DE3006244A1

DE3006244A1 - Einrichtung zum fuehlen der fokussierstellung

Info

Publication number: DE3006244A1
Application number: DE19803006244
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Araki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1979-02-20
Filing date: 1980-02-20
Publication date: 1980-08-21
Also published as: US4373791A; DE3006244C2

Description

DR. BERG DIPI .-:>NCv STAPI D1PL.-ING. SCHWABF DK. DR.

PATENTANWÄLTE 3 O O 6 2 A

Postfach 860245 · 8000 München 8b

Anwaltsakte: 30 721

Ricoh Company,Ltd. Tokyo / Japan

Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung

VII/XX/Ktz

03QÖ34/0815

* (0*9)988272 Tele*rmmme: B»nkkonlen: Hypo-Bank München 4410122850

'«273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: in PO DF MM

*,„,„ TELEX: Bayer Vereinshank München 45.1100 (BLZ 70020270)

*"'" 05245t*! BERG d Posischck München 65343-80S (BLZ 70010080)

Anwaltsakte: 30 721

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine in Form einer unterteilten Pupille ausgebildeten Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung.

Üblicherweise wird eine Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung mit einem photoelektrischen Element verwendet, dessen Widerstand ein Maximum wird, wenn das Bild eines Gegenstandes auf dem photoelektrischen Element scharf eingestellt ist. Bei einer anderen herkömmlichen Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung werden zwei Bilder des Gegenstandes auf verschiedene photoelektrische Element projiziert, und der Unterschied zwischen den elektrischen Strömen, welche durch die jeweiligen photoelektrischen Elemente fließen, wird gemessen; wenn das Bild des Gegenstandes scharf eingestellt ist, wird der Unterschied in den photoelektrischen Strömen ein Minimum.

In diesen Einrichtungen zum Fühlen der Fokussierstellung kann die Fokussierstellung selbst bestimmt werden. Wenn jedoch der Gegenstand nicht scharf eingestellt ist, kann nicht festgestellt werden, ob die Scharfeinstellung vor der Filmebene (was auch als vordere Fokussierlage bezeichnet ist) oder hinter der Bildebene liegt (was auch als hintere Fokussierlage bezeichnet wird). Infolgedessen muß in

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diesen Einrichtungen eine Vorabtastung aus einer vorbestimmten Richtung, beispielsweise von dem Nahbereich zu dem Bereich unendlich durchgeführt werden, damit die Fokussierstellung gesucht und festgestellt werden kann und damit dann das Aufnahmeobjektiv in die gefühlte Fokussierstellung gebracht wird. Dieses Vorabtasten ist jedoch mühsam und zeitaufwendig.

Es ist auch eine Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung vorgeschlagen worden, bei welcher kein Vorabtasten erforderlich ist. Der Grundgedanke bei dieser Einrichtung wird nunmehr anhand der Fig. 1 bis 6 beschrieben. Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung treten Lichtstrahlen in ein Paar selbstabtastender, photoelektrischer Elementanordnungen 3 . wie beispielsweise ladungsgekoppelte (CCD) Bildsensoren oder MOS-Bildsensoren, von einem Umfangsteil einer Austrittspupille oder -öffnung eines Aufnahmeobjektivs 1 über eine Gruppe kleiner Linsen 2, wie Lenticularlinsen oder sogenannter^Fliegenaugen"-Linsen ein, so daß die Fokussierstellung aus dem Phasenunterschied der Ausgangssignale der photoelektrischen Elementanordnungen 3 gefühlt wird. Diese Ausführungsform der Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung wird als eine Einrichtung mit unterteilter Pupille zum Fühlen der Fokussierstellung bezeichnet, da Lichtstrahlen die von zwei geteilten bzw. verschiedenen Teilen eines Aufnahmeobjektivs kommen,werden zum Fühlen der Fokussierstellung verwendet

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Hierbei wird die Fokussierstellung folgendermaßen gefühlt: Wenn das Bild eines Gegenstandes scharf eingestellt ist, wie in Fig. 1 dargestellt, treten die aufgeteilten Lichtstrahlen von dem Aufnahmeobjektiv 1 aus in ein Paar photoelektrischer Elemente 3a-1 und 3a-2 ein. Folglich stimmen die Phasen der Ausgänge der entsprechenden photoelektrischen Elemente 3a-1 und 3a-2 miteinander überein. Wenn das Bild vor der Einstellebene scharf eingestellt ist, d.h. sich in der sogenannten vorderen Fokussierlage befindet, treten die aufgeteilten Lichtstrahlen von dem Aufnahmeobjektiv 1 aus in ein Paar photoelektrischer Elemente 3b-1 und 3c-2 ein, so daß die Phasen der Ausgangssignale des Paars photoelektrischer Elemente 3b-1 und 3c-2 zueinander verschoben sind, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Andererseits tritt im Fall einer hinteren Fokussierlage, wie in Fig. 5 dargestellt ist, ein aufgeteilter Lichtstrahl I₁ in ein photoelektrisches Element 3c-1 ein, welches durch einen schwarzen Kreis dargestellt ist, obwohl in der Fokussierlage der aufgeteilte Lichtstrahl 1. in das photoelektrische Element 3a-1 eintreten sollte, das durch einen ausgefüllten schwarzen Kreis in Fig. 5 dargestellt ist. In der hinteren Fokussierlage tritt ferner ein weiterer aufgeteilter Lichtstrahl I₅ in das photoelektrische Element 3b-2 ein, welches durch einen schwarzen Kreis dargestellt ist. Folglich werden die Phasen der Ausgangssignale der photoelektrischen Elemente 3c-1 und 3b-2 im Unterschied zu dem Fall in Fig. 4b umgekehrt, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Durch Fühlen des Phasenunter-

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schieds der Ausgangssignale der photoelektrischen Elemente kann somit bestimmt werden, ob das Bild eines Gegenstandes im Brennpunkt oder in der vorderen bzw. hinteren Fokussierlage scharf eingestellt ist.

Bei dieser Ausführungsform der Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung wird die Fühlgenauigkeit der Fokussierlage gewöhnlich mit maximaler Genauigkeit eingestellt, und folglich wird die Fokussierlage durch ein leichtes Verschieben entweder des Aufnahmeobjektivs oder eines Gegenstandes abgeleitet. Insbesondere wenn die Genauigkeit der zu fühlenden Fokussierlage hoch ist.wird sehr darauf geachtet, wenn das Aufnahmeobjektiv von Hand bewegt wird, um die Einstelllage genau entsprechend dem gefühlten Ergebnis zu bestimmen, wobei die Brennpunktanzeige in einem Sucher einer Kamera überwacht wird. In einer Kamera, in welcher das Aufnahmeobjektiv automatisch durch einen Motor entsprechend dem gefühlten Ergebnis bewegt wird, muß der Motor .immer gedreht werden, was schwierige und aufwendige Schritte erfordert.

Da ferner die Aufnahmeblende gewöhnlich verringert wird, wenn Aufnahmen gemacht werden, wird die Blendenzahl des Aufnahmeobjektivs gewöhnlich so eingestellt, daß sie der verringerten Aufnahme blende entspricht. Wenn daher die Fühlgenauigkeit festgelegt ist, wird das Scharfeinstellen mit einer höheren Genauigkeit als erforderlich durchgeführt.

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Ferner sind bei einer Einrichtung mit unterteilter Pupille zum Fühlen der Fokussierstellung im allgemeinen Photosensorpaare angeordnet, wie in Fig. 6 und 7 dargestellt ist und ein unterteilter Pupillenwinkel θ ist festgelegt. Da der unterteilte Pupillenwinkel θ^ der Blendenzahl des Aufnahme-

Objektivs aufgrund der Beziehung F = ■=—:—g— entspricht, wenn das Aufnahmeobjektiv in die Stellung °° eingestellt ist, wenn der unterteilte Pupillenwinkel θ_ρ konstant ist, ist auch die Blendenzahl konstant. Folglich kann kein Aufnahmeobjektiv mit einer abweichenden Blendenzahl in der Einrichtung mit unterteilterPupille zum Fühlen der Fokussierstellung verwendet werden, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt ist. Häufig werden jedoch in der Praxis in Kameras Wechselobjektive mit unterschiedlichen Blendenzahlen verwendet, und die Blendenzahl wird entsprechend der Änderung der Aufnahmeblende bzw. -öffnung durch Einstellen der Blende geändert. Wenn folglich ein so gehaltertes Aufnahmeobjektiv durch ein Auf-

/mit
nahmeobjektiv derselben Brennweite wie die des vorherigen Aufnahmeobjektivs ersetzt wird und eine größere Blende bezüglich einer vorbestimmten Blendenzahl hat, wird gewöhnlich der unterteilte Pupillenwinkel θ größer, und folglich wird auch die Fühlgenauigkeit größer. Da jedoch der unterteilte Pupillenwinkel θ konstant ist, wird in diesem Fall die Fühlgenauigkeit nicht größer. Wenn ein Aufnahmeobjektiv mit einer kleineren Blende bezüglich der vorbestimmten Blendenzahl eingesetzt wird, oder wenn die Aufnahmeblende des Aufnahmeobjektivs verringert wird, werden die unterteilten Lichtstrahlen zum Messen der Entfernung der Gegenstände nicht ge-

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nau durch die entsprechenden Photosensoren empfangen, so daß die Fokussierstellung unmöglich genau gefühlt werden kann. Wenn Nahaufnahmen gemacht werden, indem das Objektiv nach vorne verschoben wird, wird die Blendenzahl entsprechend vergrößert, so daß ein Fühlen der Fokussierlage wieder unmöglich wird.

Die Erfindung soll daher eine in Form einer unterteilten Pupille ausgebildete Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung oder -lage schaffen, mit welcher die Nachteile der üblichen Einrichtungen dieser Art beseitigt sind und bei welcher eine genaue Einstellage entsprechend der Blendenzahl eines gewählten Aufnahmeobjektivs oder entsprechend einer durch die jeweilige Aufnahmebedingung festgelegten Blendenzahl gefühlt werden kann.

Gemäß der Erfindung kann in einer in Form einer unterteilten Pupille ausgebildeten Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung, bei welcher die Einstell-Lage eines Aufnahmeobjektivs aufgrund eines Phasenunterschieds von Ausgangssignalen, die von mindestens einer Photosensoranordnung zum Aufnehmen von bildschaffenden Lichtstrahlen von der Austrittspupille des Aufnahmeobjektivs erzeugt worden sind, die Fühlgenauigkeit der Fokussierlage oder -stellung^wie es gewünscht wird,, oder entsprechend der Blendenzahl des Aufnahmeobjektivs geändert werden.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. Ί schematisch eine Einstell-Lage einer in Form einer unterteilten Pupille ausgebildeten Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung, bei welcher die Erfindung angewendet werden kann;

Fig. 2 die Phasen der Ausgangssignale der photoelektrischen Elementanordnungen in der Einstell-Lage in Fig. 1;

Fig. 3 schematisch eine vordere Fokussierlage der in Form einer unterteilten Pupille ausgebildeten Einrichtung der Fig. 1;

Fig. 4 die Phasen der Ausgangssignale der photoelektrischen Elementanordnungen in der vorderen Fokussierlage in Fig. 3;

Fig. 5 schematisch eine hintere Fokussierlage der Einrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 6 die Phasen der Ausgangssignale der photoelektrischen Elementanordnungen in der hinteren Fokussierlage in Fig. 5; - 12 -

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Fig.7 einen unterteilten Pupillenwinkel θ der Einrichtung nach Fig. 1;

Fig. 8 eine Seitenansicht der Einrichtung nach Fig. 1;

Fig.9A und 9B im einzelnen einen Teil der in Form einer unterteilten Pupille ausgebildeten Einrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 10, 11A bis HC die Unterschiede der Ausgangssignale in Abhängigkeit von der Scharfeinstell-Lage, der vorderen und hinteren Fokussierlage in der in Form einer unterteilten Pupille ausgebildeten Einrichtung nach Fig.9A und 9B;

Fig. 12A eine Anordnung von Photosensoren in der in Form einer unterteilten Pupille ausgebildeten Einrichtung nach Fig. 9A und 9B;

Fig. 12B eine weitere Anordnung von Photosensoren in der Einrichtung nach Fig. 9A und 9B;

Fig. 13 ein Blockschaltbild von elektrischen Schaltungen in der Einrichtung nach Fig. 9A und 9B;

Fig. 14 die Operationsbereiche in den elektrischen Schaltungen der Fig. 13;

Fig. 15 ein Flußdiagramm für die Operationen in den elek-

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trischen Schaltungen der Fig. 13; Fig. 16A bis 16C die Ausgänge bei den Operationen in Fig. 15;

Fig. 17 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung;

Fig. 18 Teile eines Flußdiagramms für die Operationsverarbeitung in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 19 schematisch eine weitere Ausführungsform einer in Form einer unterteilten Pupille ausgebildeten Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung gemäß der Erfindung;

Fig. 20 eine schematische Seitenansicht der Einrichtung nach Fig. 19;

Fig. 21 schematisch eine weitere Ausführungsform einer in Form einer unterteilten Pupille ausgebildeten Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung gemäß der Erfindung;

Fig. 22 bis 24 die Änderungen des Abstandes d von der Brennebene eines Aufnahmeobjejtivs zu einer lichtaufnehmenden Fläche einer Photosensoranordnung und die Änderung des Abstandes P der Photosensorelemente der

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Photosensoranordnung in Abhängigkeit von der Änderung des unterteilten Pupillenwinkels θ ; und

Fig. 25 schematisch noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 9A und 9B ist ein Teil einer in Form einer unterteilten Pupille ausgebildeten Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung dargestellt. In Fig. 9A und 9B treten die abbildenden Lichtstrahlen, welche durch Teile 12A und 12B einer unterteilten Austrittspupille' 12 eines Aufnahmeobjektivs 11 hindurchgehen, in Photosensoren SA , ...SA. ...SA einer Gruppe A und in Photosensoren SB , ...SB. ...SB einer Gruppe B durch ein pupillenartig unterteiltes optisches System 10, wie beispielsweise durch Löcher, Schlitze, Lenticular-Linsen oder sogenannte Fliegenaugen-Linsen, ein. Die Photosensoren SA und SB , ...SA. und SB., ...SA und SB

ο ο ι ι η η

sind jeweils paarweise und außerhalb der Lichtstrahlen angeordnet, welche in eine jeweils identische Lage einer Fokussierfühlebene eintreten; die abbildenden Lichtstrahlen, welche durch die Teile 12a und 12b der Austrittspupille hindurchgehen, treten in jede der vorerwähnten Photosensorpaare ein, wie in Fig. 9A dargestellt ist.

In Fig. 10 geben die obersten drei Kurven 1 bis 3 die Helligkeit eines Gegenstandes wieder, dessen eine Hälfte dunkel und dessen zweite Hälfte hell ist. Die Helligkeit eines Gegenstandes wird durch das Aufnahmeobjektiv 11 umgekehrt,

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und wenn sich das Aufnahmeobjektiv 11 im Brennpunkt befindet, ist die Beleuchtungsstärke des B.ildes des Gegenstandes in der Fokussierfühlebene scharf begrenzt, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Wenn jedoch das Aufnahmeobjektiv 11 nicht scharf eingestellt ist, ist, obwohl die dunklen und hellen Teile durch das Aufnahmeobjektiv 11 genauso umgekehrt werden, die Abgrenzung zwischen den Teilen nicht scharf festgelegt, wie in den Kurven 4 und 6 dargestellt ist; es kommt zu einem gewissen Unterschied zwischen der Ausgangsphase der Photosensorgruppe A und der der Photosensorgruppe B, wie in den Kurven und 10 sowie 9 und 12 dargestellt ist. Ferner sind die Verschiebungsrichtungen der zwei Phasen in den vorderen und hinteren Fokussierlagen einander entgegengesetzt. Wenn eine Scharfeinstellung durchgeführt wird, wobei von der vorderen oder hinteren Fokussierlage begonnen wird, sind die entsprechenden Verschieberichtungen der Ausgangsphasen der Photosensorgruppen A und B einander entgegengesetzt, was durch einen

Pfeil ο > in den Kurven 7 und 10 sowie 9 und 12 dargestellt

ist. In den Fig. 11A bis 11C sind die Beleuchtungsstärken des Bildes eines Gegenstandes in der Fokussier-Fühlebene dargestellt. Hierbei zeigt Fig. 11A die Beleuchtungsstärke des Bildes des Gegenstandes in der Scharfeinstell-Lage, Fig. 11B in einer vorderen Fokussierlage und Fig. 11C in einer hinteren Fokussierlage. Die Photosensoren können in Form von photoelektrischen Elementen S , ..S_-1 angeordnet werden, die jeweils ein Paar oder zwei Paare Photosensoren SA , SB ,...SA , SB in den Richtungen X und Y aufweisen, wie in Fig. 12A darge-

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oder die photoelektrischen Elemente S ...S , die jeweils ein Paar Photosensoren SA , SB ... SA , SB aufweisen, können in

o^f ο η η

zwei Reihen in einer Ausrichtung von 45° bezüglich der X- oder der Y-Richtung angeordnet sein, wie in Fig. 12B dargestellt ist.

Die Photosensoren SA ...SA und die Photosensoren SB ...SB

on on

weisen eine Gruppe von ladungsgekoppelten Einrichtungen (CCD) 13 auf, und die Verarbeitung ihrer Ausgangsdaten kann durch eine in Fig. 13 dargestellte Schaltung durchgeführt werden. In dieser Schaltung wird die ladungsgekoppelte Einrichtung 13 durch eine Ansteuerschaltung 14 angesteuert, so daß die Ausgangssignale der CCD-Einrichtung 13 über einen Videoverstärker 15 und einen A/D-ümsetzer 16 in Digitalsignale umgesetzt werden; die umgesetzten Digitalsignale werden in Speichern 17 und 18 gespeichert. In diesem Fall werden die Ausgangssignale A ...A der Photosensoren SA ...SB einer Gruppe A in dem Speicher 17 gespeichert, und gleichzeitig werden die

Ausgangssignale B ... B der Photosensoren SB ...SB einer ^ ^ ^ ο η on

Gruppe B in dem Speicher 18 gespeichert. Die Ausgangssignale des Speichers 18 werden durch eine Schiebeschaltung geschoben, und die Unterschiede zwischen den Ausgangssignalen und den Signalen des Speichers 17 werden durch eine Differenzschaltung 20 festgestellt. Die Ausgangssignale der Differenzschaltung 20 werden durch eine Umsetzschaltung 21 in ihre Absolutwerte umgesetzt, und sie werden durch eine Integrationsschaltung 22 summiert. Eine Steuerschaltung 23 ändert einen Schiebewert J der Schiebeschaltung 19, setzt gleichzeitig

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die Integrationsechaltung 22 zurück und wiederholt die vorstehend beschriebene Operation. Mit Hilfe eines Speichers 24 wird ein Wert k erhalten, welcher der Wert von j ist, wenn X ein
Minimum ist, wodurch festgestellt wird, ob das Aufnahmeobjektiv eine Änderung bezüglich der Einstell-Lage (nämlich der vorderen Fokussierlage, der Scharfeinstell-Lage oder der hinteren Fokussierlage ) erfährt, oder ob es Schwingungen ausgesetzt ist.

Um die Einstell-Lage des Aufnahmeobjektivs zu fühlen, werden

die Daten A ...A und B ...B aus der CCD-Einrichtung 13
ο η ο η ^r

(Fig. 13) ausgelesen und in die Speicher 17 und 18 eingelesen, wobei die Schritte 1 bis 5 durchgeführt werden, wie in dem
Ablaufdiagramm der Fig. 15 dargestellt ist. Die folgende
Operation wird in den Schritten 6 bis 11 in Fig. 15 durchgeführt:

χ = ΣΓ Ια. -β. .] (D

Γ: d^{1 l} ι-*'

wobei ο ^ a ^ b ^ η
a <i <b

b - η <ζ j ^ a

iöt. Das Ergebnis X dieser Operation ist eine Funktion des

Schiebewerts j, d.h. die Funktion X(j), welche in Fig. 16A bis 16C dargestellt ist. Folglich ist die Beziehung zwischen dem
Wert k des Schiebewerts j, wenn X(j) ein Minimum wird, und die Einstell-Lage des Aufnahmeobjektivs folgende: _ -jg _

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Vordere Fokussierlage k >■ ο Scharfeinetell-Lage k = ο hintere Fokussierlage k *> ο

(2)

In den Schritten 12 bis 18 wird anfangs (wenn j = b -n ist) X als ein Minimum X_MTN betrachtet, und der minimale Wert ^XMIN ^w-'-^r<^ -*-ⁿ ^^em Speicher 24 gespeichert; gleichzeitig wird j in dem Speicher 24 gespeichert, wobei angenommen ist, daß j = b - η der Wert k ist. Nach einem Inkrement des Schiebewerts j kehrt die Operation zu dem Schritt 7 zurück. Von der zweiten Operation an (wenn j = b - η ist) werden, wenn das Operationsergebnis X kleiner als der Minimalwert X_MIN des Speichers 24 ist, die Werte X und k in dem Speicher 24 in X und j geändert, und die Operation kehrt nach einem Inkrement des Wertes j auf den Schritt 7 zurück * wenn X^ X ist, kehrt die Operation direkt zu dem Schritt 7 zurück.

In Fig. 14 ist die Beziehung zwischen den Daten A bis A und B_n bis B in den Speichern 17 und 18 sowie der Schiebewert j und der Operationsbereich entsprechend der vorstehend angeführten Gl. (1) dargestellt. Wenn j gleich a wird {j = a) geht die Operation zu den Schritten 19 bis 23 weiter, so daß die Steuerschaltung 23 die Einstell-Lage bzw. die Fokussierstellung des Aufnahmeobjektivs (nämlich die vordere Fokussierlage, die Scharfeinstell-Lage oder die hintere Fokussierlage) entsprechend der Unterscheidung in der Gl. (2) aufgrund des Wertes k in dem Speicher 24 fühlt. Entsprechend dem Ausgang der Steuerschaltung 23 wird das Aufnahmeobjektiv durch einen

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Antriebsmotor angetrieben, um eine Scharfeinstellung bzw. Fokussierung durchzuführen, oder die,Fokussierlage wird durch eine Anzeigeeinrichtung angezeigt, so daß die Scharfeinstellung oder Fokussierung von Hand durchgeführt werden kann. Das Aufnahmeobjektiv 11 kann ein Photoobjektiv darstellen, oder kann ein sich von dem Photoobjektiv unterscheidendes Objektiv sein, welches dem Aufnahmeobjektiv 11 zugeordnet ist.

Anhand von Fig. 17 wird die Genauigkeit beim Fühlen der Fokussierstellung erläutert. Wenn der Durchmesser einer Pupille D₁ ist und die zulässige Diffusion öist, ist die Brennpunkttiefe R₁ . Wenn der Durchmesser einer Pupille D_F2 ist, welcher kleiner als der Durchmesser D₁ ist und wenn die zulässige Diffusion dieselbe ist, ist die Brennpunkttiefe R^ . _Das bedeutet, je kleiner der Pupillendurchmesser (je größer die Blendenzahl) ist , umso größer ist die Brennpunkttiefe und umso breiter ist der Scharfeinstellbereich. Folglich ist es unnötig, die Genauigkeit beim Fühlen der Fokussier- oder Einstellage so hoch zu machen. Selbst wenn ein PhasBnunterschied k in den Ausgängen der Photosensoren vorliegt, welcher im Bereich der zulässigen Diffusion δ liegt, kann der Phasenunterschied k tole-riert werden. Wenn die Diffusion größer als die zulässige Diffusion ö wird, zeigt dies an,.daß sich das Aufnahmeobjektiv in der vorderen oder hinteren Fokussierlage befindet, und der Phasenunterschied k weiter entweder in die vordere oder in die hintere Fokussierlage verschoben wird. Ferner .kann durch Fest-

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legen einer zulässigen Verschiebung Kx, die dem Scharfeinstellbereich R_ bei jeder Blendenzahl entspricht, wobei kX > 0 ist, und durch Vergleichen der zulässigen Verschiebung Kx mit der Phasendifferenz k die Scharfeinstellage mit einer jeder Blendenzahl entsprechenden Genauigkeit gefühlt werden. Diese Operation wird entsprechend dem in Fig.18 dargestellten Ablaufdiagramm durchgeführt. Insbesondere in Fig.15 werden bezüglich des Ausgangs k bei dem Schritt 18 die Werte JkI und Kx im Schritt 19 miteinander verglichen, und wenn der Absolutwert der Phasendifferenz k gleich oder kleiner als die zulässige Verschiebung Kx ist, wird ein den Scharfeinstellzustand anzeigendes Signal erzeugt, da sich die Phasendifferenz k in dem Scharfeinstellbereich befindet. Wenn dies nicht der Fall ist oder wenn der Phasenunterschied k kleiner als eine negative zulässige Verschiebung -Kx im Schritt 20 ist, wird ein die hintere Fokussierlage anzeigendes Signal erzeugt; wenn k ? -Kx ist, wird ein die vordere Fokussierlage anzeigendes Signal erzeugt. Dies entspricht der vorherigen Beschreibung bei k < 0 im Fall der hinteren Fokussier- oder Einstellage und für k ^ 0 im Fall der vorderen Einstellage. Die zulässige Verschiebung Kx wird in der Weise eingegeben, daß sie einem Signal der Blendenzahl des Aufnahmeobjektivs zum Zeitpunkt der Aufnahme entspricht, welches ein Ausgang einer Belichtungssteuerschaltung 25 ist, die mit der Steuerschaltung 23 in Fig.13 verbunden ist.

In dem vorstehend beschriebenen Fall ist der unterteilte Pupillenwinkel 9_F festgelegt, und wie in Fig.17 dargestellt ist, un-

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terscheiden sich die entsprechenden, unterteilten Pupillenwinkel Gp₁ und θ« entsprechend den jeweiligen Durchmessern der Pupille Dp₁ und Dp₂ 1 und unterscheiden sich auch entsprechend der jeweiligen Scharfeinstellbereich R₁₇₁₁ und R_-,. Wenn folglich diePhotosensoren an verschiedenen Stellen angeordnet sind, kanrt die Einstellage mit einer Fühlgenauigkeit gefühlt und festgestellt \_- werden, die jeder Blendenzahl entspricht, welche in Abhängigkeit von den jeweiligen unterteilten Pupillenwinkeln verschieden ist.

In Fig.19 sind eine erste Photosensoranordnung A₁, eine zweite Photosensoranordnung A~ und eine dritte Photosensoranordnung A, in Abständen d*, d_? bzw. d, von einer Brennebene G des Aufnahmeobjektivs 11 so angeordnet, daß sie senkrecht zu der optischen Achse S des Aufnahmeobjektivs und auch vertikal und parallel zueinander angeordnet sind,und sich an der optischen Achse S nicht überdecken ,wie in Fig.20 dargestellt ist. Jede der Photosensoranordnungen A₁ bis A., weist eine Reihe bzw. Zeile von Photosensorpaaren auf, und der Abstand P zwischen diesen Photosensoren ist konstant. Die Photosensoranordnungen A₁ bis A₃ können auch in radialer Richtung von der optischen Achse S aus angeordnet sein, wie in Fig.21 dargestellt ist.

Der unterteilte Pupillenwinkel Q„ kann aus der Blendenzahl F des Aufnahmeobjektivs mit Hilfe der folgenden Gleichung erhalten werden:

⁶F ⁼

Ö30034/081 5 " ²² "

Die Beziehung zwischen dem unterteilten Pupillenwinkel θ_ρ, dem Abstand d der Brennebene G des Aufnahmeobjektivs zu der lichtaufnehmenden Fläche jeder Photosensoranordnung und dem Abstand P zwischen den Photosensoren jeder Photosensoranordnung läßt sich durch folgende Gleichung darstellen:

⁹F ⁼

Diese Beziehung zwischen den Abständen d und P ist aus den Fig.22 bis 24 zu ersehen. Die vorstehende Gleichung zeigt an, daß durch Festlegen des Abstandes d und des Abstands P entsprechend dem jeweiligen Winkel θ_ρ die aufgeteilten Lichtstrahlen genau in die entsprechenden Photoelemente eintreten können. Insbesondere bezüglich des Abstandes P und des Abstandes d, können die Abstände d.. und P₁ entsprechend einem maximalen unterteilten Pupillenwinkel θ_ρ1 festgelegt werden und dann können die Abstände d₂ und P₂, d₃ und P_ entsprechend den Winkeln θ „ und θ ₃ festgelegt werden.

Wenn der Abstand P konstant ist, wird, wenn der Winkel Q„ klei-

ner wird, der Abstand d größer. Wenn der Abstand d groß ist, ist auch der Scharfeinstellbereich groß. Durch Auswahl einer Photosensoranordnung aus den Sensoranordnungen,welche entsprechend dem jeweiligen Abstand d.der jeden unterteilten Pupillenwinkel entjjlpricht, angeordnet sind, kann der Einstellpunkt gefühlt werden, wahrend die Fühlgenauigkeit in Betracht gezogen wird.

030034/0815 " *³ "

Der Abstand d kann durch ein Zoomobjektiv geändert werden, das eine Gruppe von kleinen Linsenelementen aufweist, die in der Brennebene G des Aufnahmeobjektivs angeordnet sind. In diesem Fall reicht eine feststehende Photosensoranordnung aus. Statt den Abstand d zu vergrößern, kann auch der Abstand P entsprechend einer Änderung des Winkels θ_ρ geändert werden, wobei der Abstand d konstant gehalten wird, wie in Fig.21 dargestellt ist. In diesem Fall können Photosensoranordnungen mit unterschiedlichen .Abständen P verwendet werden. Da jedoch der Abstand d konstant ist, kann die Gruppe aus kleinen Linsenelementen verwendet werden, welche ihre Lage ändert, und der Aufbau der Einrichtung zum Fühlen der Fokussier- oder Einstellage wird einfacher als die Einrichtung zum Ändern des Abstandes d.

Ferner können der Abstand P und der Abstand d zusammen geändert werden. Durch Ändern des Abstandes d und/oder des Abstandes P bezüglich der jeweiligen Photosensoranordnung können die jeweiligen aufgeteilten Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Pupillenwinkeln θ_ρ genau in die entsprechenden Photosensoranordnungen eintreten.

Wenn ein Aufnahmeobjektiv ,dessen Pupillendurchmesser kleiner als D .. und größer als D₂ verwendet wird oder wenn eine äquivalente Aufnahmebedingung bezüglich der Blendenzahl angenommen wird, tritt das Licht in die erste Photosensorelementanordnung A₁ ein, die dem unterteilten Pupillenwinkel θ_ρ1 entspricht; das Ausgangssignal von der ersten Photosensoranordnung A₁ ist dann

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beinahe null. In diesem Fall ist der Signalausgang von der zweiten Photosensoranordnung A₂ größer als das Ausgangssignal von
der dritten Photosensoranordnung A₃,da der unterteilte Pupillenwinkel θ 2 größer als der unterteilte Pupillenwinkel θ_ρ3 ist und die Lichtmenge der zuerst erwähnten Anordnung größer ist als der zuletzt erwähnten Anordnung. Unter dieser Bedingung kann dann
die Einstellage sehr genau mit Hilfe des Signalausgangs an der
zweiten Photosensoranordnung A₂ festgestellt werden, und zwar
deswegen, da je größer der unterteilte Pupillenwinkel 9„ ist,
die Fühlgenauigkeit umso größer wird. Eine derartige Auswahl der Photosensoranordnungen kann automatisch entsprechend dem Pupillendurchmesser bei offener Blende des Aufnahmeobjektivs oder
entsprechend dem Blendenzahl-Signal bei jeder Aufnahme von einer automatischen Belichtungssteuereinrichtung aus vorgenommen werden. Andererseits kann die Anordnung auch von Hand aufgrund
einer vorbestimmten Beziehung zwischen jeder Anordnung und dem
vorerwähnten Pupillendurchmesser oder dem Blendenzahlsignal ausgewählt werden.

Wie in Fig.25 dargestellt, kann die-Genauigkeit beim Fühlen der
Scharfeinstellage dadurch geändert werden, daß der Abstand P
der Photosensorelemente in jeder Photosensoranordnung gleichgemacht wird, während der Abstand Q der Photosensorelementanordnungen geändert wird. Der Abstand Q wird in Abhängigkeit von der Diffusion bei jeder Blendenzahl festgelegt. Bei diesem Verfahren ist die Norm bzw. der Maßstab beim Festlegen der Fühlgenauigkeit der Fokussierlage herabgesetzt, indem die Eigenschaft ausgenutzt

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wird, daß die Fühlgenauigkeit der Fokussierlage geringer werden kann, wenn die Blendenzahl erhöht wird. Mit anderen Worten, die Fühlgenauigkeit einer Photosensoranordnung mit einem großen Abstand Q ist geringer als die einer Photesensoranordnunq mit einem kleinen Abstand Q. Diener Unterschied kommt daher, ob Lichtstrahlen zum Messen des Abstandes ,die von der Pupillenaustrittsöffnung kommen.dicht bzw. nahe beieinander gemessen werden, oder ob sie nur teilweise gemessen werden. Durch Anordnen von Photosensoranordnungen mit unterschiedlichen Abständen Q, die den spezifischen Blendenzahlen entsprechen, und durch wahlweises Verwenden einer Photosensoranordnung entsprechend der Blendenzahl zum Zeitpunkt der Aufnahme kann folglich die Fühlgenauigkeit bezüglich der Fokussier- oder Einstellage der jeweiligen Blendenzahl entsprechen. Diese Arbeitsweise kann durch Ersetzen von Kx = 1 in dem Flußdiagramm in Fig.18 durchgeführt werden.

Dieses Verfahren entspricht einer Stichprobenprüfung auf dem Gebiet der Qualitätskontrolle. Wenn eine hohe Genauigkeit gefordert wird, muß eine Gesamtüberprüfung durchgeführt werden. Wenn jedoch keine so hohe Genauigkeit gefordert wird, reicht eine Stichprobenkontrolle aus. Folglich wird bei einem anderen Verfahren eine Photosensoranordnung, in welcher die Photosensorelemente so nahe wie möglich angeordnet sind, statt verschiedener Photosensoranordnungen verwendet, oder in Abhängigkeit von der Blendenzahl zum Zeitpunkt der Aufnahme kann jedes Photosensorelement, jedes zweite oder dritte Photosensorelement verwendet werden. Dies kann durch eine Sprungoperation j 4— j + 1 bis j *— j+ Kx

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bei den Operationen in Fig.15 und 18 durchgeführt werden/ wobei b - η = Nb χ Kx ist (wobei Nb eine ganze Zahl größer als null ist), und wobei a = Na χ Kx ist (wobei Na eine ganze Zahl größer als null ist) . Dies ist genaujdasselbe wie Stichprobenüberprüfung bei einer Qualitätskontrolle, und Kx entspricht einer Stichprobenzahl und wird entsprechend der jeweiligen Blendenzahl festgelegt. Dieses Verfahren ist effektiv/ wenn das Aufnahmeobjektiv von einem sehr nahe/liegenden Punkt bzw- einem sehr fern liegenden Punkt in einer Richtung bewegt wird.

In Fig.25 kann der Abstand Q mit Hilfe von kleinen Linsenelementen mit unterschiedlichen Durchmessern in den Gruppen mit kleinen Linsen geändert werden, welche den jeweiligen Photosensoranordnungen entsprechen, und entsprechend der Änderung kann dann aubh der Abstand P geändert werden.

Wenn die Anzahl der Photosensoranordnungen bei unterschiedlichem Abstand d oder P erhöht wird, können sie strenger bzw. genauer einer Änderung der Blendenzahl entsprechen, so daß die Genauigkeit beim Fühlen der Einstellage erhöht werden kann. Wie vorstehend ausgeführt, kann dies mit Hilfe einer einzigen Photosensoranordnung erreicht werden. In diesem Fall wird der Abstand d geändert, da es schwierig ist, den Abstand P zu ändern. Insbesondere ist dann die Photosensoranordnung so ausgelegt, daß sie in Richtung der optischen Achse des Photoobjektivs bewegbar ist, und die Photosensoranordnung wird entsprechend der Änderung der Blendenzahl von Hand oder automatisch bewegt.

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30062U

In Kameras kann die Blendengröße bzw. der Blendenwert auf 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16 und 22 eingestellt werden. Wenn folglich drei Photosensoranordnungen verwendet werden, kann die Einrichtung so ausgelegt werden, daß die erste Photosensoranordnung den Blendenwert 2 bis 4, die zweite Photosensoranordnung den Blendenwert 4 bis 8 und die dritte Photosensoranordnung den Blendenwert 8 bis 16 überdeckt. Wenn vier Photosensoranordnungen verwendet werden, können sie in der Weise verteilt werden, daß die erste Photosensoranordnung den Blendenbereich 1,4 bis 2,8 die zweite Photosensoranordnung den Blendenbereich 2,8 bis 5,6, die dritte Photosensoranordnung den Blendenbereich 5,6 bis 11 und die vierte Sensoranordnung den Blendenbereich 11 bis 22 überdeckt.

Ende der Beschreibung

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Λ°ι.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

('i .ι Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung, gekennzeichnet durch eine optische Einrichtung zum Aufteilen von abbildenden Lichtstrahlen, die von der Austrittspupille X12) eines Aufnahmeobjektivs (11) ausgehen, durch eine Photosensoranordnung (A, B) mit mindestens einem Paar Photosensorelementen

(SA_n, SB_ .... SA , SB ), um die aufgeteilten Lichtstrahlen auf-UO η η /

zunehmen, um eine photoelektrische Umsetzung der aufgenommenen Lichtstx'ahlen gesondert durchzuführen und um Ausgangssignale zu erzeugen, die den photoelektrisch umgesetzten Lichtstrahlen entsprechen, durch eine Fokussierstellungs-Fühleinrichtung (Fig.13) zum Fühlen und Feststellen des Phasenunterschieds zwischen den von der Photosensoranordnung (A, B) erzeugten Ausgangssignalen und zum Fühlen einer Scharfeinstellage, und durch eine Einrichtung zum Ändern der Fühlgenauigkeit der Fokussierstellung, falls es gefordert wird, oder entsprechend einer Blendenzahl zum Aufnahmezeitpunkt .
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Genauigkeit zum Fühlen der Fokussierstellung durch Ändern eines zulässigen Bereichs des Phasenunterschieds

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Binkkonlen: Hypo-Buik München 4410122850 (BLZ 70020011) S»ifl Code. HYPO DE MM Bayer Vereinitunk München 453100 (BLZ 70020270) Post*.!)«* München 65343-808 (BLZ 70010080)

(089)988272 Telegramme: 988273 BERGSTAPFPATENT München 988274 TELEX: 983310 0524560 BERG d

der Ausgangssignale von der Photosensoranordnung (A, B) geändert wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Genauigkeit beim Fühlen der Fokussierstellung durch Ändern des die Austrittspupille (12) unterteilenden Winkels (θ_) geändert wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Genauigkeit beim Fühlen der Fokussierstellung durch Ändern des Abstandes (P) der Photosensorelemente (SA₁ bis

SA ; SB. bis SB ) geändert wird.
η 1 η
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Genauigkeit beim Fühlen der Fokussierstellung durch eine Sprungauswahl der Ausgangssignale der Photosensoranordnung (A, B) geändert wird.
6. Einrichtung zum Fühlen der Fokussierstellung ,insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abbildende Lichtstrahlen, die von einem Umfangsteil (12A, 12B) der Austrittspupille (12) eines Aufnahmeobjektivs (11) ausgehen, in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt werden, daß die aufgeteilten zwei Lichtstrahlen über eine. Gruppe (A, B) aus kleinen Linsenelementen, die in der Brennebene (G) des Aufnahmeobjektivs (11) angeordnet sind, in ein Paar selbstabtastender Photosensoranordnungen (A₁, A₂) eintreten, welche senkrecht zu der optischen Achse

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des Aufnahmeobjektivs (11) angeordnet sind, während die Mitte der beiden selbstabtastenden Photosensoranordnungen (A.., A2) entsprechend der optischen Achse (S) des Aufnahmeobjektivs (11) angeordnet i^st , daß die Einstellage mittels des Phasenunterschieds von Ausgangssignalen gefühlt wird, die von den Photosensoranordnungen (A₁, A_) erzeugt worden sind, daß zumindest eine Reihe bzw. Zeile der beiden Photosensoranordnungen (A₁, A„) so angeordnet ist, daß sie der Gruppe aus kleinen Linsen-.ielementen entsprechen, und daß der Abstand (d) von der licht-

aufnehmenden¹ Fläche der Photosensoranordnungen (A₁, A-) zu

IV''
der Brennebene (G) des Aufnahmeobjektivs (11) oder der Abstand

(P) der Photosensorelemente der Photosensoranordnungen (A₁, A-) entsprechend der Blendenzahl des Aufnahmeobjektivs (11) oder der durch die Aufnahmebedingung festgelegten Blendenzahl geändert wird.

l/ Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzei chn e t, daß die Photosensoranordnungen (A₁, A_), deren Abstand

(d) von der Brennebene (G) des Aufnahmeobjektivs (11) zu der lichtaufnehmenden Fläche der Photosensoranordnungen (A₁, A-) geändert wird, oder in welchen der Abstand (P) der Photosensorelemente geändert wird, angeordnet sind, um zu verhindern, daß sie sich an der optischen Achse des Aufnahmeobjektivs (11) überdecken, und daß eine entsprechende Photosensoranordnung (A₁, A₃) für eine ausgewählte Blendenzahl des Aufnahmeobjektivs (11) oder entsprechend der jeweiligen Aufnahmebedingung

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automatisch oder von Hand ausgewählt wird.

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