DE3038712C2

DE3038712C2 - Automatische Fokussiereinrichtung

Info

Publication number: DE3038712C2
Application number: DE3038712A
Authority: DE
Inventors: Norman L. Englewood Col. Stauffer
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1979-10-17
Filing date: 1980-10-14
Publication date: 1985-04-04
Also published as: US4309603A; JPS6248808B2; DE3038712A1; JPS5666810A

Description

In der älteren DE-OS 30 07 700 wurde ein Verfahren und eine Vorrichtung dargestellt und beschrieben, das bzw. die der Verbesserung der eingangs geschilderten Entfernungsmeßeinrichtung dient Hierbei wird ein Wert entsprechend der Neigung der Kurven in vorgegebenen Punkten ermittelt und dieser Wert wird mit der Differenz zwischen den Werten der Ausgangssignale der Detektoren in diesen Punkten multipliziert. Das Produkt wird über einen vorbestimmten Bereich aufsummiert Der Summenweri besiizt im wesentlichen den Wert 0, wenn die beiden Kurven übereinstimmen, und er besitzt einen hiervon abweichenden charakteristischen positiven Wert, wenn die beiden Kurven nicht übereinstimmen, wodurch die Richtung angezeigt wird, in der die Objektivlinse zu verschieben ist

In der älteren DE-OS 30 27 015 wird, ausgehend von der zuvor erwähnten Entfernungsmeßeinrichtung, eine Verbesserung vorgeschlagen, indem dort in vereinfachter Weise ein erstes Signal entsprechend dem absoluten Differenzwert zwischen den Ausgangssignalen zweier Detektoren der beiden Kurven und ein zweites Signal entsprechend dem absoluten Differenzwert zwischen den Ausgangssignalen zweier anderer Detektoren auf jeder der beiden Kurven gebildet wird. Die so gebildeten Absolutwerte werden voneinander abgezogen und das Ergebnis wird über einen vorbestimmten Bereich aufsummiert. Das sich ergebende summierte Signal weist im wesentlichen den Wert 0 auf, wenn die beiden Kurven übereinstimmen, und es besitzt, je nachdem in welcher Richtung die beiden Kurven gegeneinander verschoben sind, ein unterschiedliches Vorzeichen.

Schließlich ist in der älteren DE-OS 30 31 813 bereits eine Scharfeinstellvorrichtung angegeben worden, bei der mehrere Linsen nach Art eines Rasters in oder nahe der Brennebene eines Objektivs angeordnet sind, wobei diese Elementarlinsen Bilder der Austrittspupille des Objektivs entwerfen. Bei einer fest vorgegebenen Objektivbrennweite ist jedem Linsenelement ein Paar fotoempfindlicher Elemente zugeordnet, die den Lageunterschied der Bildsignale erfassen. Bei dieser Vorrichtung muß mit mechanisch/optischen Mitteln im Strahlengang des Aufnahmeobjektivs ein Meßstrchlengang erzeugt werden. Der Aufnahmestrahlengang steht daher nicht ständig zur Verfugung. Bei der Verwendung eines Aufnahmeobjektivs mit anderer Brennweite müssen Paare fosoempfindlicher Elemente mit anderem Abstand voneinander hinter den Rasterlinsen angeordnet werden.

Ausgehend von dieser bekannten Vorrichtung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine automatische Fokussiereinrichtung zu schaffen, die einfach und robust aufgebaut ist und zuverlässig und störungsunanfällig arbeitet, insbesondere auch dann, wenn im Meßstrahlengang ein Objektiv anderer Brennweite und öffnung verwendet wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Fokussiereinrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Eine Fokussiereinrichtung, die ein entlang einer ersten Achse bewegliches Aufnahmeobjektiv und ein damit gekoppeltes, entlang einer zweiten Achse bewegliches Meßobjektiv aufweist, ist bereits aus der DE-OS 24 17 854 bekannt. Dort werden mittels eines halbdurchlässigen Spiegel.« zwei Bilder auf zwei aus Fotowiderständen bestehenden Fotodetektoranordnungen abgebildet, wobei die Schärfe des Bildes ausgewertet wird. Von dieser bekannten Vorrichtung unterscheidet sich der vorliegende Anmeldungsgegenstand im wesentlichen dadurch, daß jeweils Teile der Austrittspupille des Meßobjektivs auf mehr als einem Fotoempfänger abgebildet werden, wobei die Fotoempfänger die Struktur des Objekts anstelle des Kontrasts des Objekts ermitteln.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird von den grundlegenden Prinzipien Gebrauch gemacht, die auch den zuvor erwähnten älteren Anmeldungen zugrunde

ίο lagen. Während jedoch bei den eingangs erwähnten Einrichtungen eine große Anzahl von Detektorpaaren innerhalb der CCD- bzw. Cl D-Einrichtungen und entsprechende komplexe Schaltkreise für die Bestimmung der richtigen Scharfeinstellung erforderlich waren, kommt die erfindungsgemäße Einrichtung mit einer geringen Anzahl von Detektoren, beispielsweise mit vier Detektoren, aus. Insbesondere werden Fotodioden verwendet, die bestimmte später noch zu erläuternde Vorteile besitzen. Die sich ergebende Detektoranordnung ist leichter herzustellen und führt zu einer vereinfachten elektronischen Schaltungsanordnung, so daß sich das System insgesamt bei einer etwas verminderten Genauigkeit mit beträchtlich reduzierten Kosten herstellen läßt Die Verwendung von Fotodioden anstelle CCD- bzw. CID-Einrichtungen ist insofern vorteilhaft als sie logarithmierte Signale als Ausgangssignale liefern, die zu einer automatischen Kompensation bei unterschiedlichen Helligkeitspegeln in der betrachteten Szene führen.

Bei der vorliegenden Erfindung wird ein zusätzliches Meßobjektiv, hier als Fokuslinse bezeichnet, zusammen mit einem Paar kleiner Linsen verwendet, und es sind vier Fotodioden angeordnet, um das Fokussierungssignal zu erzeugen, welches für die Scharfeinstellung des Objektivs der Kamera erforderlich ist. Die Fokuslinse ist mechanische mit der Objektivlinse verbunden und bewegt sich entlang einer Achse, die parallel zu der Achse der Objektivlinse verläuft. Wie bei de.i eingangs erwähnten Einrichtungen erzeugen die Fokuslinse und die kleinen Linsen ein Strahlungsverteilungsmuster auf den Leiden Paaren von Fotodioden. Wenn sich die Fokiislinse und das Objektiv auf einer ersten Seite der richtig fokussierenden Stellung befinden, so besitzt das Ausgangssignal des Systems eine erste Charakteristik, beispielsweise einen positiven Wert. In der richtigen fokussierenden Stellung besitzt das Ausgangssignal eine zweite Charakteristik, beispielsweise den Wert 0. Befinden sich Fokuslinse und Objektivlinse auf der anderen Seite der richtig fokussierenden Stellung, so besitzt das Ausgangssignal des Systems eine dritte Charakteristik, beispielsweise einen negativen Wert Hierzu ist ein neuartiger Aufbau für die Bewegung der Linsen vorgesehen, dr-ch den die Fokuslinse und die Objektivlinse in die richtig fokussierende Stellung bewegt werden und dort gehalten werder:, während der Film beuchtet wird. Bei den bekannten Entfernungsmeßeinrichtungen wurden die Ausgangssignale der einzelnen Detektoren eines jeden Paares gemäß folgender Gleichung miteinander verglichen:

N-I

«-I

In dieser Gleichung tntspricht Vdeni resultierenden Ausgangssignal, N der Gesamtzahl der Detektorpaare, a„ und b„ den Ausgangssignalen der D^etektoren eines ersten Paares und a„+i und b_n+\ den AMsgangssignalen

der Detektoren eines zweiten Paares. Gemäß der vorstehenden Gleichung wird eine Summierung dieser Signale durchgeführt. Der Summenwert variiert zwischen einem positiven und einem negativen Wert, wobei im Nuiidurchgang die richtig fokussierende Stellung vorliegt. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Ausgangssignale zweier Detektorpaare gemäß nachstehender Gleichung verarbeitet:

V - |loge, - log Äj| -|iog flj- logi,| (1)

oder vereinfacht

log-jLl-lh« f

Oj I I

In diesen Gleichungen stellt Vdas resultierende Ausgangssignal dar und a\. b\, a\ und 62 repräsentieren die einsprechenden Ausgarigs.jigr.ale der beiden venvcndeten Detektorpaare. Gemäß der Gleichung 2 ist der erhaltene Wert normalerweise positiv, wenn sich die Linsenanordnung auf einer Seite der richtig fokussierenden Stellung befindet, und der erhaltene Wert ist normalerweise negativ, wenn sich die Linsenanordnung auf der anderen Seite der richtig fokussierenden Stellung befindet. Der Nulldurchgang des Wertes entspricht der Linsenstellung mit der besten Scharfabbildung.

Erfindungsgemäß werden Fokuslinse und Objektiv anfänglich in eine Stellung gebracht, in der ein Objekt im Unendlichen scharf abgebildet wird. Der Kamerabenutzer löst die Selbstkassierung aus, indem er den Auslöser betätigt. Der erste Teil der Bewegung des Auslösers dient der Spannungsversorgung des selbstfokussierenden Schaltkreises und dem gleichzeitigen Bewegungsstart des Objektivs und der Fokuslinsc aus der Unendlichstellung in Richtung auf eine Nahstellung. Wenn die elektronische Schaltung den Nuildurchgang feststellt, so wird die Bewegung der beiden Linsen beendet und eine anschließende fortgesetzte Bewegung des Auslösers besitzt keine weitere Einwirkung, bis dieser mit einem Verschluß-Freigabemechanismus in Berührung gelangt. Ein weiteres Niederdrücken löst anschließend den Verschluß zur Belichtung des Filmes aus. Nach der Aufnahme des Bildes wird der Auslöser freigegeben und die Linsenanordung kehrt in ihre normale Unendlichstellung zurück, wobei der selbstfokussierende elektronische Schaltkreis abgeschaltet wird.

Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Strüiiungsverteilungsmuster für den FaIL wo sich die Fokuslinse in der richtigen fokussierenden Stellung befindet und die Lage zweier Detektorpaare in dem Muster,

Fig. 2 das Strahlungsverteilungsmuster gemäß F i g. 1 in zwei Kurven bei fehlender Scharfeinstellung und die Lage der vier Detektoren,

F i g. 3 den sich ergebenden Verlauf des Ausgangssignals als Funktion der Verschiebung der beiden Lichtverteilungen, wobei das Ausgangssignal durch eine elektronische Schaltung erzeugt wird und diese die Ausgangssignale der Detektoren gemäß F i g. 2 zugeführt erhält

F i g. 4 das Strahlungsverteilungsmuster gemäß Fig-2 bei einer Anordnung der Detektoren an einer anderen Stelle in dem Muster,

F i g. 5 den sich ergebenden Verlauf des Ausgangssignals als Funktion der Verschiebung der beiden Lichtverteilungen, wobei das Ausgangssignal durch eine elektronische Schaltung erzeugt wird und diese die Ausgangssignale der Detektoren gemäß F i g. 4 zugeführt erhält,

Fi g. 6 eine elektronische Schaltung für das selbsifokussierende System gemäß der Erfindung,

Fig. 7 eine bevorzugte Ausführungsform für die Anordnung des Objektivs und der Fokuslinse sowie der kleinen Linsen und Detektoren in Verbindung mit dem

ίο Kamera-Auslöser,

Fig.8 ein Summierschaltkreis zur Verwendung mit zwei Systemen gemäß F i g. 6.

Gemäß Fig. I repräsentiert eine Kurve 10 ein Muster der Lichtintensität, wie sie von der Fokuslinse und

is den kleinen Linsen durch die aufgenommene Szene erzeugt wird. Ein solches Lichtverteilungsmuster würde sich insbesondere durch die Ausgangssignale von den Detektoren ergeben, die von dem Muster beleuchtet werden, wenn das aufzunehmende Objekt scharf sbgc bildet wird. Gemäß F i g. 1 zeigt die Ordinate der Kurve 10 die Lichtstärke in cd/m^J, wobei sich die Kurve zwischen einem unteren Wert von 40 cd/m³ und einem oberen Wert von ungefähr 180 cd/m² erstreckt. Die Abszisse zeigt hingegen den Bildausschnitt in mrad. wobei sich die Kurve von 0 bis ungefähr 360 mrad erstreckt. Der Betrag der Lichtstärke variiert natürlich mit der Beleuchtung und Zusammensetzung der betrachteten Szene und £e Größe des Bildausschnittes in der Bildebene variiert mit der Brennweite des Objektivs.

In Fig. 1 ist der Fall dargestellt, wo sich die Linse in der fokussierenden Stellung befindet, so daß jeder Detektor in jedem Detektorpaar den gleichen Strahlungsbetrag empfängt und somit ein Ausgangssignal mit gleicher Größe erzeugt.

Nach dem Stand der Technik sind mehrere Detektorpaare, üblicherweise ungefähr 32 der CCD- bzw. CID-Anordnungen, zwischen beliebigen Punkten auf der Kurve irgendwo in deren Mitte angeordnet. Bei der vorliegenden Erfindung werden nur zwei Paare verwendet und diese werden, wie aus Fig. 1 ersichtlich, ungefähr einem Bildwinkel von 150 und 200 mrad zugeordnet wie dies durch die Bezugsziffern 12a, 126, 14a und 146 angezeigt ist
F i g. 2 zeigt das Strahlungsverteilungsmuster von F i g. 1 bei Defokussierung, und es ist aus F i g. 2 ersichtlich, daß die Kurve 10 gemäß F i g. 1 nunmehr in zwei Kurven aufgespaltet ist wobei eine Kurve 10' durch eine ausgezogene Linie und die andere Kurve 10" durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist Es ist erkennbar,

so daß nunmehr die Ausgangssignale der Detektoren in jedem Paar nicht langer den gleichen Wert aufweisen, da sich die gestrichelte Linie 10" rechts von der ausgezogenen Linie 10' befindet, dadurch bedingt daß sich das Objekt auf der einen Seite von der fokussierten Ebene befindet Würde sich das Objekt auf der gegenüberliegenden Seite der fokussierten Ebene befinden, so wäre die gestrichelte Linie 10" links von der ausgezogenen Linie 10' angeordnet und die Ausgangssignale der Detektoren 12a, 126,14a und 146 wären weiterhin voneinander verschieden, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen. Die Ausgangssignale dieser Detektoren werden im Zusammenhang mit einem Schaltkreis verwendet wie er im Zusammenhang mit F i g. 6 erläutert wird, um das geeignete Fokussiersignal zu erhalten.

Fig.3 zeigt eine Darstellung des Ausgangssignals, wie es von den Detektoren 12a, 126,14a und 146 erhalten wird, wenn eine Verarbeitung gemäß der Gleichung (2)

7 8

I log a\/b}—log ailb\ \ 146 über Leitungen 40, 50 und 60 an Schaltungspunkte

42, 52 und 62 angeschlossen. Die Schaltungspunkic 42,

erfolgt und wenn die Fokuslinse und das Objektiv aus 52 und 62 sind mit dem einen Anschluß von logarithmie-

einer Unendlichstellung in eine Nahstellung nach rechts renden Dioden 44, 54 und 64 verbunden, wobei der je-

in Fig.3 bewegt werden. Gemäß Fig.3 erstreckt sich 5 weils andere Anschluß dieser Dioden über die Leitung

eine Kurve 16 von einem positiven Wert auf der linken 36 an die positive Spannungsquelle 38 angeschlossen ist.

Seite über einen Nulldurchgangspunkt 18 in der Mitte Durch die logarithmierenden Dioden 34,54 und 64 wer-

zu ei !«Mi negativen Wert auf der rechten Seite. Die den die Signale in den Schaluingspunktcn 42,52 und 62

Kurve 16 veranschaulicht das Ausgangssignal des in entsprechende Werte log b\, log a₂ und log 6j umge- Schaltkreises gemäß F i g. 6 bei einer Verschiebung der io wandelt. Strahlungsverteilungsmuster gemäß F i g. 2. Wenn ins- Das Signal log a\ im Schaltungsp jnkt 32 ist über eine

besondere die Fokuslinse und das Objektiv einen be- Leitung 70 an den positiven Eingang eines Differenzver-

trächtlichen Abstand von der Fokussierstellung auf der stärkers 72 angeschlossen, während das Signal log 6j im

der unendlichen Entfernung zugeordneten Seite aufwei- Schaltungspunkt 62 über eine Leitung 74 an den negati-

scn, so sind die Strahlungsverteilungsmuster gemäß is ven Eingang des Differenzverstärkers 72 angeschlossen

F i g. 2 beträchtlich voneinander entfernt und das Aus- ist. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 72 tritt

gangssignal des Systems gemäß F i g. 6 tritt in dem posi- auf einer Leitung 76 auf und entspricht dem Wert log

ti ven Bereich auf der linken Seite in F i g. 3 auf. Wenn a\ — log bj.

die Fokusiinse und das Objektiv näher an die fokussiene in gleicher Weise wird das Ausgangssigiiai log

Ebene herangeschoben werden, so nähern sich die bei- 20 aj—log b\ des Differenzverstärkers 82 auf einer Leitung

den Lichtverteilungsmuster gemäß F i g. 2 einander bis 86 erhalten.

der Punkt erreicht ist, wo die Linsen die geeignete fo- Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 72 auf kussierende Stellung aufweisen. In diesem Fall stimmen der Leitung 76 wird einem absolutwertbildenden Schahdie beiden Kurven gemäß Fi g. 2 überein und das Aus- kreis 90 zugeführt, dessen Ausgangssignal auf einer Leigangssignal des Schaltkreises gemäß Fig.6 entspricht 25 tung 92 über einen Widerstand 94 einem Schaltungsdeni Wert Null, was durch den Punkt 18 in Fig. 3 veran- punkt 96 zugeführt wird. Das im Schaltungspunkt 96 schaulicht ist. Wenn sich die Fokuslinse und die Objek- auftretende Signal ist somit durch den Wert | log tiviinse von der Fokussierstellung in Richtung auf die a_x — log 62 | d. h. durch den Wert | log a\!bi\ gegeben. In Nahstellung bewegen, so folgt das Ausgangssignal des gleicher Weise wird das Ausgangssignal des Differenz-Schaltkreises gemäß F i g. 6 der Kurve 16 nach rechts 30 Verstärkers 82 auf der Leitung 86 einem absolutwertbil- und wird immer mehr negativ, da sich die Lichtvertei- denden Schaltkreis 100 zugeführt, dessen Ausgangssilungsmuster gemäß F i g. 2 immer weiter in entgegenge- gnal auf einer Leitung 102 über einen Widerstand 104 setztem Sinn auseinander bewegen. Demgemäß dient einem Schaltungspunkt 106 zugeführt wird. Das im der Schaltkreis gemäß F i g. 6 der Feststellung des Null- Schaltungspunkt 106 auftretende Signal ist durch den durchgangspunktes 18 der Kurve 16 in Fi g. 3, um auf 35 Wert | log ai—log b\ \ d. h. durch den Wert | log .72/fci | diese Weise die Stellung des Objektivs zu steuern. vorgegeben.

Gemäß F i g. 6 sind die Detektoren 12a, !26, 14a und Die Schaltungspunkte 96 und 106 sind über Leitungen 146 als Kästchen dargestellt, die mit a\, b\, a-i und 62 HO und 112 mit den entsprechenden Eingängen eines bezeichnet sind. Die Detektoren 12a, \2b, 14a und 146 Differenzverstärkers 114 verbunden, dessen Ausgangssind vorzugsweise Fotodioden, die entsprechend der 40 signal über eine Leitung 1KS einem Schaltungspunkt 118 empfangenen Strahlung Ausgangssignale erzeugen. Das zugeführt wird. Der Schaltungspunkt 118 ist mit dem aus den Detektoren 12a und 126 bestehende Detektor- Schaltungspunkt 106 über einen Widerstand 120 verpaar ist hinter einer ersten kleinen Linse angeordnet, die bunden, während der Schaitungspunkt 96 über einen ein Bild der Austrittspupille der Fokuslinse erzeugt, wie Widerstand 122 an Masse angeschlossen ist. Der Diffedies durch einen der beiden Detektoren umgebenden 45 renzverstärker 114 dient der Subtraktion der Signale in Kreis 20 angedeutet ist In gleicher Weise sind die De- den Schaltungspunkten 96 und 106, so daß das in dem tektoren 14a und 146 hinter einer kleinen Linse ange- Schaltungspunkt 118 auftretende Signal durch den Wert ordnet, die ein Bild der Austrittspupille der Fokuslinse

erzeugt, was durch einen Kreis 22 angedeutet ist Im j log a\lbi \ — | log aj/bt \
Zustand der Scharfeinstellung belichten die Bilder 20 50

und 22 beide Detektoren a\ und 61 und beide Detekto- vorgegeben ist. Dieser Wert entspricht der eingangs ren aj und 63 gleich stark. Bei einer Defokussierung angegebenen Gleichung (2). Dieses Signal im Schalverändern sich die Bilder 20 und 22 in einer Weise, die tungspunkt 118 wird über eine Leitung 130 einem Leivon der Richtung abhängt, in der das scharf abzubilden- stungsverstärker 132 zugeführt, dessen Ausgangssignal de Objekt aus der fckiissierten Ebene herausbewegt 55 auf einer Leitung 134 über eine Spule 136 nach Masse worden ist. Die Detektoren in jedem Detektorpaar geführt wird.

empfangen hierbei unterschiedliche Strahlungsbeträge. Das Signal im Schaltungspunkt 118 sowie das Aus-

Das Ausgangssignal des Detektors 12a wird über eine gangssignal des Leitungsverstärkers 132 auf der Leitung Leitung 30 einem Schaltungspunkt 32 zugeführt Der 134 entspricht einem Signal, wie es anhand von Fig.3 Schaltungspunkt 32 ist mit einem Anschluß einer loga- 60 beschrieben wurde, das bei Defokussierung ein positi-

rithmierenden Diode 34 verbunden, welche mit ihrem ves bzw. negatives Vorzeichen besitzt, unü das durch

anderen Anschluß über eine Leitung 36 an eine positive Null geht wenn die Linsen die geeignete Scharfeinstel-

Spannungsquelle 38 angeschlossen ist Der Zweck der lung aufweisen. Wenn das Signal auf der Leitung 134

logarithmierenden Diode 34 liegt darin, das am Schal- einen positiven Wert aufweist so wird die Spule 136 in

tungspunkt 32 auftretende Signal in ein logarithmiertes 65 einer ersten Richtung erregt und wenn das Signal durch

Signal umzuwandeln. Die Signalgröße im Schaltungs- Null in den negativen Bereich übergeht so wird die

punkt 32 ist somit durch log a\ vorgegeben. Spule 136 in einer zweiten Richtung erregt um die Lin-

In eleicher Weise sind die Detektoren 126, 14a und sen anzuhalten, was noch näher erläutert wird.

Gemäß F i g. 7 ist ein Paar von Linsen 200 und 201 dargestellt, die mechanisch miteinander über einen Steg 202 verbunden sind. Die Linse 201 kann das Objektiv der Kamera darstellen und die Linse 200 entspricht der Hilfslinse bzw. Fokuslinse, die zur Gewinnung des Fokussierungs-Signals verwendet wird. Der Steg 202 ist mit einer Stange 205 verbunden, die mehrere Anschläge 206 bis 210 anweist. Die Anschläge 206 bis 210 werden benutzt, um die Linsen 200 und 201 in der geeigneten Scharfeinstellung zu positionieren, was noch beschrie- to ben wird. Die Stange 205 trägt auf der rechten Seite einen Kurvenabtaster 212 und wird nach links durch eine Feder 215 vorgespannt.

Ein Kamera-Auslöseknopf 220 ist gemäß F i g. 7 nach oben durch eine schwache Feder 222 vorgespannt, die sich an einer Oberfläche 224 abstützt, welche ein Teil des Kameragehäuses bilden kann. Der Auslöseknopf 220 ist über einen Schaft 226 mit einer Schablone 230 verbunden, die eine Nocken-Fläche 232 im unteren Bereich aufweist, an welcher sich der Kurvenabtaster 212 abstützt. Die Schablone 230 weist einen zurückversetzten Teil 235 gegenüber der Nocken-Fläche 232 auf. Ein an eine nicht dargestellte positive Spannungsquelle angeschlossener Schaltarm 240 besitzt an seinem unteren Ende einen V-förmigen vorstehenden Teil 242, der in den zurückversetzten Teil 235 der Schablone 230 eingreift. Der Schaltarm 240 trägt einen Schaltkontakt 247, der immer dann mit einem Schaltkontakt 249 zusammenwirken kann, wenn der Schaltarm 240 nach links bewegt wird. In der dargestellten Stellung ist der durch die Kontakte 247 und 249 gebildete Schalter geöffnet

Beim Herunterdrücken des Auslöseknopfes 220 bewegt sich die Schablone 230 gegen die Kraft der schwachen Feder 222 nach unten und der Kurvenabtaster 212 gestattet durch die Kraft der Feder 215 eine Bewegung der Stange 205 und der Linsen 200 und 201 nach links in F i g. 7, wobei die Linsen aus der Unendlichstellung in eine Nahstellung bewegt werden. Bei dieser Abwärtsbewegung verursacht ein Ansatz 250 an der Schablone 230 und am oberen Ende des abgesetzten Teiles 235 eine Auslenkung des V-förmigen Teiles 242 des Schaltarmes 240. wodurch der Schchkontakt 247, 249 geschlossen wird. Eine Leitung 255 verbindet den Schaltkontakt 249 mit einem Schaltkreis 260, der die Komponenten gemäß F i g. 6 trägt, insbesondere ist die Leitung 255 in F i g. 7 mit dem Schaltungspunkt 38 in Fig.6 verbunden, so daß die positive Spannung an die Leitung 36 in F i g. 6 angelegt wird.

Die Detektoren a\, a₂, b\ und bi gemäß F i g. 6 sind in F i g. 7 an der Oberfläche des Chips 260 dargestellt, wobei sie in Paaren unmittelbar hinter einem Paar kleiner Linsenelemente 262 und 264 angeordnet sind. Aufgrund dieser Anordnung verläuft die Strahlung von der betrachteten Szene über die Fokuslinse 200 und die Linsenelemente 262 und 264, um die anhand der F i g. 1 und 2 erläuterten Strahlungsverteilungsmuster auf den Detektoren a\, a₂, b\ und bi zu erzeugen. Hierdurch werden die gewünschten Signale gebildet, wie sie von dem Schaltkreis gemäß Fig.6 verwendet werden. Der Schaltkreis gemäß F i g. 6 bildet einen Teil des Schaltkreischips 260 in F i g. 7 und das auf der Leitung 134 in F i g. 6 auftretende Ausgangssignal erscheint in F i g. 7 auf einer Leitung 134, die von dem Schaltkreischip 260 zu der Spule 136 führt Die Spule 136 besitzt einen Stößel 282, der sich in Abhängigkeit von dem Erregungszu- ΐ.· stand der Spule 136 nach oben oder unten bewegt Insbesondere ist die Spule 136 aktiviert und der Stößel 282 befindet sich in der oberen von den Anschlaggliedern 206 bis 210 zurückgezogenen Stellung, wenn das Signal auf der Leitung i34 in F i g. 6 einen positiven Wert besitzt. Wenn das Signal den Nulldurchgangspunki erreicht und in üen negativen Teil der Kurve gemäß F i g. 3 übergeht, so besitzt das Ausgangssignal auf der Leitung 134 in F i g. 6 den Wert Null oder einen negativen Wert und die Spule 136 ist nicht aktiviert, worauf der Stößel 282 in eines der Anschlagglieder 206 bis 210 eingreift, wodurch die Bewegung der Stange 205 im Nulldurchgang gestoppt, und die Linsen 200 und 201 werden bei ihrer Bewegung nach links in der richtigen Scharfeinstellung festgehalten werden.

Bei einer weiteren Bewegung der Schablone 230 nach unten aufgrund der Betätigung des Auslöseknopfes 220 befindet sich der Kurvenabtaster 212 nicht länger in Kontakt mit der Nocken-Fläche 232, da der Stößel 282 eine Bewegung der Stange 205 und der Linsen 200 und 201 verhindert Wenn die Bedienungsperson weiterhin den Aiislöseknopf 220 nach unten drückt, gelangt ein Endanschlag 286 der Schablone 230 mit einem Betätigungsglied 300 in Eingriff, das nach oben durch eine relativ starke Feder 302 vorgespannt ist, die sich an einer Kamerafläche 303 abstützt. Die Bedienungsperson spürt den Widerstand der starken Feder 302 und sie kann dementsprechend in diesem Zeitpunkt die Kamera bewegen, um den richtigen Bildausschnitt zu wählen, bevor der Film belichtet wird. Während dieser Zeit verbleiben die Linsen 200 und 201 in der richtigen Scharfeinstellung, da die Stange 205 durch den Stößel 282 der Spule 136 an Ort und Stelle gehalten wird. Der erhöhte Bewegungswiderstand sagt der Bedienungsperson, daß das Objektiv der Kamera scharf eingestellt ist. so daß er mit der Bildaufnahme fortfahren kann. Wenn er die Bildaufnahme abzubrechen wünscht, kann er den Auslöseknopf 220 freigeben, wodurch die Schablone 230 sich nach oben bewegt, bis das V-förmige Glied 242 auf dem Schaltarm 240 in den abgesetzten Teil 235 der Schablone 230 eingreift, wodurch das System abgeschaltet wird. Gleichzeitig wird der Stößel 282 außer Kontakt mit den Anschlägen 206 bis 210 gebracht und die Feder 215 bringt die Stange 205 und die Linsen 200 und 201 zurück in die Unendlichstellung. Wenn andererseits die Bedienungsperson den Fotografiervorgang fortsetzen will, so drückt sie den Auslöseknopf weiter nach unten, um die Kraft der Feder 302 zu überwinden, wobei das Betätigungsglied 300 in Berührung mit einem Verschluß-Freigabearm 310 der Kamera gelangt, der über eine mechanische Verbindung 312 einen Verschluß 315 zur Belichtung des Films 320 betätigt. Der Verschluß-Freigabemechanismui 310, 312 und 315 kann herkömmlicher Art sein.

Nachdem das Bild aufgenommen worden ist. wird durch Loslassen des Auslöseknopfes 220 der Schablone 230 eine Bewegung nach oben gestattet, wodurch das System von der Spannung abgetrennt wird, wenn der V-förmige Teil 242 des Schaltarmes 240 in den abgesetzten Teil 235 der Schablone 230 eintritt. Erneut nehmen hierbei die Stange 205 und die Linsen 200 und 201 die Unendlichstellung ein, um für die nächste Bildaufnahme bereit zu sein.

Gewünschtenfalls kann anstelle der Anschlagglieder 206 bis 210 ein Magnet auf der Stange 205 angeordnet werden, der das Anhalten der Linsen 200 und 201 bewirkt, wenn die Spule 136 im Nulldurchgang aktiviert wird. Andere alternative Möglichkeiten zum Anhalten der Stange 205 liegen dem Fachmann auf der Hand.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Linsen 200 und 201 direkt miteinander verbunden und

jede Linse bewegt sich um den gleichen Betrag bei einer Bewegung der Stange 205. In diesem Fall müssen die Brennweiten der beiden Linsen übereinstimmen, so daß die Wirkung der Fokuslinse 200 im Hinblick auf die selbstkassierenden Detektoren a\, a₂, b\ und tn die gleiche wie die des Objektivs 201 im Hinblick auf den Film 320 isi. Gewünschtenfalls kann eine Getriebeübersetzung zwischen den Linsen 201 und 200 vorgesehen werden, so daß unterschiedliche Bewegungen zwischen den Linsen 200 und 201 auftreten, um die geeignete Fokussierstellung zu erzielen, wobei jedoch in diesem Fall Linsen mit unterschiedlicher Brennweite Anwendung finden.

Das zuvor beschriebene System arbeitet zufriedenstellend, um aas Objektiv einer Kamera in der gewünschten Scharfeinstellung in einer Vielzahl von Fällen zu positionieren, wobei jedoch bei der Verwendung einer kleinen Anzahl von Detektoren eine Schwierigkeit auftreten kann, die darin besteht, daß die Kurve gemäß Fig.3 ihr Voizeichen umkehrt und von einem negativen Wert in ier Unendlichstelhmg zu einem positiven Wert in der Nahstellung verläuft. Vermutlich geschieht dies, wenn die Detektoren zufällig gerade in ungünstiger Weise einen Spitzenwert des Strahlungsverteilungsmusters eingrenzen. Beispielsweise zeigt Fig.4 eine Darstellung ähnlich wie F i g. 2, wobei jedoch ein Spitzenwert 390 der Kurve 10' zwischen den beiden Detektoranordnungen liegt. Beispielsweise ist ersichtlich, daß die Detektoren 12a und 14a in F i g. 4 auf gegenüberliegenden Seiten und um annähernd gleiche Beträge von dem Spitzenwert 390 wegliegen. Obgleich dieses Phänomen noch nicht sorgfältig untersucht worden ist, wird in diesen Fällen gemäß der Gleichung (2) offenbar ein Ausgangssignal erzeugt, das gemäß F i g. 5 einen umgekehrten Verlauf zu dem der F i g. 3 aufweist Wenn dies geschieht, so wird die Spule 136 in F i g. 6 ein negatives Signal zugeführt erhalten, sobald die Einrichtung ihren Betrieb startet und die Linsen 200 und 201 werden in der Unendlichstellung festgehalten. Trotz dieses unerwünschten Effektes ergibt sich doch nicht die befürchtete schlechte Funktion, da das Problem nur selten auftritt und für den Fall, daß es auftritt, die Linsen in der Unendlichstellung positioniert sind, so daß das System ähnlich wie eine Fixfokuskamera arbeitet, bei der die meisten Aufnahmen ohnehin befriedigend sind. Zur weiteren Verbesserung kann der Mechanismus gemäß F i g. 7 geringfügig abgeändert werden, so daß der erste Anschlag 206 anstelle der Unendlichstellung einer geringeren Entfernung zugeordnet wird, wodurch sich ein größerer Bereich befriedigender Scharfeinstellung ergibt Der Anschlag 206 kann entsprechend der Brennweite des Objektivs beweglich auf der Stange 203 angeordnet werden. Wenn somit der im Zusammenhang mit F i g. 5 beschriebene Fall auftritt, so halten die Spule 136 und der Stößel 282 die Linse 201 für alle Brennweiten in der hyperfokalen Stellung fest Da in Fig.5 ebenfalls die umgekehrte Ausgangskurve 16' einen Nulldurchgangspunkt 18' aufweist, in welchem die korrekte Scharfeinstellung vorliegt, kann ein Nulldurchgangssensor verwendet werden, so daß der Stößel 282 immer dann aktiviert wird, wenn ein Nulldurchgang auftritt Dies ist dann davon unabhängig, ob der Nulldurchgang vom positiven zum negativen oder vom negativen zum positiven Wert erreicht wird Im letzteren Fall ergibt sich für beide Fälle die richtige Fokussierung. Alternativ könnten, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines umgekehrten Ausgangssignals zu verhindern, zwei getrennte Systeme verwendet werden, wobei jedes gemäß F i g. 6 aufzubauen wäre und zwei Gruppen von je vier Detektoren auf dem Schaltkreischip 260 anzuordnen wären. Zusätzlich müssen sodann zwei weitere kleine Linsen entsprechend den Linsenelementen 260 und 262 angeordnet werden. Wenn zwei solche Systeme verwendet werden, so können die Signale der Ausgangsverstärker der Systeme in einem Schaltkreis gemäß F i g. 8 aufsummiert werden, wobei der Ausgangsverstärker 132 gemäß F i g. 6 dargestellt ist und ein zusätzlieher Ausgangsverstärker 132' das Ausgangssignal eines weiteren zusätzlichen Schaltkreises ausgibt. Die Ausgangssignale dieser beiden Verstärker, welche auf Leitungen 134 und 134' auftreten, werden über zwei Widerstände 400 und 401 einem Schaltungspunkt 402 zugeis führt, der über eine Leitung 405 an einen Summierverstärker 407 angeschlossen ist. Der Verstärker 407 kann durch einen Operationsverstärker vorgegeben sein, dessen Ausgang über einen Widerstand 412 mit dem Eingang¹

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Das summierte Ausgangssignal auf einer Leitung 410 wird sodann der Spule 136 in F i g. 6 zugeführt, wobei die weitere Operation unbeeinflußt bleibt. Durch Summierung der Ausgangssignale zweier getrennter Schaltkreise in der im Zusammenhang mit F i g. 8 beschriebenen Weise wird die Wahrscheinlichkeit, daß die Detektoren in beiden Fällen in ungünstiger Weise einen Spitzenwert des Lichtverteilungsmusters zwischen sich einschließen, stark vermindert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 det, daß durch Bewegung der Nöckenfläche (230, " Patentansprüche: 232) Meß- und Aufnahmeobjektive durch das erste Glied in eine Richtung bewegt werden, in der näher-

1. Automatische Fokussiereinrichtung für ein opti- liegende Objektive scharf abgebildet werden, und sches System mit einem Aufnahmeobjektiv, mit lin- 5 daß bei einer Anzeige der Erreichung der fokussiesenelementen, die in einer zu der Bildebene des Auf- renden Stellung durch das resultierende Ausgangssinahmeobjektivs konjugierten Bildebene angeordnet gnal das Stoppglied (136, 282) eine weitere Bewesind, mit paarweise hinter den Linsenelementen an- gung des ersten Gliedes (202—210) verhindert
geordneten Strahlungsdetektoren und mit einer Si- 7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet gnalempfangseinrichtung, die auf Grund der von den 10 durch eine Zuordnung zu einer Kamera, deren Aus-Strahlungsdetektoren empfangenen Ausgangssigna- löser zunächst mittels seiner Nockenfläche (230,232) Ie ein resultierendes Ausgangssignal erzeugt, wel- die automatische Fokussierung in Gang setzt, und ches die Richtung anzeigt, in welche das Aufnahme- dann, nachdem das Aufnahmeobjektiv (201) die foobjektiv verschoben werden muß, um ein fokussier- kussierende Stellung erreicht hat, den Kameravertes Bild in der Bildebene zu erzeugen, gekenn- 15 Schluß(315)auslöst

zeichnetdurch 8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennein Meßobjektiv (200), welches zusammen mit dem zeichnet, daß die Antriebseinrichtung (202—235) ei-Aufnahmeobjektiv (201) mittels einer Antriebsein- ne Obersetzung aufweist, so daß das Meßobjektiv richtung (136, 202—235, 282) auf einer Achse ver- gegenüber dem Aufnahmeobjektiv um einen unterschiebbar ίίώ, die parallel zu der Strahlenachse des 20 schiedlichen Betrag bewegt wird, wenn die Brenn-Äiifnah.T.ecbjeklivs verläuft; und weiten der beider. Objektive unterschiedlich sind,
zwei Linsenelemente (262,264) in der Nähe der Bild- 9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der ebene des Meßobjektivs (200) zur Erzeugung erster folgenden, dadurch gekennzeichnet daß die Strah- und zweiter Bilder der Austrittspupille des Meßob- lungsdetektoren (ßu b\; ai, bi) aus Fotodioden bestejektvis auf zwei hinter den Linsenelementen ange- 25 hen.
ordneten Strahlungsdetektorpaaren (ai, b\; 22, 62).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Signalempfangseinrichtung loga-

rithmierende Schaltungsmitlel (34, 44; 54, 64) aufweist, um die Ausgangssignale der beiden Strah- 30 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Emlungsdetektorpaare (ai, b·; a₂, 62) in logarithmische fernungsmeßeinrichtung nach dem Gattungsbegriff des Signale umzuwandeln und Intensitätsänderungen Anspruches 1. In der älteren DE-OS 29 22 080 ist eine der von dem Objekt empfangenen Strahlung zu Entfernungsmeßeinrichtung dargestellt und beschriekompensieren. ben, die bei einer Messung durch das Objektiv einer

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 35 Kamera verwendet und für die Positionierung des Obzeichnet, daß das resultierende Ausgangssignal der jektivs herangezogen werden kann. Die bekannte Ein-Signalempfangseinrichtung dem Differenzwert zwi- richtung verwendet mehrere kleine Detektoren, wie sehen dem Logarithmus des ersten Signals (log a{) beispielsweise ladungsgekoppelte Einrichtungen (CCD) weniger dem Logarithmus des vierten Signals (log oder ladungsinjizierende Einrjchtun£-<sn (Cl D), die in ei- bi) und dem Logarithmus des zweiten Signals (log 40 nem bestimmten Muster angeordnet sind und Strahlung ai) weniger dem Logarithmus des dritten Signals von der betrachteten Szene empfangen. Die Detektoren (log b\) entspricht sind paarweise angeordnet, wobei jedes Detektorpaar

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet hinter einer kleinen Linse angeordnet: ist, so daß jedes dadurch, daß die Antriebseinrichtung (136, Paar ein Bild der Austrittspupille des Objektivs emp-202—235, 282) das resultierende Signal der Signal- 45 fängt Einer der Detektoren in jedem Paar empfängt empfangseinrichtung zugeführt erhält und das Auf- jedoch in erster Linie Strahlung von einer ersten Teilnahmeobjektiv (201) sowie das Meßobjektiv (200) in Pupille des Objektivs, während der andere Detektor Richtung auf die Bildebene (320) bzw. die Linsenele- innerhalb des Paares in erster Linie Strahlung von einer mente (262,264) antreibt. hiervon unterschiedlichen, anderen Teil-Pupille des Ob-

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- su jektivs empfängt. Infolgedessen werden zwei ähnliche zeichnet, daß die Antriebseinrichtung ein erstes mit Kurven gebildet, die das Strahlungsverteilungsmuster dem Aufnahme- und Meßobjektiv (200,201) verbun- der betrachteten Szene vorgeben. In einer richtig fokusdenes Glied (202, 205) und einen Kurvenabtaster sierenden Lage der Objektivlinse stimmen die beiden (212) aufweist; Kurven überein und bei einer Bewegung des aufgenomdaß eine mit dem Abtaster (212) zusammenwirkende 55 menen Objektes in bezug auf die Kamera bewegen sich bewegliche Nockenfläche (230, 232) zum Antrieb die beiden Kurven aus der übereinstimmenden Lage, des ersten Gliedes (202,205) vorgesehen ist; und wodurch ein Zustand fehlender Scharfeinstellung angedaß in der Nachbarschaft des ersten Gliedes (202, zeigt wird. Die beiden Kurven bewegen sich in Bezug 205) ein Stoppglied (136, 282) angeordnet ist, dem aufeinander in einer ersten Richtung, wenn sich das Obdas resultierende Ausgangssignal zugeführt wird eo jekt gegenüber der gewünschten Scharfeinstellung nä- und das das erste Glied anhält, wenn sich Meß- und her an die Kamera heranbewegt, und sie bewegen sich Aufnahmeobjektive (200, 201) in der Nähe der fo- in einer entgegengesetzten Richtung in Bezug aufeinankussierenden Stellung befindet. der, wenn sich das Objekt in bezug auf die gewünschte

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- Scharfeinstellung weiter von der Kamera wegbewegt, zeichnet, daß das erste Glied (202, 205) vor Beginn es Durch Feststellung der relativen Bewegungsrichtung der Fokussierung so positioniert ist, daß das Aufnah- der beiden Kurven ist es möglich, die Richtung festzumeobjektiv (201) das Bild eines Objektes mit unend- stellen, in der die Objektivlinse zu bewegen ist, um die licher Entfernung scharf in der Bildebene (320) abbil- gewünschte Scharfeinstellung zu erzielen.