweise aus einem DRAM, zum zeitweiligen Speichern des digitalen Bildsignals und verschiedener Daten; einem Speicher 78 zum Speichern der fotografierten Bilddaten; einer Systemsteuerschaltung 79 zum Steuern der gesamten Kamera; einem Anzeigeglied 80 zum Anzeigen der Einstellung der Kamera und deren Steuerzustand; einem LCD-Treiber 81 zum Ansteuern des Anzeigegliedes 80, einem CCD-Treiber 82 zum Ansteuern der CCD 70; einer Linsensteuereinheit 83 zum Steuern der Blende und der Lichtschattierungstafel zur Scharfeinstellung, der Blende zum Fotografieren und der Fokussierlinse; und einem Bedienschalter 84 zum Einstellen des Fotografiermodus für die Erfassung der Auslöseoperation.
Das Vorstehende stellt den prinzipiellen Aufbau der Kamera nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar.
7A bis 7C veranschaulichen die Arbeitsweise der Fokusfeststellblende 65 und der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67, wie in den 4 und 5 gezeigt. Wenn die Scharfeinstelloperation nicht erfolgt, wird die Fokusfeststellblende 65 und die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 zurückgezogen, wie in 7A gezeigt, aus einem Pupillenbereich 69 entsprechend der geöffneten Fotografierblende (Durchlaßbereich des wirksamen Lichtstrahls). Wenn die Scharfeinstelloperation erfolgt, wird die Scharfeinstellblende 65 eingefügt durch den Motor 66 in den optischen Weg der Fotolinse, wie in den 7A und 7C gezeigt, während die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 vom Motor 68 verschoben wird, um entweder die Öffnung 65a oder 65b von der Blende 65 zu bedecken.
Ein vom Lichtstrahl gewonnenes Bildsignal, das von der linken Pupille gesendet wird in einem Zustand, der in 7B gezeigt ist, ist durch L dargestellt, während ein Bildsignal, gewonnen durch den von der rechten Pupille übertragenen Lichtstrahl im in 7C gezeigten Zustand durch R dargestellt wird.
Nachstehend erläutert ist das Ansteuerverfahren der Halbleiterbildaufnahmevorrichtung oder der CCD, unter Bezug auf die 8, 9 und 10.
In der Scharfeinstellvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird unter Verwendung der Pupillenteilung auf Zeitmultiplexbasis das Bildsignal L durch den Lichtstrahl gebildet, gesendet von der linken Pupille, zuerst gespeichert, und dann wird das Bildsignal R, gebildet vom Lichtstrahl, gesendet von der rechten Pupille, gespeichert, und das Zeitintervall des Speicherns vom Bildsignal L und R wird wünschenswerterweise so kurz wie möglich gehalten, da ein kurzes Intervall den Fehler bei der Scharfeinstellung reduziert, der aus einer Bewegung des Gegenstandsbildes resultiert, beispielsweise durch Verwackeln.
Wenn das Auslesen von Pixeldaten auf dem gesamten Bereich der CCD ausgeführt wird, wie beim Fotografieren, wird dies eine lange Zeit erfordern, womit das Zeitintervall zwischen den Speicherungen der Bildsignale verlängert wird. Aus diesem Grunde wird das Speichern des Bildsignals zur Fokuserfassung ausgeführt durch Pixelauslesen mit höherer Geschwindigkeit, wie nachstehend zu erläutern ist.
8 ist eine schematische Ansicht einer Zwischenzeilen-CCD, in der Pixel 31 gezeigt sind, Vertikalladeübertragungselemente 32, ein Horizontalladeübertragungselement 33 und eine Ausgabeeinheit 34.
Durch fotoelektrische Umsetzung in den Pixeln gewonnene Signalladungen werden zu den Vertikalladeübertragungselemente 32 übertragen und nacheinander hin zum Horizontalladeübertragungselement 33 gemäß 4-Phasen-Ansteuerimpulsen ϕV1, ϕV2, ϕV3, ϕV4 übertragen. Das Horizontalladeübertragungselement 33 überträgt die Signalladungen einer Horizontalzeile, übertragen aus den Vertikalsignalübertragungselementen 32 in Aufeinanderfolge hin zur Ausgabeeinheit 34 gemäß 2-Phasen-Ansteuerimpulsen ϕH1, ϕH2, und die Signalladungen werden in der Ausgabeeinheit 34 in Spannungen umgesetzt und abgegeben.
9 ist eine schematische Ansicht des Bildaufnahmebereichs von der CCD. Zum Erzielen einer Hochgeschwindigkeitsausleseoperation im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Signalladungen mit normaler Geschwindigkeit nur im Bereich 41 ausgelesen, der zur Fokusfeststellung dient, werden aber durch Kippübertragung mit einer höheren Geschwindigkeit in andere Bereiche 42, 43 übertragen.
10 ist eine Zeittafel einer Vertikalsynchronperiode, wenn die Vertikalladungsübertragungselemente 32 der zuvor genannten CCD 4-Phasen-Ansteuerung haben.
Ein Vertikalsynchronsignal VD zeigt die Vertikalaustastperiode an durch einen L-Zustand, während das Horizontalsynchronsignal HD die Horizontalaustastperiode durch ein L-Potentialzustand anzeigt. Ebenfalls dargestellt sind 4-Phasen-Ansteuerimpulse ϕV1, ϕV2, ϕV3 und ϕV4 für die Vertikalladungsübertragungselemente 32, und Ausleseimpulse 51, 52 zur Übertragung der Signalladungen, die durch die fotoelektrische Umsetzung in den Pixeln 31 gewonnen wurden, zu den Vertikalladungsübertragungselementen 32. Unter den 4-Phasen-Ansteuerimpulsen sind jene 53 und 54 Hochgeschwindigkeitskippansteuerimpulse zur Hochgeschwindigkeitsübertragung der Signalladungen in Vertikalladungsübertragungselemente 32 in den Bereichen 42, 43 gemäß 9 und werden erzeugt mit einer höheren Rate als die üblichen Ansteuerimpulse.
Durch Herausräumen der Signalladungen mit hoher Geschwindigkeit in die für die Fokusfeststellung nicht verwendeten Bereiche hält man es für möglich, die für das Auslesen des Bildsignals erforderliche Zeit zu verringern, wodurch die Verschlechterung der Genauigkeit bei der Fokusfeststellung vermieden wird und eine Scharfstelloperation mit hoher Geschwindigkeit erreicht wird.
Im folgenden erläutert ist ein Verfahren zum Bestimmen der Phasendifferenz durch Korrelationsrechnung unter Bezug auf die 11 und 12.
11 zeigt das Bildsignal L, das der Lichtstrahl erzeugt hat, der von der linken Pupille erzeugt ist, und das Bildsignal R, das vom rechten Strahl erzeugt ist, der durch die rechte Pupille übertragen worden ist, und die zwei Bildsignale haben eine Phasendifferenz δ. Das Bildsignal L setzt sich zusammen aus Werten l₁–l₂₃, entsprechend den jeweiligen Signalladungen der Pixel, während das Bildsignal R gleichermaßen zusammengesetzt ist aus den Werten r₁–r₂₃. Zuerst wird eine Korrelation C(τ) aus den Bildsignalen L und R errechnet, und zwar nach nachstehender Formel:
wobei max[l(i + 6), r(i + τ + 6)] zur Auswahl der größeren von l(i + 6) und r(i + τ + 6) dient, und τ wird variiert von –6 bis +6.
12 zeigt die Änderung in der Korrelation C(τ), die kleiner wird als der Wert τ, der sich der Phasendifferenz δ annähert. Eine Interpolationsberechnung erfolgt bezüglich der Korrelationen C(3), C(4) und C(5), um C(δ) entsprechend der Minimalkorrelation zwischen C(3) und C(4) zu berechnen, und ein Wert τ entsprechend C(δ) mit der minimalen Korrelation zeigt die Phasendifferenz δ auf. Auf diese Weise kann die Phasendifferenz der Bildsignale L und R berechnet werden. Die Maximal- und Minimalwerte von τ und die Anzahl der Pixeldaten sind nicht auf jene im vorigen Ausführungsbeispiel beschränkt.
Nachstehend erläutert ist ein Verfahren zum Korrigieren der Phasendifferenz, wenn das Gegenstandsbild in Vertikalrichtung auf der CCD verschoben wird, und zwar durch Verwackeln.
13A und 13B zeigen einen Fall, bei dem die Kamera nach unten durch Verwackeln geneigt wird, und zwar in einer Periode aus dem Speichern des Gegenstandsbildes L, erzeugt vom Lichtstrahl, den die linke Pupille (13A) übertragen hat zu derjenigen des Gegenstandsbildes R, das der linke Strahl erzeugt hat, übertragen durch die rechte Pupille (13B), wobei das Gegenstandsbild in der dargestellten Weise sich nach oben verschiebt. In einem solchen Falle sieht ein Bildsignal R_c an einer Stelle, die dieselbe ist wie diejenige des Bildsignals L_c, an eine tiefere Stelle des Gegenstands als beim Bildsignal L_c, womit eine andere Gestalt angenommen wird. Die Korrelationsberechnung basierend auf den Bildsignalen derartiger unterschiedlicher Gestalten führt dann zu einer fehlerhaften Phasendifferenz.
Korrelationsberechnungen werden folglich zwischen den Bildsignalen L_c und den Bildsignalen R_a, R_b, R_c, R_d und R_e durchgeführt, um die Minimalkorrelationswerte C_a(δ), C_b(δ), C_c(δ), C_d(δ) und C_e(δ) zu gewinnen, sowie Phasendifferenzen δ_a, δ_b, δ_c, δ_d und δ_e. Unter diesen Minimalkorrelationswerten C_a(δ) bis C_e(δ) zeigt der kleinste dieser die höchste Entsprechung der beiden Bilder auf. Somit werden die Bildsignale, die die Kleinsten in den Minimalkorrelationen darstellen, zur Erzielung aus demselben Abschnitt eines Gegenstands herangezogen, und die Phasendifferenz in solchem Zustand läßt sich verwenden zum Minimieren des Fehlers, der sich aus dem Verwackeln in Vertikalrichtung ergibt. Die Bewegung des zu verwendenden Bildsignals bei der Korrelationsberechnung basierend auf der oben erläuterten Analyse bildet folglich das grundlegende Prinzip des Korrekturverfahrens zum Fehlerreduzieren bei der Scharfeinstellung, der sich aus der Verwackelung in Vertikalrichtung ergibt.
14 zeigt die Darstellung der Minimalwerte C_a(δ), C_b(δ), C_c(δ), C_d(δ) und C_e(δ) der Korrelationen zwischen den Signalen L_c, wie in 13A gezeigt, und den Bildsignalen R_a, R_b, R_c, R_d und R_e, wie in 13B gezeigt, wobei C_b(δ) das kleinste ist, weil das Bildsignal R_b bei einer Stellung sieht, die dieselbe ist wie die des Bildsignals L_c. Der durch Verwackeln verursachte Fehler in Vertikalrichtung kann folglich in signifikanter Weise durch Anwenden der Phasendifferenz δ_b verringert werden zwischen den Bildsignalen L_c und L_b zum Berechnen des Defokussierbetrags.
Im vorherigen Ausführungsbeispiel wird die Korrektur im Abstand einer Pixelzeile der CCD durchgeführt, aber die aktuelle Bildbewegung durch Verwackeln tritt in einem solchen Abstand nicht auf. Die Korrektur mit höherer Genauigkeit, von Bildsignalen eines Abstands beispielsweise von 0,5 Zeilen, kann somit durch Interpolation erzeugt werden.
15 zeigt ein Verfahren zum Erzeugen eines Bildsignals R_ab mit einem Abstand von 0,5 Zeilen mit den Bildsignalen R_a und R_b.
Die Pixelausgangssignale R_a1–R_an des Bildsignals R_a und jener Pixelausgangssignale R_b1–R_bn des Bildsignals R_b werden durchschnittlich behandelt als R_ab1–R_abn wie folgt: Rab1 = (Ra1 + Rb1)/2und Rabi = (Rai + Rbi)/2I = 1 bis n
Für eine feinere Interpolation mit einem kleineren Abstand als 0,5 Zeilen kann die zuvor genannte Durchschnittsbildung ersetzt werden durch eine gewichtete Durchschnittsbildung. Auf diese Weise wird es möglich gehalten, eine feinere Korrektur in Vertikalrichtung zu erhalten, wodurch die Genauigkeit der Scharfeinstellung verbessert wird.
In einem Gegenstand, der nur geringe Änderung seiner Gestalt in Vertikalrichtung zeigt (Gegenstand mit einer niedrigen Ortsfrequenz) variiert der Minimalwert C(δ) der Korrelation nicht besonders durch die Lage des Bildsignals. Auch der Wert von C(δ) variiert zu einem gewissen Ausmaß durch Rauschkomponenten im Bildsignal. In einem solchen Falle kann folglich bei einer Position, bei der C(δ) am kleinsten wird, eine fehlerhafte Position sein.
Derartig fehlerhafte Beurteilung kann auftreten, wenn die Differenz zwischen der Korrelation C_c(δ) bei einer Position entsprechend dem Bildsignal L_c und dem kleinsten C_b(δ) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Wie in 16 gezeigt, wird in einem solchen Falle das Bildsignal R_c angenommen, und ein solches Verfahren kann die Genauigkeit verbessern, aber weiter die Genauigkeit der ungünstigen Wirkung der fehlerhaften Beurteilung verschlechtern. Dieses Verfahren ist besonders effektiv im Falle, daß der Gegenstand ein Muster f diagonaler Linien hat, weil in solchem Falle der Wert C(δ) derselbe bleibt, ungeachtet seiner Lage, während die Phasendifferenz δ signifikant abhängig von der Lage variiert, wodurch die Möglichkeit fehlerhafte Beurteilung ziemlich hoch ist, und derartige fehlerhafte Beurteilungen führen zu einer signifikanten Verschlechterung der Genauigkeit bei der Scharfeinstellung. Auch bei einem solchen Gegenstand kann der Fehler bei der Phasendifferenz, verursacht durch die Vertikalbewegung sich ebenso verhalten, als ob sie verursacht wäre durch eine Horizontalbewegung, und es kann eine Korrektur erfolgen, wie beim Verfahren zum Reduzieren des Fehlers in Horizontalrichtung, wie später zu erläutern ist.
Der Vertikalbewegungsbetrag der Bildsignale L und R, verursacht durch Verwackeln, wird größer mit der Brennweite des Objektivs und mit dem Intervall des Speicherns der Bildsignale L und R. Aufgrund dieser Tatsache kann die Größe des Rechenbereichs, der zur Korrektur in Vertikalrichtung Anwendung findet, ausgewählt werden gemäß der Brennweiteninformation des Objektivs und dem Intervalls zum Speichern der Bildsignale, bestimmt aus der Bildakkumulationszeit und der Ansteuerzeit der Fokusfeststellichtschattierungsplatine, um mit der Berechnung in einem unnötig weiten Bereich sich zu verabschieden, wodurch die Rechenzeit verringert wird. Auch die Größe des Bildsignals kann reduziert werden, die auszulesen ist, wodurch die erforderliche Speicherkapazität und die erforderliche Verarbeitungszeit beim Auslesen verringert wird.
17 ist ein Ablaufdiagramm einer Unterroutine "Schiebebereichberechnung" zum Einstellen des Rechenbereichs, der in Schritt 2402 durch einen Schritt 2401 aktiviert wird.
Zuerst wird in Schritt 2402 die Bildakkumulationszeit TC aus der Leuchtdichteinformation vom Gegenstand berechnet, dann wird in Schritt 2403 die Ansteuerzeit TD der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 berechnet, und ein nächster Schritt 2404 berechnet das Intervall TA des Speicherns von den Bildsignalen als Summe der oben genannten Akkumulationszeit TC und der Ansteuerzeit TD. Schritt 2405 stellt die Brennweite FA des Zoomobjektivs fest durch Auslesen einer Zoomcodierung.
Schritt 2406 findet heraus, ob das Speicherintervall TA der Bildsignale geringer als 10 ms ist, und ist dies der Fall, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2407, aber im anderen Falle schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2412. Der Schritt 2407 findet heraus, ob die Brennweite FA geringer als 30 mm ist, und ist sie kleiner, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2410, und im anderen Falle schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2408. Der Schritt 2410 gibt 1 als LS ein, um den Berechnungsbereich zu festzulegen, daß er eine obere Linie und eine untere Linie hat. Dann findet Schritt 2808 heraus, ob FA kleiner als 60 mm ist, und ist dies der Fall, dann schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2411; ist dies aber nicht der Fall, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2409. Der Schritt 2411 gibt 2 als LS ein, um den Berechnungsbereich einzustellen, um so zwei obere Linien und zwei untere Linien zu enthalten, und der Schritt 2409 gibt 3 als LS ein.
Wenn TA 10 ms und FA < 30 mm ist, wird LS = 1 ausgewählt. Wenn 30 mm ≤ FA < 30 mm ist, wird LS = 2 ausgewählt, und wenn FA ≥ 60 mm ist, wird LS = 3 ausgewählt. Gleichermaßen wird in den Schritten 2412 bis 2417 LS = 2 ausgewählt, wenn 10 ms ≤ TA ≤ 20 ms und FA < 30 mm ist. Wenn 30 mm ≤ FA < 60 mm ist, wird entschieden, daß LS = 4 ist, und wenn FA ≥ 60 mm ist, wird LS = 5 ausgewählt. Wenn in den Schritten 2418 bis 2422 TA ≥ 20 ms und FA < 30 mm ist, wird gleichermaßen LS = 3 ausgewählt. Wenn 30 mm ≤ FA < 60 mm ist, wird LS = 5 ausgewählt, und wenn FA ≥ 60 mm, wird LS = 6 ausgewählt.
Die Variation des Berechnungsbereichs LS gemäß der Brennweite des Objektivs und dem Speicherintervall der Bildsignale ermöglicht das Fortlassen der unnötigen Berechnung und der unnötigen Bildsignalauslese. Der Rechenbereich LS wird natürlich verkleinert (hat dann eine geringere Anzahl von Zeilen), wenn eine kürzere Brennweite des Objektivs oder ein kürzeres Speicherintervall der Bildsignale vorliegt, womit der Einfluß des Verwackelns verringert wird.
18 ist ein Diagramm, das das Prinzip des Beseitigens vom Feststellfehler zeigt, der verursacht wird durch Verwackeln in einem Falle, bei dem angenommen wird, daß sich das Gegenstandsbild von links nach rechts mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, wegen Verwacklung. Es wird angenommen, daß die Bildsignale zu einem konstanten Intervall gespeichert werden. L₁, R₂ und L₃ zeigen die aktuell gespeicherten Bildsignale auf, und R₁, L₂ und R₃ zeigen die anderen Bildsignale auf, wenn sie zur selben Zeit gespeichert werden.
Da sich das Gegenstandsbild um den Abstand δ_m in einer Periode vom Speichern des Bildsignals L₁ zu dem des Bildsignals R₂ bewegt, wird die Phasendifferenz δ₁₂ zwischen den Bildsignalen L₁ und R₂ größer als die wirkliche Phasendifferenz δ₁₁ um δ_m, so daß δ12 = δ11 + δm (2)
Auch bewegt sich das Gegenstandsbild gleichermaßen um den Abstand δ_m in der Periode vom Speichern des Bildsignals R₂ zu der des Bildsignals L₃, so daß die Phasendifferenz δ₂₃ zwischen den Bildsignalen R₂ und L₃ kleiner werden als die tatsächliche Phasendifferenz δ₁₁, und zwar um δ_m, so daß δ23 = δ11 – δm (3)
Die wahre Phasendifferenz δ₁₁ läßt sich aus δ₁₂ und δ₂₃ nach folgender Gleichung bestimmen: δ = (δ12 + δ23)/2 = (δ11 + δm + δ11 – δm)/2 = δ11 (4)
Die Berechnung der Phasendifferenz δ auf diese Weise gestattet es, den Fehler bei der Fokusfeststellung zu beseitigen, der von einer Gegenstandsbewegung mit konstanter Geschwindigkeit resultiert, verursacht durch Verwackeln. Da der zuvor genannte Zustand für den Fall gilt, daß das Intervall des Bildsignal in hinreichend kurzer Zeit gespeichert wird, ist dieses Verfahren sehr effektiv, wenn die Geschwindigkeit der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 schnell bewegt wird und die Akkumulationszeit kurz ist.
In der vorstehenden Beschreibung ist angenommen worden, daß die erforderliche Zeit zum Ansteuern der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 vom der rechten Pupille zur linken Pupille der Fokusfeststellblende 65 gleicht derjenigen von der linken Pupille zur rechten Pupille ist, und daß die Bildakkumulationszeit der CCD dieselbe für alle drei Bildsignale bleibt, so daß die Speicherungen der Bildsignale im selben Intervall erfolgen, aber es kann Fluktuationen in der Ansteuerzeit der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 oder in der Bildakkumulationszeit geben. Im folgenden erläutert ist folglich ein Fall, bei dem das Rechenverfahren des Speicherintervalls von den Bildsignalen variiert wird.
19 zeigt die Beziehung zwischen der Bildsignalspeicherzeit und der Position des Gegenstandsbildes, wobei T₁₂ das Intervall des Speichern von den Bildsignalen L₁ und R₁ ist, T₂₃ ist das Intervall des Speicherns der Bildsignale R₂ und L₃, und δ₁₂ und δ₂₃ sind die Phasendifferenzen zwischen L₁ und R₂ beziehungsweise zwischen R₂ und L₃.
Die Neigung einer solchen durchgehenden Linie, die durch die Bildsignale L dargestellt ist, wird angegeben mit (δ23 – δ12)/(T12 + T23)und die Phasendifferenz L₁ und L₂ wird dargestellt durch T12(δ23 – δ12)/(T12 + T23)
Auch die Phasendifferenz δ zwischen L₂ und R₂ wird dargestellt durch δ = T12(δ23 – δ12)/(T12 + T23) + δ12 = (T12 × δ23 + T23 × δ12)/(T12 + T23) (5)entsprechend einem gewichteten Durchschnitt durch die Intervalle T₁₂ und T₂₃.
Im folgenden erläutert ist die Arbeitsweise der Autofokuseinrichtung der Kamera mit dem obigen erläuterten Aufbau anhand der beiliegenden Ablaufdiagramme.
20 ist ein Ablaufdiagramm, das die Hauptsteuersequenz der gesamten Kamera zeigt. Wenn ein Betriebsschalter eingeschaltet ist, um die verschiedenen Schaltungen zu aktivieren, schreitet die Sequenz fort von Schritt 001 zu Schritt 002, um die Anzeige im Sucher auszuführen. Genauer gesagt, das Bildsignal wird in der CCD gespeichert und auf dem elektronischen Sucher (EVF) nach verschiedenen Signalverarbeitungen dargestellt. Ein nächster Schritt 003 stellt die Lage eines Schalters SW1 fest, der durch Drücken zu einem ersten Anschlag eingeschaltet werden muß vom Auslöseknopf, und wenn er ausgeschaltet ist, schreitet der Ablauf fort zu Schritt 004, um ein Kennzeichen JF zu initialisieren, damit der Zustand des Scharfeinstellens festgestellt wird. Wenn der Schalter SW eingeschaltet ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 005.
Schritt 005 errechnet die Leuchtdichte des Gegenstands auf der Grundlage des Ausgangssignals vom Bildsignal, das die CCD gespeichert hat, der Verstärkung der Signalverarbeitungsschaltung, der Bildakkumulationszeit von der CCD und der F-Zahl des Objektivs. Ein nächster Schritt 006 berechnet die passende Verschlußgeschwindigkeit (Belichtungszeit) und das Öffnungsverhältnis (F-Wert) auf der Grundlage der berechneten Gegenstandshelligkeit, dem Fotografiermodus der Kamera und der Belichtungskorrekturinformation und speichert somit errechnete Werte in einem vorbestimmten Speicherbereich. Bei der Verschlußauslöseoperation, die später zu erläutern ist, werden der Verschluß und die Blende gemäß den solchermaßen im Speicherbereich gespeicherten Daten gesteuert.
Ein nächster Schritt 007 findet die Zustand des Kennzeichens JF heraus, um den Scharfeinstellzustand zu erkennen. Wenn JF = 1, was aufzeigt, daß die Fokussierung bereits abgeschlossen ist und das Objektiv in einem Scharfeinstellzustand ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 012, wenn aber JF = 0, womit aufgezeigt ist, daß der Scharfeinstellzustand noch nicht erreicht ist, schreitet der Ablauf fort zu Schritt 008, um die Scharfeinstelloperation auszuführen.
Schritt 008 ist eine "Fokusfeststell-Unterroutine" zum Feststellen des Defokussierbetrags vom Objektiv, was später in Einzelheiten zu erläutern ist. Ein nächster Schritt 009 vergleicht den Defokussierbetrag, den der Schritt 008 erbracht hat, mit einem zulässigen Defokussierbetrag, der aus dem Durchmesser des zulässigen Fluktuationskreises und der F-Zahl des Objektivs bestimmt ist, und wenn letzterer kleiner ist, was den Scharfeinstellzustand ausweist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 010, um in das Kennzeichen JF1 einzusetzen, wodurch der Scharfeinstellzustand gespeichert wird, und dann schreitet die Sequenz fort zu Schritt 012.
Wenn andererseits der Schritt 009 herausfindet, daß der Scharfeinstellzustand noch nicht erreicht ist, führt ein Schritt 011 die Fokussieroperation aus durch Ansteuern der Fokussierlinsengruppe des Objektivs, um so den im vorherigen Schritt 008 festgestellten Defokussierbetrag zu beseitigen, und dann erfolgt die Rückkehr der Sequenz zu Schritt 002.
Auf diese Weise wird die Fokussieroperation wiederholt, bis der Scharfeinstellzustand erreicht oder der Schalter SW1 ausgeschaltet ist.
Ist der Scharfeinstellzustand erreicht, findet ein Schritt 012 die Lage eines Schalters SW2 heraus, der durch Niederdrücken des Auslöseknopfes bis zu einem zweiten Punkt eingeschaltet werden muß, und wenn er ausgeschaltet ist, kehrt die Sequenz zu Schritt 002 zurück, ist er aber eingeschaltet, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 013, um die Verschlußauslöseoperation herbeizuführen.
Schritt 013 steuert die Blende auf einen Wert, den der Schritt 006 errechnet, und ein nächster Schritt 014 schließt den Verschluß, stellt die Ladungen der CCD zurück und steuert den Verschluß mit einer in Schritt 006 berechneten Verschlußzeit, wodurch die Belichtungsoperation der CCD erfolgt. Der nächste Schritt 015 steuert die CCD an, um das Bildsignal frei zu geben, und wendet eine vorbestimmte Signalverarbeitung bezüglich dieses an. Ein nächster Schritt 016 führt eine Kompressionsverarbeitung durch, und das komprimierte Bildsignal wird in einem Speichermedium in Schritt 017 gespeichert.
Schritt 018 öffnet den Verschluß, um den Anfangszustand wieder herzustellen, und dann kehrt die Sequenz zu Schritt 002 zurück.
Nachstehend angegeben ist eine Erläuterung der "Fokusfeststell-Unterroutine" anhand des in 29 gezeigten Ablaufdiagramms.
Wird die Fokusfeststell-Unterroutine in Schritt 008 gemäß 20 aufgerufen, schreitet die Sequenz fort durch einen Schritt 101 zu Schritt 102.
Schritt 102 bewegt den Fokusfeststellverschluß 65, der in einem in 7A dargestellten Zustand ist, in den optischen Weg des Objektivs, und ein nächster Schritt 103 bewegt die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67, die in dem in 7A gezeigten Zustand ist, in den optischen Weg des Objektivs. Nach den Schritten 102 und 103 werden die Fokusfeststellblende 65 und die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7B gezeigten Zustand verbracht, wodurch der durch die übrig gebliebene Öffnung 65a hindurchtretende Lichtstrahl von der Blende 65 allein die CCD fokussiert.
Schritt 104 führt die Bildakkumulation in der CCD aus, und ein nächster Schritt 105 ließt das Bildsignal L₁ aus, das Schritt 104 akkumuliert hat, und speichert das Bildsignal in einem vorbestimmten Speicherbereich. Abweichend von der üblichen Ausleseoperation wird diese bezüglich des Bildsignals L₁ nur in einem Bereich ausgeführt, der erforderlich ist für die Scharfeinstellfeststellung, und das Bildsignal in den überflüssigen Bereichen wird mit hoher Geschwindigkeit ausgegliedert, wie im vorstehenden erläutert, wodurch die Bildsignalauslesezeit bedeutend verkürzt wird.
Ein nächster Schritt 106 bewegt erneut die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand, wodurch der von der rechten Öffnung 65b der Blende 65 durchgelassene Lichtstrahl allein die CCD fokussiert. Ein nächster Schritt 107 führt die Bildakkumulation wie im vorherigen Schritt 104 aus, und Schritt 108 liest und speichert das Bildsignal R₂ in einem vorbestimmten Speicherbereich, wie im vorherigen Schritt 105.
Ein nächster Schritt 109 bewegt erneut die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 67 gezeigten Zustand, wodurch der von der übrig gebliebenen Öffnung 65a der Blende 65 durchgelassene Lichtstrahl allein die CCD fokussiert. Dann führt der nächste Schritt 110 die Bildakkumulation durch, und Schritt 111 ließt und speichert das Bildsignal L₃ in einem vorbestimmten Speicherbereich.
Schritt 112 zieht die Fokusfeststellblende 65 zurück, und Schritt 113 zieht die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 zurück. Nach den Schritten 112 und 113 wird der Anfangszustand wieder hergestellt, der in 7A dargestellt ist.
Schritt 114 ist eine "Defokussierbetragsberechnung"-Unterroutine, in der der Defokussierbetrag des Objektivs auf der Grundlage der Bildsignale L₁, R₂ und L₃ berechnet wird, wie später in mehr Einzelheiten zu erläutern ist. Nach Schritt 114 wird die "Fokusfeststell"-Unterroutine in Schritt 115 abgeschlossen.
Die Bildakkumulationsoperationen in den vorgenannten Schritten 104, 107 und 110 lassen sich ausführen in derselben Akkumulationszeit und mit derselben Verstärkung, um die Ausgangspegel der Bildsignale zu korrigieren, wodurch die Korrelation in der Korrelationsberechnung verbessert wird und eine hohe und stabile Genauigkeit der Feststellung erzielt wird.
Nachstehend erläutert sind Einzelheiten bezüglich der "Defokusbetragsberechnungs-"Unterroutine, und zwar anhand des in 22 gezeigten Ablaufdiagramms.
Wenn die "Defokussierbetragsberechnung"-Unterroutine in Schritt 114 gemäß 21 aufgerufen ist, schreitet die Sequenz durch Schritt 201 zu Schritt 202.
Der Schritt 202 berechnet die Phasendifferenz δ₁₂ der Bildsignale L₁ und R₂, dann berechnet Schritt 203 gleichermaßen die Phasendifferenz δ₂₃ der Bildsignale R₂ und L₃, und Schritt 204 berechnet die letztliche Phasendifferenz δ, wobei der Feststellfehler nicht enthalten ist, der sich aus der Verwacklung mit konstanter Geschwindigkeit ergibt, und zwar gemäß folgender Gleichung: δ = (δ12 + δ23)/2 (6)
Ein nächster Schritt 205 berechnet den Defokussierbetrag DF des Objektivs auf der Grundlage der Phasendifferenz δ, die der vorherige Schritt 204 bestimmt hat, wobei die Empfindlichkeit K des Fokusfeststellsystems, bestimmt durch die Fokusfeststellblende und das Objektiv, und der Pixelabstand P der CCD gemäß folgender Formel: DF = δ·K·P (7)
Nach Schritt 205 wird die gegenwärtige Routine mit Schritt 206 beendet.
Nachstehend erläutert ist ein weiterer Fall, bei dem das Intervall der Bildsignalspeicherung variiert auf Grund der Variation der Ansteuerzeit der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67. Die folgende Erläuterung konzentriert sich auf die Unterschiede beim Fokusfeststellverfahren, da der Aufbau der Kamera und die Steuersequenz dieselben sind, wie schon zuvor erläutert.
23 zeigt ein Ablaufdiagramm der Unterroutine "Fokusfeststellung". Wird diese in Schritt 008 in 20 aufgerufen, schreitet der Ablauf fort zu Schritt 302, und zwar durch Schritt 301.
Schritte 302 und 303 steuern die Fokusfeststellblende 65 und die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7B gezeigten Zustand an, wie auch in den Schritten 102 und 103 gemäß 20, wodurch die Fokusfeststelloperation vorbereitet wird.
Ein nächster Schritt 304 speichert die Startzeit der Bildakkumulationsoperation für das Bildsignal L₁, indem der Zählstand TIMER eines selbstlaufenden Zeitgebers der Systemsteuereinheit in einem RAM-Speicherbereich T₁ gespeichert wird. Ein nächster Schritt 305 führt die Akkumulation des Bildsignals L₁ aus, und Schritt 306 führt das Auslesen desselben aus.
Dann bewegt Schritt 307 die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand, und ein nächster Schritt 308 speichert die Startzeit und die Akkumulation des Bildsignals R₂ durch Speichern des Zeitgeberzählstands TIMER in einem Speicherbereich T₂. Dann führen die Schritte 309, 310 die Akkumulation des ausgelesenen Bildsignals R₂ aus.
Schritt 311 bewegt dann die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7B gezeigten Zustand, und ein nächster Schritt 312 speichert die Startzeit der Akkumulation vom Bildsignal L₃ durch Speichern des Zählerstands TIMER in einem Speicherbereich T₃. Dann führen die Schritte 313, 314 die Akkumulation und das Auslesen des Bildsignals L₃ aus.
Schritte 315 und 316 ziehen die Fokusfeststellblende 65 zurück und die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in einen in 7A gezeigten Zustand, und Schritt 317 berechnet den Defokussierbetrag. Dann beendet Schritt 318 die gegenwärtige Unterroutine.
Nachstehend anhand 24 erläutert ist das Berechnungsverfahren für den Defokussierbetrag, wobei eine Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung" gezeigt ist, die dann verwendet wird, wenn das Intervall der gespeicherten Bildsignale variiert. Wenn diese Unterroutine in Schritt 317 aufgerufen ist, und zwar gemäß 23, die Sequenz schreitet fort über Schritt 401 zu Schritt 402.
Schritt 402 berechnet das Intervall T₁₂ der Starts von den Akkumulationen der Bildsignale L₁ und R₂, und Schritt 403 berechnet gleichermaßen das Intervall T₂₃ der Starts und Akkumulationen der Bildsignale R₂ und L₃. Dann berechnet Schritt 404 die Phasendifferenz δ₁₂ von den Bildsignalen L₁ und R₂ durch Korrelationsberechnung, und Schritt 405 bestimmt gleichermaßen die Phasendifferenz δ₂₃ der Bildsignale R₂ und L₃.
Schritt 406 berechnet die letztliche Phasendifferenz δ durch Eliminieren des Feststellfehler, der sich aus der Konstantgeschwindigkeitsbewegung des optischen Bildes ergibt, basieren auf den Phasendifferenzen δ₁₂, δ₂₃ und aus den Intervallen T₁₂, T₂₃ gemäß folgender Gleichung: δ = (T23·δ12 + T12·δ23)/(T12 + T23) (8)
Ein nächster Schritt 407 berechnet den Defokussierbetrag DF des Objektivs auf der Grundlage der Phasendifferenz δ, die der vorhergehende Schritt 406 bestimmt hat, wobei die Empfindlichkeit K des Fokusfeststellsystems und der Pixelabstand P der CCD berücksichtigt werden. Nach diesem Schritt wird in einem neuen Schritt 408 die Unterroutine beendet.
Im Falle des Intervalls von den Startpunkten der Ladungsakkumulationsoperationen, die in diesem Falle variieren, ist es erforderlich, einen Speicher und ein Meßintervall komplexer Berechnung bereitzustellen, wie zuvor erläutert. Folglich ist es wünschenswert, das Intervall konstant beizubehalten, wodurch der Rechenprozeß vereinfacht werden und innerhalb kürzerer Zeit ausgeführt werden kann, und zwar mit einer verringerten Speicherkapazität.
Genauer gesagt, wenn die Ansteuerzeit für die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 zu einem gewissen Maß fluktuiert, aber wenn die obere Grenze für solche Ansteuerzeit bekannt ist, kann der Start der Ladungsakkumulierungsoperation warten, bis der Ablauf einer solch oberen Grenzzeit erreicht ist, selbst nach Ansteuern der abgeschlossenen Lichtabschattungslamelle, sofern die Ansteuerzeit hinreichend kurz ist. Folglich ist es möglich, ein konstantes Intervall der Starts von den Akkumulierungsoperationen in einem solchen Falle beizubehalten durch Anwenden einer gleichen Akkumulationszeit, wodurch die Berechnungsprozesse erheblich vereinfacht werden. Die Anwesenheit eines Zeitgebers zum Stabilisieren des Intervalls von den Starten der Ladungsakkumulationsoperationen stellt einen Vorteil bereit, daß auf Mittel verzichtet werden kann zum Feststellen des Abschlusses vom Ansteuern der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67.
Zweites Ausführungsbeispiel
In einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden vier Bildsignale zeitsequentiell gespeichert, um den Feststellfehler zu beseitigen, der verursacht wird durch eine konstante Beschleunigungsbewegung der optischen Abbildung, die sich aus der Verwacklung vom Gegenstand ergibt.
25 zeigt das Prinzip der Beseitigung im vorliegenden Ausführungsbeispiel vom Feststellfehler, der sich ergibt aus der Verwacklung, wodurch das Gegenstandsbild angenommen wird, sich von links nach rechts zu bewegen mit einer konstanten Beschleunigung, die durch die Verwacklung verursacht wird, und es wird auch angenommen, daß die Bildsignale zu konstanten Intervallen gespeichert werden.
Es zeigen L₁, R₂, L₃ und R₄ die aktuell gespeicherten Bildsignale an, wenn diese zur selben Zeitvorgabe gespeichert worden sind.
Das Gegenstandsbild bewegt sich um einen Abstand δ_m1 in einer Periode vom Speichern des Bildsignals L₁ zu demjenigen des Bildsignals R₂, und das Gegenstandsbild bewegt sich um einen Abstand δ₂ innerhalb einer Periode des Speicherns des Bildsignals R₂, so daß das Bildsignal L₃ mit einer Beziehung δ_m1 < δ_m2 beibehalten wird. Folglich wird in einem vorhergehenden zweiten Ausführungsbeispiel die Phasendifferenz δ₁ aus den Bildsignalen L₁, R₂ und L₃ bestimmt und wird kleiner als die wahre Phasendifferenz δ₁₁ um δ_d1, wie durch folgende Gleichung aufgezeigt: δ1 = (δ12 + δ23)/2 = δ11 – δa1 (9)
Dieser Fehler δ_d1 resultiert aus der Variation der Geschwindigkeit, die durch die Beschleunigung hervorgerufen wird.
Auch die Phasendifferenz δ₂, die aus den Signalen R₁ L₃ und R₄ bestimmt sind, wie im vorstehenden zweiten Ausführungsbeispiel erläutert, wobei δ_m2 < δ_m3 größer wird als die wirkliche Phasendifferenz δ₁₁, und zwar um δ_d2, wie jetzt angegeben durch Gleichung δ2 = (δ23 + δ34)/2 = δ11 + δd2 (10)
Wenn sich der Gegenstand mit einer konstanten Beschleunigung bewegt, gilt die Beziehung: δd1 = δd2 wobei die Phasendifferenz δ nach Eliminieren des Feststellfehlers δ_d1, δ_d2 anzugeben ist mit: δ = (δ1 + δ2)/2 = (δ11 – δd1 + δ11 + δd2)/2 = δ11 (12) = (δ12 + 2δ23 + δ34)/4 (13)
Auf diese Weise wird es möglich, die Feststellfehler zu beseitigen, die verursacht werden durch eine konstant beschleunigte Bewegung unter Verwendung der Phasendifferenzen δ₁₂, δ₂₃ und δ₃₄, die aus den vier Bildsignalen L₁, R₂ L₃ und R₄ L₃ und R₄, wodurch eine signifikante Verbesserung der Genauigkeit bei der Scharfeinstellung bewirkt wird.
Nachstehend erläutert ist ein Berechnungsverfahren für die Phasendifferenz δ im Falle, daß das Intervall der Bildsignalspeicherung fluktuiert.
Für ein Intervall T₁₂ aus der Speicherung des Bildsignals L₁, so daß das Bildsignal R₂, ein Intervall T₂₃ aus der Speicherung des Bildsignals R₂ zum demjenigen des Bildsignals L₃ und ein Intervall T₃₄ aus dem Speichern des Bildsignals L₃ zum demjenigen des Bildsignals R₄, der Phasendifferenz δ₁, δ₂ angegeben wird durch folgende Gleichung: δ1 = (T23·δ12 + T12·δ23)/(T12 + T23) (14) δ2 = (T34·δ23 + T23·δ34)/(T23 + T34) (15)
Auch die Phasendifferenz δ wird angegeben durch: δ = [(T23 + T34)·δ1 + (T12 + T23)·δ]/(T12 + 2T23 + T34) (16)
Es wird angenommen, daß die für die Bewegung der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 ein konstanter Wert vorliegt und daß die Ladungsakkumulationszeit ebenfalls konstant innerhalb eines einzigen Fokusfeststellbereichs liegt, so daß dann folgende Beziehung gilt: T12 = T34 (18)so daß die vorstehende Formel sich umwandeln läßt in: δ = [T23 + δ12 + δ23) + 2·T12·δ23]/2(T12 + T23) (19)
Auf diese Weise kann die Berechnung in signifikanter Weise vereinfacht werden durch Vorgeben einer Regelmäßigkeit für die Intervalle der Bildsignalspeicherungen.
Der Aufbau der Kamera und die prinzipiellen Operationen dieser im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie jene im vorherigen ersten Ausführungsbeispiel und werden nicht erneut erläutert. Nachstehend gegeben wird eine Erläuterung der Unterschiede gegenüber dem vorherigen ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Fokusfeststelloperation betroffen ist.
26 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Unterroutine "Fokusfeststellung", wenn das Intervall der Bildsignalspeicherungen immer variiert. Wenn diese Unterroutine aufgerufen ist, dann schreitet der Ablauf von Schritt 501 nach Schritt 502.
Die Schritte 502 und 503 steuern die Fokusfeststellblende 65 an und die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 auf den in 7B gezeigten Zustand, wodurch die Fokusfeststelloperation vorbereitet wird.
Im nächsten Schritt 504 speichert die Startzeit der Ladungsakkumulationsoperation für das Bildsignal L₁ durch Speichern des Zählstandes TIMER vom selbstlaufenden Zeitgeber der Systemsteuerung in einem RAM-Speicherbereich T₁. Der nächste Schritt 505 führt die Akkumulation des Bildsignals L₁ aus, und Schritt 506 führt das Auslesen desselben aus.
Dann verschiebt Schritt 507 die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand.
Der nächste Schritt 508 speichert die Startzeit der Akkumulation vom Bildsignal R₂ durch Speichern des Zählstandes TIMER in einen Speicher T₂. Dann führt Schritt 509 die Akkumulation des Bildsignals R₂ aus, und Schritt 510 liest das Bildsignal R₂ aus.
Schritt 511 verschiebt die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7B gezeigten Zustand, dann speichert Schritt 512 die Startzeit der Akkumulation vom Bildsignal L₃ durch Speichern des Zählstandes TIMER in den Speicherbereich T₃, Schritt 513 führt die Akkumulation des Bildsignals L₃ aus, und Schritt 514 führt das Auslesen des Bildsignals L₃ aus.
Dann verschiebt sich in Schritt 515 die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand, dann speichert Schritt 516 die Startzeit der Akkumulation des Abbildungssignals R₄ durch Speichern des Zählwertes TIMER in einen Speicherbereich T₄, Schritt 517 führt die Akkumulation des Bildsignals R₄ aus, und Schritt 518 führt das Auslesen des Bildsignals R₄ aus.
Die Schritte 519, 520 steuern die Fokusfeststellblende 65 an und auch die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7A gezeigten Zustand. Der nächste Schritt 521 berechnet den Fokussierbetrag, und Schritt 522 beendet die vorliegende Unterroutine.
Nachstehend detailliert anhand 27 erläutert ist das Berechnungsverfahren des Defokussierbetrags, wobei 27 eine Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung" zeigt. Wenn diese Unterroutine in Schritt 521 gemäß 26 aufgerufen wird, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 602 über den Schritt 601.
Schritt 602 berechnet das Intervall T₁₂ der Akkumulationsstarts von den Bildsignalen L₁ und R₂, dann Schritt 603 berechnet gleichermaßen das Intervall T₂₃ der Akkumulationsstarts der Bildsignale R₂ und L₃, und Schritt 604 berechnet das Intervall T₃₄ der Akkumulationsstarts von den Bildsignalen L₃ und R₄.
Dann berechnet Schritt 605 die Phasendifferenz δ₁₂ der Bildsignale L₁ und R₂ durch Korrelationsberechnung, dann berechnet gleichermaßen Schritt 606 die Phasendifferenz δ₂₃ der Bildsignale R₂ und L₃, und Schritt 607 berechnet die Phasendifferenz δ₃₄ der Bildsignale L₃ und R₄.
In den Schritten 608, 609 wird die Phasendifferenz δ_d1 durch Eliminieren des Fehlers einer Konstantgeschwindigkeitskomponente berechnet, und Schritt 610 berechnet die Phasendifferenz δ durch Eliminieren des Fehlers der Konstantbeschleunigungskomponente. Der nächste Schritt 611 berechnet den Defokussierbetrag DF des Objektivs auf der Grundlage der Phasendifferenz δ nach dem Eliminieren des Fehlers aus der Konstantbeschleunigungskomponente, der Empfindlichkeit K des Fokusfeststellsystems und des Pixelabstands P der CCD. Danach wird diese Unterroutine in Schritt 612 beendet.
Im Vorstehenden erläutert wurde das Prinzip der Fokusfeststellung, wenn das Intervall der Starts von Änderungen der Akkumulationsoperationen variieren.
Nachstehend erläutert ist ein Fall, bei dem im Falle des Ansteuerns der für die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 erforderliche Zeit sich von der Zeit unterscheidet, die zum Ansteuern der Richtungen erforderlich ist, aber im wesentlichen dieselbe ist wie bei der gleichen Ansteuerrichtung, nämlich eine Situation, bei der Intervalle der Starte von Ladungsakkumulationsoperationen eine gewisse Regelmäßigkeit in der Weise haben, daß das Intervall vom Start der Akkumulation des Bildsignals L zur Akkumulation des Bildsignals R konstant innerhalb einer einzigen Fokusfeststelloperation ist, und auch wenn das Intervall vom Start der Akkumulation des Bildsignals R zu demjenigen der Akkumulation des Bildsignals L innerhalb einer einzelnen Fokusfeststelloperation konstant ist, aber bei Einzelfokusfeststelloperation das Intervall vom Start der Akkumulation eines Bildsignals L zu demjenigen der Akkumulation eines Bildsignals R sich von dem Intervall unterscheidet aus dem Start der Akkumulation des Bildsignals R zu demjenigen der Akkumulation des Bildsignals L, wie sich darstellen läßt durch: T12 = T34, T12 ≠ T23 (20)
Gemäß der Art vorstehender Ausführungsbeispiele
28 ist ein Ablaufdiagramm, das die Fokusfeststellunterroutine in einem Falle der oben erläuterten Regelmäßigkeit zeigt, die in den Intervallen der Starts von Ladungsakkumulationsoperationen präsent ist. Dieses Ablaufdiagramm wird nicht weiter erläutert, da es dasselbe ist wie das Ablaufdiagramm, das in 26 gezeigt ist, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Startzeit T₄ für die Akkumulation des Bildsignals L₄ vielleicht nicht erforderlich ist, und folglich gemessen wird.
Wenn eine Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung" 720 aufgehoben wird, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 802 über den Schritt 801.
In Schritt 802 berechnet das Intervall T₁₂ von den Akkumulationsstarts der Bildsignale L₁ und R₂, und Schritt 803 berechnet das Intervall T₂₃ der Akkumulationsstarts von den Bildsignalen R₂ und L₃.
Dann berechnet Schritt 804 bis 806 die Phasendifferenzen δ₁₂, δ₂₃ und δ₂₄, wie auch in den Schritten 605 bis 607 gemäß 34, kumulieren dann in Schritt 807 die Phasendifferenz δ, und Schritt 808 berechnet den Defokussierbetrag DF des Objektivs auf der Grundlage der Phasendifferenz δ, der Empfindlichkeit K vom Fokusfeststellsystem und dem Pixelabstand P der CCD. Danach wird in der gegenwärtigen Routine Schritt 809 diese beenden.
Im Vorstehenden erläutert wurde die Fokussierfeststelloperation für den Fall, daß die Intervalle der Ladungsakkumulationsstarte eine gewisse Regelmäßigkeit aufweisen. Eine derartige Regelmäßigkeit in den Intervallen gestattet es, die Berechnung der Phasendifferenz zu vereinfachen, im Vergleich zu dem Fall der Abwesenheit einer solchen Regelmäßigkeit, wobei sich die Vorteile einer verringerten Speicherkapazität und einer verringerten Berechnungszeit ergeben.
Nachstehend erläutert ist die Fokussierfeststelloperation für den Fall, daß die Intervalle der Ladungsakkumulationsstarte innerhalb einer einzigen Scharfeinstelloperation konstant sind.
30 ist ein Ablaufdiagramm der Unterroutine für die Fokussierfeststellung im Falle der Startintervalle, die bei der Ladungsakkumulation konstant sind. Dieses Ablaufdiagramm wird nicht weiter in allen Einzelheiten erläutert, da es demjenigen gleicht, das in 26 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die Akkumulationsstartzeiten wegen der hier nicht erforderlichen Messung der Intervalle nicht ausgelesen werden. In anderen Teilen wird die Ansteuerung der Fokusfeststellblende 65 und der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 und die Akkumulation aus den Signalen L₁, R₂, L₃ und R₄ ausgelesen und in derselben Weise ausgeführt, wie im in 26 gezeigten Ablaufdiagramm.
Wenn eine Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung" in Schritt 917 aufgerufen ist, schreitet die Sequenz fort durch Schritt 1001 zu Schritt 1002, um die Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung" auszuführen.
In den Schritten 1002 bis 1004 werden die Phasendifferenzen δ₁₂, δ₂₃ und δ₃₄ berechnet in einer Korrelationsberechnung, die der gleicht, die in jenen Schritten 605 bis 607 in 26 ausgeführt worden sind, und dann berechnet Schritt 1005 die Phasendifferenz δ durch Beseitigen des Fehlers, den die Konstantbeschleunigungsbewegung verursacht hat, und Schritt 1006 berechnet den Defokussierbetrag DF, der auf der Phasendifferenz δ, der Empfindlichkeit K des Fokussiersystems und dem Pixelabstand P der CCD beruht. Danach wird diese Unterroutine in Schritt 1007 abgeschlossen.
Im Vorstehenden erläutert wurde die Fokussierfeststelloperation für den Fall der Intervalle der Ladungsakkumulationsstarts in konstanter Weise. Die Berechnung der Phasendifferenz δ enthält nicht den Fehler, der sich aus der Konstantbeschleunigungsbewegung ergibt, und kann weiterhin vereinfacht werden mit dem Vorteilen, daß die Speicherkapazität und die Berechnungszeit verringert wird und daß man auf die Notwendigkeit des Speicherns der Startzeiten von den Ladungsakkumulationen verzichten kann.
Die Intervalle von den Starts der Bildakkumulationen lassen sich angeben in einer Regelmäßigkeit konstanter Weise durch Bereitstellen eines Stabilisierungszeitgebers, der die Bildakkumulationsoperation startet nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, selbst wenn das Ansteuern der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 innerhalb kurzer Zeit abgeschlossen ist. Die Ablaufzeit eines jeden Stabilisierungszeitgebers muß nur länger sein als die maximale Ansteuerzeit. Auch die Anwesenheit eines derartigen Stabilisierungszeitgebers ermöglicht es, auf die Feststellmittel zum Feststellen des Abschlusses des Ansteuerns von der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 zu verzichten.
Drittes Ausführungsbeispiel
Im dritten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung werden fünf Bildsignale sequentiell gespeichert, und die Bewegung des optischen Bildes wird angenähert an eine Funktion zweiter Ordnung, wodurch die Fehler bei der Fokussierfeststellung verringert werden, die aus einer solchen Bewegung hervorkommen, verursacht durch die Verwackelung des Gegenstands.
32 ist ein Diagramm, das ein Fehlerverringerungsverfahren nach dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt, wobei die Gegenstandsposition y in der Ordinate dargestellt ist, und eine Zeitfunktion in der Abszisse dargestellt ist. Die Kamera speichert Bildsignale L₁, R₂, L₃, R₄ und L₅ in zeitsequentieller Art, während abwechselnd die Pupillen umgeschaltet werden. Es wird angenommen, daß die Bewegung des Gegenstandsbildes in einer Periode des Speicherns des Bildsignals L₁ liegt, zu dem des Bildsignals L₅, das angenähert werden kann durch eine Funktion zweiter Ordnung. Bestimmt ist eine Funktion zweiter Ordnung: y = At + Bt2 durchlaufend die Positionen der Bildsignale L₁, L₃ und L₅, dann Positionen der Abbildungsfunktionen L₂ und L₄, die durch Interpolation bestimmt werden unter Verwendung derartiger Funktionen zweiter Ordnung, und der Durchschnittswert der Phasendifferenz zwischen L₂ und R₂ und derjenigen zwischen L₄ und R₄ werden als letztliche Zielphasendifferenz δ angenommen.
Dieses Berechnungsverfahren ist nachstehend erläutert.
Unter der Annahme, daß das Bildsignal L₁ eine Position y₁ hat und eine Zeit t₁, hat das Bildsignal L₃ y₃ und t₃ und das Bildsignal L₅ hat y₅ und t₅ und für einen Endzustand von y₁ = 0 und t₁ = 0 in der Funktion zweiter Ordnung: y = At + Bt2 läßt sich schreiben als: y3 = At3 + Bt3 2 (21) y5 = At5 + Bt5 2 (22)
Aus diesen beiden Gleichungen lassen sich die Koeffizienten A und B wie folgt bestimmen: A = (y5t32 – y3t5 2)/(t3t5(t3 – t5) (23) B = (y3t5 – y5t3)/t3t5(t3 – t5) (24)
Auch die Stellen y₂, y₄ der imaginären Bildsignale L₂, L₄ lassen sich folgendermaßen angeben: y2 = At2 + Bt2 2 (25) = (y5t3 2 – y3t5 2)t2/t3t5(t3 – t5) + (y3t5 – y5t3)t2 2/t3t5(t3 – t5) (26) y4 = At4 + Bt4 2 (27) = (y5t3 2 – y3t5 2)t4/t3t5(t3 – t5) + [(y3t5 – y5t3)t4 2]/[t3t5(t3 – t5] (28)
Die Phasendifferenz δ22 zwischen dem imaginären Bildsignal L2 und dem Bildsignal R2 wird somit folgendermaßen angegeben mit: δ22 = y2 – y2' (29) = (y5t3 2 – y3t5 2)t2/t3t5(t3 – t5) + (y3t5 – y5t3)t2 2/t3t5(t3 – t5) – y2 (30)
Die Phasendifferenz δ44 zwischen dem Abbildungssignal L4 und dem Abbildungssignal R4 wird angegeben mit: δ44 = y4 – y4' (31) = (y5t3 2 – y3t5 2)t2/t3t5(t3 – t5) + (y3t5 – y5t3)t2 2/t3t5(t3 – t5 – y4) (32)da t1 = 0, y1 = 0 (33)
Dadurch läßt sich bestimmen: t2 = T12, y2' = –δ12 (34) t3 = T12 + T23, y3 = –δ12 + δ23 (35) t4 = T12 + T23 + T34, y4' = –δ12 + δ23 – δ34 (36) t5 = T12 + T23 + T34 + T45, y5 = –δ12 + δ23 – δ34 + δ45 (37)wobei δ₁₂ die Phasendifferenz zwischen den Bildsignalen L₁ und R₂ aufzeigt, δ₂₃ die Phasendifferenz zwischen den Bildsignalen R₂ und L₃ aufzeigt, δ₃₄ die Phasendifferenz zwischen den Bildsignalen L₃ und R₄ aufzeigt, und wobei δ₄₅ die Phasendifferenz zwischen den Bildsignalen R₄ und L₅ aufzeigt.
Durch Substituieren der Gleichungen (34) bis (37) in die Gleichungen (23) und (24) erhält man
δ₂₂ und δ₄₄ werden auch angegeben mit: δ22 = A·T12 + B·T2 12 + δ12 (40) δ44 = A·(T12 + T23 + T34) + B·(T12 + T23 + T34)2 + δ12 – δ23 + δ34 (41)
Die letztlich gewünschte Phasendifferenz δ ist ein Durchschnitt von δ₂₂ und δ₄₄ und wird ausgedrückt durch: δ = (δ22 + δ44)/2 (42) = [A·/2·T12 + T23 + T34) + B·(T2 12 + (T12 + T23 + T34)2) + 2·δ12 – δ23 + δ34]/2 (43)
Vorstehendes erläutert das Berechnungsverfahren für die Phasendifferenz δ für den Fall der Intervalle von Bildsignalen, die konstant variierend gespeichert werden.
Wenn die für die Bewegung der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 erforderliche Zeit in derselben Richtung liegt, wie sie konstant ist, und die Abbildungsakkumulationszeiten dieselben in einer einzigen Fokusfeststelloperation bleiben, dann gilt: T12 = T34, T23 = T45 (44)
Durch Substituieren dieser Zustände in die Gleichungen (38), (39) und (40) erhält man: A = (–3·δ12 + 3·δ23 + δ34 – δ45)/[2(T12 + T23)] (45) B = (δ12 – δ23 – δ34 + δ45)/[2(T12 + T23)2 (46) δ = [A·(3·T12 + T23) + B·(T2 12 + (2·T12 + T23)2) + 2·δ12 – δ23 + δ34]/2 (47)
Vorstehendes zeigt das Berechnungsverfahren für die Phasendifferenz δ im Falle der Intervalle von Bildsignalspeicherungen mit Regelmäßigkeit.
Nachstehend erläutert ist das Berechnungsverfahren für die Phasendifferenz δ für den Fall, daß die Intervalle der Bildsignalspeicherungen innerhalb einer einzigen Fokusfeststelloperation konstant bleiben. Unter einer derartigen Bedingung erhält man: T12 = T23 = T34 = T45 (48)so daß: A = (–3·δ12 + 3·δ23 + δ34 – δ45)/4·T12 (49) B = (δ12 – δ23 – δ34 + δ45)/8·T2 12 (50) δ = 4·A·T12 + 10·B·T2 12 + 2·δ12 – δ23 + δ34)/2 (51) = [4(–3·δ12 + 3·δ23 + δ34 – δ45) + 5(δ12 – δ23 – δ34 + δ45) + 4(2·δ12 – δ23 + δ34)]/8 (52) = (δ12 + 3·δ23 + 3·δ34 + δ45)/8 (53)
Die Rechenformeln können signifikant vereinfacht werden durch Vermitteln einer Regelmäßigkeit für die Intervalle der Bildsignalspeicherungen oder der Auswahl in der Weise, daß Intervalle mit demselben Wert auftreten.
Der Aufbau der Kamera vom vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel und die Hauptsteuersequenz werden hier nicht erläutert, da sie dieselben sind wie jene des vorangegangenen ersten Ausführungsbeispiels, und nachstehend erläutert sind lediglich die Unterschiede gegenüber dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel bei der Fokusfeststelloperation.
33 ist ein Ablaufdiagramm, daß die Unterroutine zur Fokusfeststellung zeigt für den Fall, daß die Intervalle der Bildsignalspeicherungen konstant variieren. Wird die Unterroutine aufgerufen, schreitet der Ablauf über Schritt 1101 zu Schritt 1102.
Die Schritte 1102 und 1103 treiben die Fokusfeststellblende 65 und die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in einen in 7B gezeigten Zustand an.
Ein nächster Schritt 1104 speichert die Startzeit der Ladeakkumulationsoperation für das Bildsignal L₁ durch Speichern des Zählstandes TIMER vom selbstlaufenden Zeitgeber der Steuersystemeinheit in einen RAM-Speicherbereich T₁. Ein nächster Schritt 1105 führt die Akkumulation des Bildsignals L₁ aus, und Schritt 1106 führt das Auslesen aus.
Dann bewegt sich in Schritt 1107 die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand. Ein nächster Schritt 1108 speichert die Startzeit der Akkumulation vom Bildsignal R₂ durch Speichern des Zeitgeberstandes TIMER in einem Speicherbereich T₂. Dann führt Schritt 1109 die Akkumulation vom Bildsignal R₂ aus, und Schritt 1110 führt das Auslesen vom Bildsignal R₂ aus.
Dann bewegt ein Schritt 1111 die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in einen in 7B gezeigten Zustand, dann speichert Schritt 1112 die Startzeit der Akkumulation vom Bildsignal L₃ durch Speichern des Zeitgeberzählstandes TIMER in einen Speicherbereich T₃, Schritt 1113 führt die Akkumulation des Bildsignal L₃ aus, und Schritt 1114 führt das Auslesen vom Bildsignal L₃ aus.
Dann bewegt Schritt 1115 die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand, dann speichert Schritt 1116 die Startzeit der Akkumulation vom Bildsignal R₄ durch Speichern des Zeitgeberzählstandes TIMER in einen Speicherbereich T₄, Schritt 1117 führt die Akkumulation vom Bildsignal R₄ aus, und Schritt 1118 führt das Auslesen vom Bildsignal R₄ aus.
Dann bewegt Schritt 1119 die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7B gezeigten Zustand, dann speichert Schritt 1120 die Startzeit der Akkumulation vom Bildsignal L₅ durch Speichern des Zeitgeberzählstandes TIMER in einen Speicherbereich T₅, Schritt 1121 führt die Akkumulation vom Bildsignal L₅ aus, und Schritt 1122 führt das Auslesen vom Bildsignal L₅ aus.
Dann steuern Schritte 1123, 1124 die Fokusfeststellblende 65 und die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7A gezeigten Zustand. Schritt 1125 berechnet den Defokussierbetrag, und Schritt 1126 schließt die gegenwärtige Routine ab.
Nachstehend erläutert ist das Berechnungsverfahren für den Defokussierbetrag anhand 34, die die Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung" zeigt. Wenn diese Unterroutine in Schritt 1125 gemäß 33 aufgerufen ist, schreitet die Sequenz durch Schritt 1201 zu Schritt 1202.
Die Schritte 1202 bis 1205 berechnen die Intervalle T₁₂, T₂₃, T₃₄, T₄₅ der Startpunkte der Akkumulation von den Bildsignalen, dann berechnen die Schritte 1206 bis 1209 die Phasendifferenzen δ₁₂, δ₂₃, δ₃₄, δ₄₅ der Bildsignale durch Korrelationsberechnung. Dann errechnet Schritt 1210 den Koeffizienten A des Ausdrucks erster Ordnung von der Funktion zweiter Ordnung, und Schritt 1211 berechnet den Koeffizienten B des Ausdrucks zweiter Ordnung. Ein nächster Schritt 1212 berechnet die Phasendifferenz δ durch Annäherung mit der Funktion zweiter Ordnung, und Schritt 1213 berechnet den Defokussierbetrag DF vom Objektiv auf der Grundlage der Phasendifferenz δ, der Empfindlichkeit K vom Fokusfeststellsystem und des Pixelabstands P der CCD. Danach wird die hiesige Unterroutine in Schritt 1214 beendet.
Das Vorstehende galt der Erläuterung der Fokusfeststelloperation in dem Falle, daß die Intervalle der Startzeiten von den Bildakkumulationen variieren.
Nachstehend erläutert ist ein Fall, bei dem die für die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 erforderliche Ansteuerzeit in den unterschiedlichen Ansteuerrichtungen zwar unterschiedlich ist, aber in derselben Ansteuerrichtung konstant ist, nämlich in einer Situation, bei der die Intervalle der Starts von den Bildakkumulationsoperationen eine gewisse Regelmäßigkeit in der Weise haben, daß die Intervalle T₁₂, T₃₄ vom Start der Akkumulation vom Bildsignal L zu denjenigen der Akkumulation des Bildsignals R dieselben sind, und auch die Intervalle T₂₃, T₄₅ vom Start der Akkumulation vom Bildsignal R zu denen der Akkumulation vom Bildsignal L dieselben sind, sich aber das Intervall vom Start der Akkumulation eines Bildsignals L zu demjenigen der Akkumulation von einem Bildsignal R vom Intervall vom Beginn der Akkumulation vom Bildsignal R an unterscheidet zu demjenigen der Akkumulation des Bildsignals L, wie darzustellen ist mit: T12 = T34, T23 = T45, T12 ≠ T23 (54)
35 ist ein Ablaufdiagramm, das die Unterroutine zur Fokusfeststellung in einem Falle zeigt, wie er oben erläutert wurde, mit Regelmäßigkeit in den Intervallen der Starts von den Ladungsakkumulationsoperationen. Dieses Ablaufdiagramm wird nicht weiter erläutert, da es dasselbe ist wie das Ablaufdiagramm, das in 33 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die Startzeiten T₄, T₅ für die Akkumulation der Bildsignale R₄, R₅ überflüssig sind und von daher nicht gemessen werden.
Wenn die Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung" in Schritt 1324 aufgerufen ist, schreitet der Ablauf durch Schritt 1401 zu Schritt 1402.
Schritt 1402 berechnet das Intervall T₁₂ der Starts von den Akkumulationen der Bildsignale L₁ und R₂, und Schritt 1403 berechnet das Intervall T₂₃ der Starts von Akkumulationen der Bildsignale R₂ und L₃. Dann berechnen die Schritt 1404 bis 1407 die Phasendifferenzen δ₁₂, δ₂₃, δ₃₄ und δ₄₅ in derselben Weise wie die Schritte 1206 bis 1209 in 34, wobei dann Schritt 1408 den Koeffizienten A des Ausdrucks erster Ordnung von der Funktion zweiter Ordnung berechnet, und wobei Schritt 1409 den Koeffizienten B des Ausdrucks zweiter Ordnung berechnet.
Schritt 1410 berechnet die Phasendifferenz δ, die bestimmt wird durch die Annäherung mit der Funktion zweiter Ordnung, und Schritt 1411 berechnet den Defokussierbetrag DF des Objektivs auf der Grundlage der Phasendifferenz δ, der Empfindlichkeit K vom Fokusfeststellsystem und des Pixelabstandes P der CCD. Danach wird diese Unterroutine in Schritt 1412 beendet.
Vorstehend erläutert ist die Fokusfeststelloperation in einem Falle von Intervallen ab den Starts der Bildakkumulationen mit einer gewissen Regelmäßigkeit. Eine derartige Regelmäßigkeit in den Intervallen gestattet es, die Berechnung der Phasendifferenz δ zu vereinfachen im Vergleich mit einem Falle des Fehlens einer solchen Regelmäßigkeit, mit den Vorteilen verringerter Speicherkapazität und verkürzter Rechenzeit.
Nachstehend erläutert ist die Fokusfeststelloperation für den Fall, daß die Intervalle von den Starts der Bildakkumulationen innerhalb einer einzigen Fokusfeststelloperation konstant sind.
37 ist ein Ablaufdiagramm der Unterroutine zur Fokusfeststellung im Falle, daß die Intervalle der Starts von den Ladeakkumulationen konstant sind. Dieses Ablaufdiagramm wird nicht in Einzelheiten erläutert, da es dem in 33 gezeigten ähnlich ist, mit der Ausnahme, daß die Akkumulationsstartzeiten nicht ausgelesen werden, weil das Messen der Intervalle nicht erforderlich ist. In anderen Teilen werden das Ansteuern der Fokusfeststellblende 65 und der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 und die Akkumulation und das Auslesen der Bildsignale L₁, R₂, L₃, R₄ und L₅ in derselben Weise wie im in 33 gezeigten Ablaufdiagramm ausgeführt.
Wenn eine Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung" in Schritt 1520 aufgerufen wird, schreitet die Sequenz durch Schritt 1601 zu Schritt 1602, um die Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung" auszuführen.
Schritte 1602 bis 1605 berechnen die Phasendifferenzen δ₁₂, δ₂₃, δ₃₄ und δ₄₅ durch Korrelationsberechnungen, ebenso wie in den Schritten 1206 bis 1209 in 34, dann berechnet Schritt 1607 die Phasendifferenz δ, die durch Approximation mit der Funktion zweiter Ordnung korrigiert ist. Dann berechnet Schritt 1607 den Defokussierbetrag DF auf der Grundlage der Phasendifferenz δ, der Empfindlichkeit K vom Fokusfeststellsystem und des Pixelabstands P der CCD. Danach wird die gegenwärtige Unterroutine in Schritt 1608 beendet.
Vorstehend erläutert ist die Fokusfeststelloperation für den Fall, daß die Intervalle der Starts von den Bildakkumulationen konstant sind. Die Berechnung der Phasendifferenz δ kann weiter vereinfacht werden durch Approximation mit der Funktion zweiter Ordnung, wobei sich die Vorteile signifikanten Verringerns der Speicherkapazität und Verkürzung der Rechenzeit ergeben. Der Speicher und die Rechenzeit werden weiter verringert, da das Speichern von Startzeiten der Bildakkumulationen überflüssig ist.
Im Falle des Fluktuierens der Ansteuerzeit von der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 um eine gewisse Größe kann ein stabilisierender Zeitgeber vorgesehen sein, der die Bildakkumulationsoperation startet, nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, selbst wenn das Ansteuern der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 innerhalb kurzer Zeit abgeschlossen ist, wodurch den Intervallen der Startzeiten der Bildakkumulationen leicht eine Regelmäßigkeit gegeben wird oder derartige Intervalle konstant beibehalten werden. Der Zeitablauf eines derartigen stabilisierenden Zeitgebers muß lediglich länger sein als die maximale Ansteuerzeit. Die Anwesenheit eines solchen stabilisierenden Zeitgebers ermöglicht es auch, auf Feststellmittel zu verzichten, die den Abschluß des Ansteuerns der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 feststellen.
Die vorstehenden Ausführungsbeispiele verwenden 3 bis 5 Bildsignale zum Berechnen der Phasendifferenz, die korrigiert sind für die Gegenstandsbewegung der CCD, was aus einer Bewegung des Gegenstands oder aus einer Verwackelung resultiert. Mit einem konstanten Intervall der Bildakkumulationen können beispielsweise 6 Bildsignale L₁, R₂, L₃, R₄, L₅ und R₆ verwendet werden, um die Phasendifferenzen δ₁₂, δ₂₃, δ₃₄, δ₄₅ und δ₅₆ zu bestimmen, aus denen die Phasendifferenz δ gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden kann: δ = (δ12 + 3δ23 + 4δ34 + 3δ45 + δ56)/12 (55)
Gleichermaßen können 7 Bildsignale L₁, R₂, L₃, R₄, L₅, R₆ und L₇ verwendet werden, um die Phasendifferenzen δ₁₂, δ₂₃, δ₃₄, δ₄₅, δ₅₆ und δ₆₇ zu bestimmen, aus denen die Phasendifferenz δ entsprechend folgender Gleichung berechnet werden kann: δ = (δ12 + 3δ23 + 4δ34 + 4δ45 + 3δ56 + δ67/16 (56)
Viertes Ausführungsbeispiel
Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wählt die Zahl an Bildsignalen und das Rechenverfahren aus gemäß der Brennweite des Objektivs und den Speicherintervallen für die Bildsignale.
39 ist ein simuliertes Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Intervall der Bildsignalspeicherungen und der Brennweite des Objektivs zeigt, wofür der durch Verwackeln verursachte Feststellfehler dem zulässigen Fehler (zulässige Brennweite) gleicht, in verschiedenen Gegenmaßnahmen zum Reduzieren des Einflusses vom Verwackeln.
Nachstehend wird angenommen, daß
die Bildsignale L₁ und R₂ eine Phasendifferenz δ₁₂,
die Bildsignale L₃ und R₂ eine Phasendifferenz δ₂₃,
die Bildsignale L₃ und R₄ eine Phasendifferenz δ₃₄,
die Bildsignale L₅ und R₄ eine Phasendifferenz δ₄₅ haben und daß die Intervalle der Bildsignalspeicherungen konstant sind.
Nachstehend:
Nichtgegenmaßnahme: die Phasendifferenz δ, die bei der Defokussierbetragsberechnung zu verwenden ist, beträgt δ = δ₁₂
Gegenmaßnahme 1: die bei der Defokussierbetragsberechnung zu verwendende Phasendifferenz δ beträgt δ = (δ₁₂ + δ₂₃)/2
Gegenmaßnahme 2: die bei der Defokussierbetragsberechnung zu verwendende Phasendifferenz δ wird dargestellt mit δ = (δ₁₂ + 2·δ₂₃ + δ₃₄)/4
Gegenmaßnahme 3: die bei der Defokussierbetragsberechnung zu verwendende Phasendifferenz δ wird dargestellt mit δ = (δ₁₂ + 3·δ₂₃ + 3·δ₃₄ + δ₄₅)/8
Gegenmaßnahme 4: die bei der Defokussierbetragsberechnung zu verwendende Phasendifferenz δ wird dargestellt mit δ = (δ₁₂ + 2·δ₂₃ + 2·δ₃₄ + δ₄₅)/6,
und die Resultate werden unter der Bedingung simuliert, daß die Intervalle der Bildsignalspeicherungen konstant sind.
Dieses Diagramm zeigt auf, daß die zulässige Brennweite für ein kürzeres Intervall des Speicherns der Bildsignale und für eine große Anzahl von verwendeten Bildsignalen in einer einzigen Rechnung länger wird.
Ein Anstieg der Anzahl von bei der Berechnung verwendeten Bildsignalen verbessert jedoch die Genauigkeit der Feststellung, verlängert aber die erforderliche Rechenzeit zum Speichern des Bildsignals, wodurch die für die Fokusfeststellung erforderliche Zeit verlängert wird und die Handhabbarkeit verschlechtert wird.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel resultiert daher darin, die für die Fokusfeststellung erforderliche Zeit durch Auswählen einer minimal erforderlichen Anzahl von Bildsignalen, die zum Sicherstellen der erforderlichen Genauigkeit und für ein Anpaßrechenverfahren gemäß der Brennweite des aktuell verwendeten Objektivs erforderlich sind, die Bildakkumulationszeit und die Ansteuerzeit der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 zu minimieren.
Unter Bezug auf 39 ist die Gegenmaßnahme 4 effektiver im Vergleich zur Gegenmaßnahme 3, wenn das Intervall der Bildsignalspeicherungen länger als 15 ms beträgt, ist jedoch weniger effektiv im Falle des Intervalls, das 15 ms nicht übersteigt. Aus diesem Grund werden die Gegenmaßnahmen 4 beziehungsweise 3 in einem Fall verwendet, in dem der Speicherintervall länger oder kürzer als 15 ms ist.
Der Aufbau der Kamera vom vierten Ausführungsbeispiel und die grundlegenden Funktionen dieser sind dieselben wie jene beim vorherigen ersten Ausführungsbeispiel und werden folglich nicht erläutert, und nachfolgend ist nur die Fokusfeststelloperation beschrieben.
40 zeigt ein Ablaufdiagramm der Unterroutine "Fokusfeststellung". Ist sie aufgerufen, schreitet der Ablauf durch Schritt 1701 zu Schritt 1702.
In Schritt 1702 berechnet die Akkumulationszeit und die Verstärkung bei der Fokusfeststellung auf der Grundlage der Gegenstandshelligkeit und des Öffnungswertes der Fokusfeststellblende 65, gewonnen in einer Unterroutine zur Lichtmessung in Schritt 005, der in 20 gezeigt ist, dann liest Schritt 1703 die Ansteuerzeit TD für die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 zur Pupillenumschaltung aus den Daten, die im ROM gespeichert sind, und Schritt 1704 berechnet das Intervall der Bildsignalspeicherungen als Summe von TC und TD.
Schritt 1705 erfaßt die Brennweite FA des Objektivs durch Auslesen des Zoomcodierer vom Zoomobjektiv. Schritt 1706 berechnet die Zahl NA der Bildsignale, die erforderlich sind für die Einzelfokusfeststellung aus dem Intervall TA der Bildsignalspeicherungen und der Brennweite FA vom Objektiv. Dieses Rechenverfahren wird später in mehr Einzelheiten beschrieben.
Schritte 1707 beziehungsweise 1708 steuern die Fokusfeststellblende 65 und die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7B gezeigten Zustand an.
Schritt 1709 findet heraus, ob die im vorherigen Schritt 1706 berechnete Zahl NA gleich 2 ist, und wenn NA gleich 2 ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1713, wenn jedoch nicht, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1710. Schritt 1710 findet heraus, ob NA = 3 ist, und wenn dem so ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1714, wenn dem jedoch nicht so ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1711. Der Schritt 1711 findet heraus, ob NA = 4 ist, und wenn dem so ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1715, wenn dem jedoch nicht so ist, nämlich wenn NA ≠ 4, dann muß NA gleich 5 sein, und die Sequenz schreitet fort zu Schritt 1712.
Schritt 1713 ist eine Unterroutine "Bildsignalspeicherung 2" zum Speichern zweier Bildsignale; Schritt 1714 ist eine Unterroutine "Bildsignalspeicherung 3" zum Speichern dreier Bildsignale; Schritt 1715 ist eine Unterroutine "Bildsignalspeicherung 2" zum Speichern zweier Bildsignale; und Schritt 1712 ist eine Unterroutine "Bildsignalspeicherung 5" zum Speichern von fünf Doppelbildsignalen.
Die Unterroutinen in den Schritten 1712 bis 1715 werden später in mehr Einzelheiten beschrieben.
Nachdem eine beliebige der Unterroutinen der Schritte 1712 bis 1715 durchgeführt wurde, schreitet die Sequenz fort zu den Schritten 1716, 1717 zum Ansteuern der Fokusfeststellblende 65 beziehungsweise der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7A gezeigten Zustand.
Ein nächster Schritt 1718 berechnet den Defokussierbetrag des Objektivs durch eine Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung", und Schritt 1719 beendet diese Unterroutine. Die Einzelheiten der Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung" wird später erläutert.
41 und 42 sind Ablaufdiagramme der Unterroutine "Berechnung der Bildsignalzahl NA". Ist diese Unterroutine in Schritt 1706, gezeigt in 40, aufgerufen, schreitet die Sequenz durch Schritt 1801 zu Schritt 1802 fort.
Schritt 1802 findet heraus, ob das Intervall TA der Bildsignalspeicherungen kürzer als 5 ms ist, und wenn TA < 5 ms ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1803, wenn aber nicht, dann schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1810. Schritt 1810 findet heraus, ob das Intervall TA der Bildsignalspeicherungen kürzer als 10 ms ist, und wenn TA < 10 ms ist, dann schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1811, wenn aber nicht, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1818. Schritt 1818 findet heraus, ob das Intervall TA der Bildsignalspeicherungen kürzer als 15 ms ist, und wenn TA < 15 ms ist, dann schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1819, wenn aber nicht, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1824. Schritt 1824 findet heraus, ob das Intervall TA der Bildsignalspeicherungen kürzer als 20 ms ist, und wenn TA < 20 ms ist, dann schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1825, wenn aber nicht, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1830.
Wenn angenommen wird, daß der obere Grenzwert der Akkumulationszeit TC 20 ms ist und die Ansteuerzeit der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 3 ms beträgt, dann schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1803, wenn TA < 5 ms ist, zu Schritt 1811, wenn 5 ms ≤ TA < 10 ms ist, zu Schritt 1819 im Falle von 10 ms ≤ TA < 15 ms, zu Schritt 1825 im Falle 15 ms ≤ TA < 20, oder zu Schritt 1830, wenn 20 ms ≤ TA < 23 ist.
Schritt 1803 findet heraus, ob die Brennweite FA des Objektivs kleiner als 11 mm ist, und wenn FA < 11 mm ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1807, wenn jedoch nicht, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1804. Schritt 1804 findet heraus, ob FA kleiner als 83 mm ist, und wenn FA < 83 mm ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1808, um 3 als NA einzugeben, wenn jedoch nicht, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1805. Schritt 1805 findet heraus, ob FA kleiner als 207 mm ist, und wenn FA < 207 mm ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1809, um 4 als NA einzugeben, wenn jedoch nicht, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 1806, um 5 als NA einzugeben.
Auf diese Weise wählen die Schritte 1803 bis 1809 NA = 2 aus, wenn die Brennweite FA < 11 mm ist; NA = 3, wenn 11 mm ≤ FA < 83 mm; NA = 4, wenn 83 mm ≤ FA < 207 mm; oder NA = 5, wenn FA ≥ 207 mm ist.
Gleichermaßen wählen Schritte 1811 bis 1817 NA = 2 aus, wenn FA < 6 mm ist; NA = 3, wenn 6 mm ≤ FA < 23 mm ist; NA = 4, wenn 23 mm ≤ FA < 77 mm ist; oder NA = 5, wenn FA ≥ 77 mm ist.
Gleichermaßen Schritte 1819 bis 1823 NA = 3 aus, wenn FA < 11 mm ist; NA = 4, wenn 11 mm ≤ FA < 26 mm ist; oder NA = 5, wenn FA ≥ 26 mm ist.
Gleichermaßen wählen die Schritte 1825 bis 1829 NA = 3 aus, wenn FA < 6 mm ist; NA = 4, wenn 6 mm ≤ FA < 12 mm ist; oder NA = 5, wenn FA ≥ 12 mm ist. Auch die Schritte 1830 bis 1832 wählen NA = 4 aus, wenn FA < 10 mm ist; oder NA = 5, wenn FA ≥ 10 mm ist.
Nachdem die Zahl NA der zu verwendenden Bildsignale in einer einzigen Fokusfeststellung aus dem Intervall TA von Bildsignalspeicherungen und der Brennweite des Objektivs bestimmt ist, beendet Schritt 1833 diese Unterroutine.
43 zeigt ein Ablaufdiagramm der Unterroutine "Bildsignalspeicherung 2" zum Speichern zweier Bildsignale L₁ und R₂. Wenn diese Unterroutine in Schritt 1713, gezeigt in 40, aufgerufen ist, schreitet die Sequenz durch Schritt 1901 fort zu Schritt 1902.
Schritt 1902 führt die Akkumulation vom Bildsignal L₁ aus, und der nächste Schritt 1903 führt das Auslesen aus. Schritt 1904 steuert die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand, dann führt Schritt 1905 die Akkumulation vom Bildsignal R2 aus, Schritt 1906 führt das Auslesen aus und Schritt 1907 beendet diese Unterroutine.
44 zeigt ein Ablaufdiagramm der Unterroutine "Bildsignalspeicherung 3" zum Speichern dreier Bildsignale L₁, R₂ und L₃. Im vorliegenden Falle wird angenommen, daß das Intervall der Bildsignalspeicherungen konstant ist, das bedeutet, die Ansteuerzeit TD der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 und die Akkumulationszeit TC sind konstant. Die Messung des Intervalls ist folglich unnötig und wird daher nicht durchgeführt.
Wird die Unterroutine "Bildsignalspeicherung 3" in Schritt 1714, gezeigt in 40, aufgerufen, schreitet die Sequenz durch Schritt 2001 fort zu Schritt 2002.
Schritt 2002 führt die Akkumulation des Bildsignals L₁ aus, und der nächste Schritt 2003 führt das Auslesen aus. Schritt 2004 steuert die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand, und Schritte 2005 und 2006 führen die Akkumulation beziehungsweise das Auslesen des Bildsignals R₂ aus. Schritt 2007 steuert erneut die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7B gezeigten Zustand, und Schritte 2008 und 2009 führen die Akkumulation und das Auslesen des Bildsignals L₃ aus. Dann beendet Schritt 2010 diese Unterroutine.
45 zeigt ein Ablaufdiagramm der Unterroutine "Bildsignalspeicherung 4" zum Speichern vierer Bildsignale L₁, R₂, L₃ und R₄. Auch in diesem vorliegenden Falle wird angenommen, daß das Intervall der Bildsignalspeicherungen konstant ist, so daß die Messung des Intervalls nicht erfolgt. Wenn die Unterroutine "Bildsignalspeicherung 4" in Schritt 1715, gezeigt in 40, aufgerufen ist, schreitet die Sequenz durch Schritt 2101 fort zu Schritt 2102.
Die Schritte 2102 und 2103 führen die Akkumulation und das Auslesen vom Bildsignal L₁ aus. Schritt 2104 steuert die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand, und die Schritte 2105 und 2106 führen die Akkumulation und das Auslesen des Bildsignals R₂ aus. Schritt 2107 steuert erneut die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7B gezeigten Zustand, und die Schritte 2108 und 2109 führen die Akkumulation beziehungsweise das Auslesen vom Bildsignal L₃ aus. Schritt 2110 steuert erneut die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand, und die Schritte 2111 und 2112 führen die Akkumulation beziehungsweise das Auslesen vom Bildsignal R₄ aus. Dann beendet Schritt 2113 diese Unterroutine.
46 zeigt ein Ablaufdiagramm der Unterroutine "Bildsignalspeicherung 5" zum Speichern von fünf Bildsignalen L₁, R₂, L₃, R₄ und L₅. Auch im vorliegenden Falle wird angenommen, daß das Intervall der Bildsignalspeicherungen konstant ist, so daß die Messung des Intervalls nicht durchgeführt wird. Wenn die Unterroutine "Bildsignalspeicherung 5" in Schritt 1712, gezeigt in 40, aufgerufen wird, schreitet die Sequenz durch Schritt 2201 fort zu Schritt 2202.
Die Schritte 2202 und 2203 führen die Akkumulation beziehungsweise das Auslesen des Bildsignals L₁ aus. Schritt 2204 steuert die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand, und Schritte 2205 und 2206 führen die Akkumulation beziehungsweise das Auslesen des Bildsignals R₂ aus. Schritt 2207 steuert erneut die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7B gezeigten Zustand, und die Schritte 2208 und 2209 führen die Akkumulation beziehungsweise das Auslesen vom Bildsignal L₃ aus. Schritt 2210 steuert erneut die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7C gezeigten Zustand, und die Schritte 2211 und 2212 führen die Akkumulation beziehungsweise das Auslesen vom Bildsignal R₄ aus. Schritt 2213 steuert erneut die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in den in 7B gezeigten Zustand, und die Schritte 2214 und 2215 führen die Akkumulation beziehungsweise das Auslesen vom Bildsignal L₅ aus. Dann beendet Schritt 2216 diese Unterroutine.
47 zeigt die Unterroutine "Defokussierbetragsberechnung", die der Berechung der Formel gemäß den Fotografiersituationen dient, um die erforderliche Genauigkeit der Feststellung sicherzustellen.
Ist diese Unterroutine in Schritt 1718, gezeigt in 40, aufgerufen, schreitet die Sequenz durch Schritt 2301 fort zu Schritt 2302.
Schritt 2302 findet heraus, ob NA gleich 5 ist, und wenn NA = 5 ist, führt Schritt 2303 eine Rechenverarbeitung unter Verwendung von 5 Bildsignalen aus, wenn NA jedoch ≠ 5 ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2310. Der Schritt 2310 findet heraus, ob NA gleich 4 ist, und wenn NA = 4 ist, führt Schritt 2311 einen Rechenprozeß unter Verwendung von 4 Bildsignalen aus, wenn NA jedoch ≠ 4 ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2315. Der Schritt 2315 findet heraus, ob NA gleich 3 ist, und wenn NA = 3 ist, führt Schritt 2316 einen Rechenprozeß unter Verwendung von 3 Bildsignalen aus, wenn NA jedoch ≠ 3 ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2319 zum Ausführen eines Rechenprozesses unter Verwendung zweier Bildsignale.
Schritt 2303 berechnet die Phasendifferenz δ12 der Bildsignale L1 und R2 durch Korrelationsberechnung, dann berechnet Schritt 2304 die Phasendifferenz δ23 der Bildsignale R2 und L3, Schritt 2305 berechnet die Phasendifferenz δ34 der Bildsignale L3 und R4, und Schritt 2306 berechnet die Phasendifferenz δ45 der Bildsignale R4 und L5.
Ein nächster Schritt 2307 findet heraus, ob das Intervall TA der Bildsignalspeicherungen länger als 15 ms dauert, und wenn TA > 15 ms, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2308, wenn aber nicht, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2309. Wie in 39 gezeigt, liegt dies daran, daß die zulässige Brennweite länger als die Gegenmaßnahme 4 gegenüber der Gegenmaßnahme 3 im Falle ist, daß das Intervall der Bildsignalspeicherungen länger als 15 ms dauert. Wenn das Intervall TA länger als 15 ms ist, schreitet somit die Sequenz fort zu Schritt 2308, um die Berechnung der Gegenmaßnahme 4 auszuführen, aber im Falle, daß das Intervall TA kürzer als 15 ms ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2309, um die Berechnung gemäß der Gegenmaßnahme 4 auszuführen, wodurch die Phasendifferenz δ berechnet wird, die bei der Berechnung des Defokussierbetrags zu verwenden ist.
Schritt 2311 berechnet die Phasendifferenz δ₁₂ der Bildsignale L₁ und R₂, dann berechnet Schritt 2312 die Phasendifferenz δ₂₃ der Bildsignale T2 und L3, und Schritt 2313 berechnet die Phasendifferenz δ34 der Bildsignale L₃ und R₄. Ein nächster Schritt 2314 berechnet die Phasendifferenz δ, die bei der Berechnung des Defokussierbetrags zu verwenden ist, gemäß dem Rechenprozeß der Gegenmaßnahme 2.
Schritt 2316 berechnet die Phasendifferenz δ12 der Bildsignale L₁ und R₂, und Schritt 2317 berechnet die Phasendifferenz δ₂₃ der Bildsignale R₂ und L₃. Ein nächster Schritt 2318 berechnet die Phasendifferenz δ, die bei der Berechnung des Defokussierbetrags zu verwenden ist, gemäß dem Rechenprozeß der Gegenmaßnahme 1.
Schritt 2319 berechnet die Phasendifferenz δ₁₂ der Bildsignale L₁ und R₂, und Schritt 2320 gibt δ₁₂ als die Phasendifferenz δ ein, die bei der Berechnung des Defokussierbetrags zu verwenden ist.
Nach der Berechnung der Phasendifferenz δ im Schritt 2308, 2309, 2314, 2318 oder 2320 schreitet die Sequenz fort zu Schritt 2321, um den Defokussierbetrag DF gemäß der Phasendifferenz δ zu berechnen, der Empfindlichkeit K des Fokusfeststellsystems und dem Pixelabstand P der CCD, und Schritt 2322 beendet diese Unterroutine.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel, das in der Lage ist, die Minimalzahl der Bildsignale auszuwählen, und das Rechenverfahren, das in der Lage ist, die erforderliche Genauigkeit der Feststellung zu liefern gemäß den fotografischen Umständen (Brennweite des Objektivs und Intervall der Bildsignalspeicherungen) kann verzichten auf die Speicheroperation der überflüssigen Bildsignale, wodurch die für die Fokusfeststellung erforderliche Zeit verringert wird und auch der elektrische Stromverbrauch.
Die vorstehenden Ausführungsbeispiele verwenden eine CCD als Halbleiterbildaufnahmeeinrichtung, und eine solche CCD ist nicht auf einen Bereichssensor beschränkt, sondern kann auch aus einem Zeilensensor aufgebaut sein. Auch das Mittel zum Ändern der Gestalt der Pupille ist aufgebaut aus der Fokusfeststellblende 65, kann aber auch aufgebaut sein aus einer Blende, die physikalische Eigenschaften anwendet, wie eine aus einer LCD aufgebauten Blende.
Die Eingabe und das Rückziehen der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in und aus dem fotografischen optischen Weg erfolgen durch einen Motor, aber ein Stellglied, wie eine Tauchspule, läßt sich ebenfalls für diesen Zweck verwenden.
Im Vorstehenden betrachtet wurde eine Kamera mit zwei Pupillenbereichen, aber es können drei oder mehr Pupillenbereiche vorgesehen sein. Auch diese Pupillenbereiche sind so eingerichtet, daß sie in Horizontalrichtung (gemeinsam mit der Richtung der Zeilen der CCD) angeordnet sind, wenn die Kamera in Normalposition gehalten ist, aber eine derartige Anordnung ist nicht beschränkend, und die Pupillenbereiche können eingerichtet sein, in Vertikalrichtung ausgerichtet zu sein, wenn die Kamera in Normalposition gehalten wird.
Auch der Bewegungsbetragfeststellbereich zum Feststellen des Bewegungsumfangs des Gegenstands in Vertikalrichtung (senkrecht zur Richtung der Anordnung der Pupillenbereiche) wird bestimmt, wie anhand 17 erläutert, unter Berücksichtigung der Brennweite des Objektivs, des Intervalls der Signalspeicherungen, der Bildakkumulationszeit und der Ansteuerzeit für die Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 (Mittel zum Ändern der Pupillengestalt), aber die Wirkung eines gewissen Pegels kann erzielt werden unter Berücksichtigung wenigstens einer dieser Informationen. Wenn insbesondere Eingabe und das Zurückziehen der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 in und aus dem fotografischen optischen Weg von einem Motor ausgeführt werden, wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen, ist die Ansteuerzeit der Lichtabschattungslamelle fast konstant, und diese Information ist folglich fast zu vernachlässigen.
Auch die Anzahl von Bildsignalen, die zum Feststellen des Bewegungsbetrages vom Gegenstand in Vertikalrichtung zu verwenden sind (senkrecht zur Richtung der Anordnung der Pupillenbereiche) wird bestimmt, wie anhand der 41 und 42 erläutert, unter Berücksichtigung der Brennweite des Objektivs, des Intervalls der Bildsignalspeicherungen, der Bildsignalakkumulationszeit und der Ansteuerzeit der Fokusfeststell-Lichtabschattungslamelle 67 (Mittel zum Ändern der Pupillengestalt), aber die Wirkung eines gewissen Pegels läßt sich erzielen unter Berücksichtigung wenigstens einer dieser Informationen.
Auch beabsichtigen die vorstehenden Ausführungsbeispiele, den Fehler der Fokusfeststellung zu reduzieren, der sich aus der Verwackelung oder aus der Bewegung des Gegenstands ergibt, beispielsweise durch Speichern der Bildsignale L₁, R₂, L₃, R₄ und L₅ unter Verwendung der Phasendifferenzen zwischen den Bildsignalen L₁ und R₂, zwischen R₂ und L₃, zwischen L₃ und R₄ und zwischen R₄ und L₅, aber eine derartige Fehlerverringerung der Fokusfeststellung läßt sich auch erzielen durch mehrfaches Berechnen und dann Bilden des Durchschnitts oder des gewichteten Durchschnitts von den erzielten Ergebnissen.
Obwohl die vorliegende Erfindung bei einer Digitalkamera angewandt wurde, ist sie gleichermaßen anwendbar bei einer Videokamera, einer herkömmlichen Kamera unter Verwendung eines silberhalegonidbasierenden Films.
Diese Erfindung offenbart eine Vorrichtung zur Fokusfeststellung zum Bestimmen des Scharfeinstellzustandes eines Objektivs einer Art zur zeitsequentiellen Eingabe von Lichtstrahlen, gesendet durch unterschiedliche Bereiche in einem optischen Abbildungssystem, in Sensormittel und Feststellen der Phasendifferenz zwischen dem Bildsignal, das das Sensormittel gemäß derartiger zeitsequentiell eingegebener Lichtstrahlen erzielt.
Die Einrichtung der vorliegenden Erfindung der oben genannten Art bestimmt die Lagedifferenz in Vertikalrichtung der Lichtstrahlen (Bilder), die zeitsequentiell in das Sensormittel gelangen, und bestimmt die Speicherpositionen der Ausgangssignale (Bildsignale) aus dem Sensormittel entsprechend den Lichtstrahlen (Bilder) der jeweiligen Bereiche, wodurch eine genaue Scharfeinstellung ermöglicht wird, selbst wenn die Bilder in vertikal unterschiedlichen Positionen auf dem Sensormittel empfangen werden.

Claims

Fokuserfassungsvorrichtung, mit: einer Bildaufnahmeeinrichtung (64, 70) zum Fotografieren, einem fotografischen optischen System (60 bis 63), einer Pupillenformänderungseinrichtung (65 bis 68) zum Aufteilen des das optische System durchlaufenden fotografischen Lichtstrahlenbündels in zumindest 2 unterschiedliche zeitsequenzielle Bereiche zum Fokussieren auf der Bildaufnahmeeinrichtung (64, 70), wobei die Bildaufnahmeeinrichtung auf diese Weise ein erstes, durch den ersten Bereich geformtes Bild und ein zweites, durch den zweiten Bereich geformtes Bild auf der Bildaufnahmeeinrichtung empfängt, und wobei die Bildaufnahmeeinrichtung ein erstes Bildsignal der Bildaufnahmeeinrichtung entsprechend dem ersten Bild und ein zweites Bildsignal der Bildaufnahmeeinrichtung entsprechend dem zweiten Bild erzeugt, einer Speicherschaltung (77) zum Speichern des ersten und zweiten Bildsignals, einer Versetzungsbetragerfassungseinrichtung (72, 79) zur Erfassung eines Versetzungsbetrags in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der Anordnung jedes der Bereiche der auf der Bildaufnahmeeinrichtung gebildeten optischen Bilder, und zur Erzeugung einer entsprechenden Versetzungsbetragausgabe, einer Bildsignalpositionsversetzungseinrichtung zum Versetzen der Position des in der Speicherschaltung gespeicherten Bildsignals der Bildaufnahmeeinrichtung gemäß der Versetzungsbetragausgabe, und einer Berechnungseinrichtung zur Berechnung des Fokussierungszustands des optischen Systems aus dem ersten und zweiten Bildsignal auf der Basis der Positionsbeziehung in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der Anordnung der auf der Bildaufnahmeeinrichtung erzeugten ersten und zweiten Bilder gemäß der Erfassung durch die Versetzungsbetragerfassungseinrichtung.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Speicherschaltung (77) eine Änderungsschaltung umfasst, die vorgesehen ist, auf der Basis der Positionsbeziehung in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Anordnung des ersten und zweiten Bilds, die Speicherpositionen des ersten und zweiten Bilds in der senkrechten Richtung zu ändern.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit einer Bestimmungsschaltung zur Bestimmung der Positionsbeziehung in der senkrechten Richtungsbeziehung in der Richtung der Anordnung der ersten und zweiten Bilder entsprechend einer Phasendifferenz des ersten und zweiten Bilds in der Richtung senkrecht zur Richtung der Anordnung derselben.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Versetzungsbetragerfassungseinrichtung vorgesehen ist zur Erfassung des Versetzungsbetrags des optischen Bilds mittels eines Korrelationswerts zur Angabe des Grads einer Übereinstimmung der optischen Bilder.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Versetzungsbetragerfassungseinrichtung vorgesehen ist zur Erzeugung neuer Bildsignale in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Anordnung der Bereiche mittels einer Interpolationsberechnung auf den durch die Bildaufnahmeeinrichtung erhaltenen Bildsignalen, und zur Erfassung des Versetzungsbetrags der optischen Bilder auch unter Verwendung der neuen, durch die Interpolationsberechnung erhaltenen Bildsignale.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Versetzungsbetragerfassungseinrichtung vorgesehen ist zur Erfassung einer Position, bei der der Grad der Übereinstimmung der optischen Bilder am größten ist, als der Versetzungsbetrag der optischen Bilder.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Versetzungsbetragerfassungseinrichtung vorgesehen ist zur Bestimmung des Versetzungsbetrags des optischen Bilds als Null in dem Fall, dass die Differenz zwischen der Korrelation, bei der der Grad der Übereinstimmung der optischen Bilder am größten ist, und der in dem Fall der Abwesenheit des optischen Bilds erhaltenen Korrelation, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Bereichseinstelleinrichtung zur Einstellung eines Bereichs, in dem die Erfassung des Versetzungsbetrags mittels der Versetzungsbetragerfassungseinrichtung durchgeführt wird.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Bereichseinstelleinrichtung den Bereich zur Erfassung des Versetzungsbetrags in Abhängigkeit von den Fotografierbedingungen ändert.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Bereichseinstelleinrichtung den Bereich zur Erfassung des Versetzungsbetrags auf der Basis von zumindest einer Brennweite des optischen Systems (60, 61), einer Akkumulationszeit des optischen Bilds durch die Bildaufnahmeeinrichtung (64, 70), einem Zeitintervall zur Speicherung des Bildsignals, und einer Ansteuerungszeit der Pupillenformänderungseinrichtung (65 bis 68) einstellt.