DE3844972C2 - Kamera mit einer Scharfeinstell-Erfassungsvorrichtung - Google Patents
Kamera mit einer Scharfeinstell-ErfassungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kamera mit einer Scharfeinstell-
Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Scharfeinstellung ei
nes Objektivs in einer von mehreren Zonen einer der Bildebene
äquivalenten Ebene.
Es ist bereits eine
fotografische Kamera mit optischem
Scharfeinstellsystem bekannt, bei der eine Einrichtung zum automatischen Erfassen der
Scharfeinstellung verwendet wird, die die Scharfeinstellung
eines mittleren Bereichs des Sucherbildes bestimmt. Fig. 1 zeigt schematisch das
optische System einer solchen Einrichtung, die beispielsweise
zu einer einäugigen Spiegelreflexkamera mit automatischer
Scharfeinstellung gehört. In Fig. 1 sind ein fotografisches
Objektiv 1, ein aufzunehmendes Objekt 2, eine Blickfeldmaske
3, eine Kondensorlinse 4, eine Blendenmaske 5, eine Separa
torlinse 6, 7 als optisches Bildteilungselement und ein CCD-
Element als Bildempfangselement dar
gestellt. Die Bildfeldmaske 3, die Kondensorlinse 4, die
Blendenmaske 5, die Separatorlinsen 6 und 7 und das CCD-Ele
ment 8 sind als eine Einheit integriert und bilden ein opti
sches System 9 zum automatischen Erfassen der Fokussie
rung.
In diesem System 9 ist die Blickfeldmaske 3 nahe einer äqui
valenten Filmebene 10 angeordnet. Diese äquivalente Filmebene
10 befindet sich in einer zu dem durch das Objektiv 1 aufzu
nehmenden Objekt 2 optisch konjugierten Position. Ein scharf
fokussiertes Bild 11 des Objekts 2 wird auf der äquivalenten
Filmebene 10 erzeugt, wenn das Objektiv 1 scharfeingestellt
ist. Die Kondensorlinse 4 und die Blendenmaske 5 beseitigen
Randlicht, welches das Objektiv 1 rechts und links passiert.
Die Separatorlinsen 6 und 7 befinden sich in einer zum Objek
tiv 1 über die Kondensorlinse 4 optisch konjugierten Positi
on.
Die Separatorlinsen 6 und 7 befinden sich, wie Fig. 2 zeigt,
horizontal nebeneinander. Ferner stehen sie imaginären Öff
nungsbereichen 14 und 15 einer Austrittspupille 13 des Objek
tivs 1 gegenüber und "blicken" dabei durch eine Zone 12, die
in noch zu beschreibender Weise zur Mittelzone eines Suchers
optisch konjugiert liegt. Die Separatorlinsen 6 und 7 nehmen
ein Strahlenbündel auf, das durch die Öffnungsbereiche 14 und
15 hindurchtritt. Das auf der äquivalenten Filmebene 10 er
zeugte Bild 11 wird in Form zweier Bilder 11' auf zwei Berei
chen des CCD-Elements 8 abgebildet.
Der Abstand zwischen den beiden Bildern 11', der sich bei
Scharfeinstellung ergibt (siehe Fig. 3a) ist in Fig. 4 mit
1o bezeichnet. Wenn das Objektiv 1 vor
der äquivalenten Filmebene 10 fokussiert ist,
wie es in Fig. 3b dargestellt ist, so ist der Ab
stand zwischen den Bildern 11' kurz, so daß auch der Ab
stand zwischen zwei entsprechenden Signalen S kürzer als der
Abstand 1 o ist. Wenn sich andererseits das Objektiv 1
hinter der äquivalenten Filmebene 10 fokussiert ist,
wie es Fig. 3c zeigt, so ist der
Abstand zwischen den Bildern 11' länger, so daß der Ab
stand zwischen entsprechenden Signalen S länger als der Ab
stand 1 o ist. Da der Abstand zwischen den Bildern 11'
sich proportional einer Fehleinstellung des Objektivs 1 än
dert, wird bei der bekannten Einrichtung zum Erfassen der
Fokussierung in einer einäugigen Spiegelreflexkamera der Ab
stand zwischen den Bildern auf dem CCD-Element 8 ausgewertet,
und die entsprechenden Signale werden arithmetisch verarbei
tet. Daraufhin wird das Objektiv 1 abhängig von der Scharf
einstellrichtung und dem Fehleinstellungsbetrag des Objektivs
1 zur richtigen Scharfeinstellungsposition hin bewegt. Bei dem in Fig.
5 gezeigten Beispiel wird die optische Scharfeinstellung über
das Sucherbild vorgenommen, wobei ein aufzunehmendes Objekt 2
der mittleren Zone 17 des Suchers 16 zugeordnet wird. Das
Objektiv 1 wird dabei automatisch scharfeingestellt. Wenn
dann die Aufnahme durchgeführt wird, so ergibt sich ein gut
fokussiertes Bild.
Da bei dieser bekannten Einrichtung in einer einäugigen Spie
gelreflexkamera die Scharfeinstellzone 17 in der Mitte des
Sucherbildes 16 angeordnet ist, wird ein aufzunehmendes Ob
jekt 2, auf das scharfeingestellt wurde, in der Mitte einer
Fotografie erscheinen, wenn nicht besondere Maßnahmen zum Um
gehen dieser Voraussetzung getroffen sind. Es gibt jedoch
Fälle, in denen ein Objekt 2 vorzugsweise im Randbereich ei
ner Fotografie und nicht in deren Mitte erscheinen soll.
Hierzu ist bei bekannten einäugigen Spiegelreflexkameras ein
Speichermechanismus zum Halten der Scharfeinstellung vorgese
hen. Das aufzunehmende Objekt 2 wird dabei zunächst in die
Mitte des Suchers 16 gebracht, um die automatische Entfer
nungseinstellung durchzuführen. In diesem Zustand wird die
Einstellung gehalten. Wenn dann eine Aufnahme mit einer Bild
verteilung entsprechend Fig. 6 gewünscht ist, so kann sie
leicht vorgenommen werden, und das Objekt 2 befindet sich
dann im Randbereich des Bildes.
Hierbei muß aber das Objekt 2 zunächst in der Mitte des Su
chers 16 erscheinen. Dann muß das Objektiv 1 scharfeinge
stellt werden. Diese Einstellung muß dann gehalten werden, um
das Objektiv 1 zu fixieren. Danach wird dann die Bildvertei
lung neu vorgenommen. Erst dann kann die Aufnahme gemacht
werden. Es ist also ein erheblicher Zeit- und Arbeitsaufwand
erforderlich, bevor die Kamera zur Aufnahme bereit ist.
Aus der US 4 574 314 ist eine Studiokamera für Fernsehstu
dios bekannt, deren Objektiv mit Hilfe einer Scharfeinstell-
Erfassungsvorrichtung eingestellt werden kann. Damit unter
schiedliche Bereiche des von der Studiokamera erfaßten Bildes
scharfeingestellt werden können, ist in der Studiokamera eine
Einrichtung vorgesehen, mit der die Blickrichtung des Kamera
mannes im Sucher der Studiokamera erfaßt und entsprechend der
erfaßten Blickrichtung eine von mehreren Bildzonen zum
Scharfeinstellen ausgewählt werden kann. Sobald die
scharfeinzustellende Bildzone ausgewählt ist, wird die
Scharfeinstell-Erfassungsvorrichtung parallel zur Bildebene
entlang zweier rechtwinklig zueinander verlaufender Führungen
verstellt, damit sie die ausgewählte Bildzone zum Bestimmen
der Scharfeinstellung erfaßt.
Hierbei muß die Scharfeinstell-Erfassungsvorrichtung zum Er
fassen verschiedener Zonen hin und her bewegt werden. Zu die
sem Zweck müssen in der Kamera Führungen vorgesehen sein,
entlang denen die Scharfeinstell-Erfassungsvorrichtung ver
stellt wird. Diese Führungen müssen sehr präzise gefertigt
und zur zu erfassenden Bildebene exakt parallel ausgerichtet
sein, damit eine gleichbleibend hohe Auswertegenauigkeit der
Scharfeinstell-Erfassungsvorrichtung über die gesamte Bild
ebene gewährleistet ist. Darüber hinaus muß in der Kamera ei
ne Steuerung und eine Antriebsvorrichtung vorgesehen sein,
mit denen die Scharfeinstell-Erfassungsvorrichtung jeweils zu
der ausgewählten Bildzone bewegt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kamera anzuge
ben, bei der mit geringem Aufwand die Scharfeinstellung in
einer von mehreren Zonen erfaßt werden kann, wobei für jede
Zone eine gleichbleibend hohe Auswertegenauigkeit sicherge
stellt ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Bei der Erfindung wird die Blickrichtung des Auges des Benut
zers erfaßt und entsprechend der erfaßten Blickrichtung die
Zone des Sucherbildes ausgewählt, die der Benutzer betrachtet
hat. Anschließend erfaßt die Scharfeinstell-Erfassungsvor
richtung die Fokussierung des Objektivs in der ausgewählten
Zone und stellt das Objektiv abhängig von dem Ausgangssignal
der Scharfeinstell-Erfassungsvorrichtung scharf.
Die Erfindung wird im folgenden anhand
der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten
Einrichtung zum Erfassen der Fokussierung,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der in Fig. 1
gezeigten Einrichtung schematisch,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der verschiedenen
möglichen Einstellungen eines Objektivs,
Fig. 4 die Ausgangssignale eines CCD-Elements entspre
chend den Einstellungen nach Fig. 3,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Sucherbildes
für eine Einrichtung bekannter Art,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Sucherbildes
zur Erläuterung der Aufnahmetechnik bisheriger
Art bei einem Objekt im Randbereich des Bildes,
Fig. 7 bis 10 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines
Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
Fig. 11 bis 20 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines
optischen Systems zum Erkennen der Blickrichtung
des Auges in Verbindung mit einer Einrichtung
zum automatischen Erfassen der Fokussierung
in einer einäugigen Spiegelreflexkamera.
In Fig. 7 bis 10 ist ein Ausführungsbeispiel einer
Einrichtung zum automatischen Erfassen der Fokussierung für
eine einäugige Spiegelreflexkamera dargestellt. Fig. 7 zeigt
schematisch das optische System dieser Einrichtung. Solche
Elemente, die den Elementen der bereits bekannten Einrichtung
entsprechen, haben dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1, 2
und 3. Es ist ferner eine Austrittspupille 13 des Objektivs 1
durchgezogen dargestellt, die einer Betrachtung durch eine Zo
ne 12 eines automatischen optischen Fokussystems 9 entspricht,
das im folgenden auch als Autofokussystem bezeichnet wird. Die
Austrittspupille 13 hat eine Kreisform, wie es auch Fig. 9
zeigt. Die Öffnungsbereiche 14 und 15 haben elliptische Form,
betrachtet durch die Separatorlinsen 6 und 7.
Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ist das Autofokussystem
9 auf seinen beiden Seiten noch mit optischen Autofokus-Rand
systemen 18 und 19 versehen, die dazu dienen, einen optischen
Bereich entsprechend dem Randbereich des Bildes auszuwerten.
Das Autofokussystem 18 besteht im wesentlichen aus zwei
Separatorlinsen 20 und 21 als optische Teilungselemente und
einem CCD-Element 22. Das andere Autofokussystem 19 besteht
im wesentlichen aus zwei Separatorlinsen 23 und 24 als op
tische Teilungselemente und einem CCD-Element 25.
Ein auf dem Kameragehäuse montierter Sucher 16, wie er in
Fig. 8 gezeigt ist, hat auf den beiden Seiten einer Mittel
zone 17 Randzonen 26 und 27, die den Autofokus-Randsystemen
18 und 19 entsprechen. Die Randzonen 26 und 27 liegen optisch
konjugiert zu den Zonen 28 und 29 der Autofokussysteme 18 und
19.
Fig. 7 zeigt, daß die Separatorlinsen 20 und 21 und die
Separatorlinsen 23 und 24 in vertikaler Richtung nebeneinander
liegen. Die Separatorlinsen 20, 21, 23 und 224 sind über eine
Kondensorlinse 4, die in Fig. 7 nicht dargestellt ist, op
tisch konjugiert zur Austrittspupille 13 des Objektivs 1 an
geordnet und sehen Öffnungsbereiche 30 und 31 durch die Zonen
28 und 29 in vertikaler Ausrichtung der Austrittspupille 13.
Dabei sind die Separatorlinsen 23 und 24 aus folgenden Gründen
vertikal übereinander geordnet. Ein Strahlenbündel, das durch
das Objektiv 1 auf die Zonen 28 und 29 fällt, wird zu einem
schrägen Strahlenbündel. Die Austrittspupille 13 des Objek
tivs 1 hat bei Betrachtung durch die Zonen 28 und 29 eine ab
geflachte Form, wie sie Fig. 10 zeigt, infolge der Vignettie
rung. Wenn die Öffnungsbereiche 30 und 31 horizontal neben
einander liegen würden, so wäre die Grundlinie zwischen den
Separatorlinsen 20 und 21 (Separatorlinsen 23 und 24) nicht
ausreichend lang. Das Ergebnis wäre eine schlechte Linsen
leistung und eine schlechte Auswertegenauigkeit des Objektab
standes.
In Fig. 7 ist mit ℓ die optische Achse des Objektivs 1 be
zeichnet. Ferner sind die zentrale optische Achse ℓ1 des
Autofokussystems 18 und die entsprechende optische Achse ℓ2
des Autofokussystems 19 dargestellt. Diese Achsen ℓ1 und ℓ2
schneiden sich in der Mitte O1 der Austrittspupille 13. Es
sind außerdem die optische Achse ℓ11 der Separatorlinse 20,
die optische Achse ℓ12 der Separatorlinse 21, die optische
Achse ℓ21 der Separatorlinse 23 und die optische Achse ℓ22
der Separatorlinse 24 dargestellt. Die optischen Achsen
ℓ11 und ℓ21 schneiden sich in der Mitte O2 des Öffnungsbe
reichs 31, während sich die optischen Achsen ℓ12 und ℓ22 in
der Mitte O3 des Öffnungsbereichs 30 schneiden.
Dadurch sind die Randzonen 26 und 27 zu beiden Seiten der
Mittelzone 17 des Suchers 16 angeordnet, und die Autofokus-
Randsysteme 18 und 19 sind entsprechend den Randzonen 26 und
27 angeordnet. Wenn die CCD-Elemente 8, 22 und 25 entsprechend
den Zonen 17, 26 und 27 (Fig. 8), die ausgewählt werden können,
angesteuert werden, so kann der Abstand zum Objekt 2 automa
tisch mit den Autofokussystemen 9, 18 und 19 entsprechend der
Auswahl einer der Zonen 17, 26 und 27 festgestellt werden.
Hierbei werden die Zonen 17, 26 und 27 automa
tisch gewählt. Die Auswahl der Zonen erfolgt über eine Einrichtung
zur Blickrichtungserfassung, die nachfolgend anhand der Fig. 11
bis 20 beschrieben wird.
Ein Verfahren
zum Erkennen der Blickrichtung ist beispielsweise durch die
Druckschrift "Psychological Physic of Vision" von Mitsuo
Ikeda bekannt. Wenn dieses Verfahren auf eine Kamera angewen
det wird, muß nur die Richtung des Auges des Benutzers fest
gestellt werden. Dies bedeutet, daß die Parallelbewegung des
Auges relativ zum Sucher einer Kamera nicht festgestellt wer
den sollte. Dafür bestehen die folgenden Gründe. Wenn die
Parallelbewegung des Auges zusammen mit der Augenrichtung
festgestellt wird, so überlagern sich die Informationen über
die Augenrichtung und den Richtungswinkel. Deshalb ist es
schwierig, in der Kamera zu erkennen, welche Zone der Benut
zer betrachtet. Wird ein optisches System zur Auswertung der
Blickrichtung verwendet, mit dem auch die Parallelbewegung
ausgewertet werden kann, so ist der relative Abstand zwischen
der optischen Achse des Suchers der Kamera und dem Drehzen
trum eines Augapfels konstant zu halten. Im Hinblick darauf,
daß allgemein Handkameras verwendet werden, ist dies jedoch
unmöglich, da das Auge gegenüber dem Sucher in seitlicher
Richtung immer eine Relativbewegung erfährt.
Zur Blickrichtungserkennung geht man davon aus,
daß beim Einfall eines parallelen Strahlenbün
dels P parallel zur optischen Achse lx auf einen konvexen
Spiegel 230 gemäß Fig. 11 ein Bild der Lichtquelle mit op
tisch unendlichem Abstand als Lichtpunkt im Mittelpunkt Q
zwischen dem Krümmungsmittelpunkt R des Spiegels 230 und ei
nem Schnittpunkt K erzeugt wird, wo die optische Achse lx
die Spiegelfläche schneidet. Wenn das parallele Strahlenbün
del parallel zur optischen Achse lx auf die Hornhaut 232 ei
nes menschlichen Auges 231 fällt, wie Fig. 12 zeigt, so wird
das Bild der Lichtquelle in optisch unendlichem Abstand
gleichfalls als Lichtpunkt am Mittelpunkt Q zwischen dem
Krümmungsmittelpunkt R der Hornhaut 232 und dem Scheitel
punkt K' der Hornhaut erzeugt. Dieser Lichtpunkt wird im
folgenden als erstes Purkinje-Bild PI bezeichnet. In Fig. 12
sind die Pupille 233, die Pupillenmitte 234 und das Drehzentrum S
des Augapfels angedeutet.
Wenn die optische Achse lx des Strahlenbündels P, das auf die
Hornhaut 232 fällt, mit der Augenrichtung l'x zusammenfällt,
so sind die Pupillenmitte 234, das erste Purkinje-Bild PI,
der Krümmungsmittelpunkt R der Hornhaut 232 und das Dreh
zentrum S des Augapfels auf der optischen Achse lx angeordnet.
Von der Kamera aus gesehen ist es unmöglich, das Drehzentrum S
des Augapfels auf der optischen Achse lx des Suchers anzu
nehmen. Es sei jedoch angenommen, daß das Drehzentrum S des
Augapfels auf der optischen Achse lx liegt und daß der Aug
apfel seitlich um das Drehzentrum S herum gedreht wird. Dann
ergibt sich, wie Fig. 13 zeigt, ein relativer Abstand zwi
schen der Pupillenmitte 234 und dem ersten Purkinje-Bild PI.
Nimmt man ferner an, daß das Auge um einen Winkel θ gegen
über der optischen Achse lx gedreht wird und daß die Länge
der Lotrechten, die von der Pupillenmitte 234 zu dem Licht
strahl verläuft, der senkrecht auf die Hornhaut 232 trifft,
mit d bezeichnet wird, so ergibt sich die folgende Beziehung:
d = k1.sinθ (1)
Dabei ist k1 der Abstand von der Pupillenmitte 234 zum Krüm
mungsmittelpunkt R der Hornhaut 232.
Der Abstand k1 ist etwa 4,5 mm. Mit H ist ein Schnittpunkt
der zuvor genannten Lotrechten von der Pupillenmitte 234 zu
dem Lichtstrahl P' bezeichnet, der senkrecht auf die Horn
haut trifft.
Wie aus der vorstehenden Beziehung (1) hervorgeht, kann man
den Drehwinkel θ ermitteln, wenn der Abstand k1 bekannt ist
und die Länge d ermittelt wurde.
Im Hinblick darauf, daß der Schnittpunkt H und das erste
Purkinje-Bild PI auf dem Lichtstrahl P' liegen, wird das
parallele Strahlenbündel P auf die Hornhaut 232 gerichtet,
und wenn der Lichtstrahl P" an der Hornhaut 232 reflektiert
und in Richtung parallel zum einfallenden Strahlenbündel fest
gestellt wird und wenn ferner die Beziehung zwischen der Pu
pillenmitte 234 und dem ersten Purkinje-Bild PI gefunden ist,
so kann der Drehwinkel θ des Auges bestimmt werden.
Deshalb wird das parallele Strahlenbündel P auf das Auge ge
richtet. Wenn dann der Umfang 234' der Pupille als Silhouette
in dem Licht erscheint, das am Augenhintergrund reflektiert
wird, und zusammen mit dem ersten Purkinje-Bild PI auf einer
lichtempfindlichen Anordnung, beispielsweise auf einem licht
empfindlichen Festkörperelement in der in Fig. 14A und 14B
gezeigten Weise abgebildet wird, so hat das daraus erhaltene
Ausgangssignal eine Spitze an der Stelle, die dem ersten
Purkinje-Bild auf dem Element entspricht. Der Lichtanteil,
der am Augenhintergrund reflektiert wird, führt zu einem
trapezförmigen Verlauf des Signals. Deshalb ergeben sich die
Koordinaten i1, i2 entsprechend den Umfangsstellen 234' der
Pupille durch einen Teilpegelwert SL1. Dann ergeben sich die
Koordinaten PI1, PI2 entsprechend dem ersten Purkinje-Bild PI
durch einen Teilpegelwert SL2. Eine Differenz d' = PI' - i'
zwischen der Koordinaten i' und PI' ent
sprechend der Pupillenmitte 234 wird aus den folgenden Be
ziehungen (2) und (3) berechnet. Wenn die Leistung des aus
wertenden optischen Systems dabei m ist, so kann der Abstand d
aus der folgenden Beziehung (4) gefunden werden.
i' = (i1 + i2)/2 (2)
PI' = (PI1 + PI2)/2 (3)
d = d'/m (4)
Wird ein solches optisches System zum Feststellen der Blick
richtung verwendet, so kann automatisch diejenige Zone aus
mehreren Zonen des Sucherbildes gefunden werden, die mit dem
Auge betrachtet wird.
Bei der vorstehenden Beschreibung des Prinzips wird die Mitte
einer jeden Koordinate arithmetisch ermittelt. Im Hinblick
auf die Stärke des einfallenden Lichtes kann sie aber auch
durch Mittelwertbildung ermittelt werden.
Ein Ausführungsbeispiel eines optischen Systems zum Erkennen
der Blickrichtung, das in Verbindung mit der zuvor beschriebenen Einrichtung
zum automatischen Erfassen der Fokussierung in einer ein
äugigen Spiegelreflexkamera einsetzbar ist, wird im folgen
den erläutert.
In Fig. 16 sind das Pentaprisma 240 einer Kamera, ein
Schnellschwenkspiegel 241, eine Fokussierungsplatte 242, eine
Kondensorlinse 243, ein Okular 244, ein Be
nutzerauge 245 und die optische Achse lx des optischen Su
chersystems dargestellt. Bei diesem Beispiel besteht das
Okular 244 aus zwei Linsen A und B.
Die Kamera enthält ein optisches Auswertesystem 246 zum Er
kennen der Blickrichtung des Auges auf der ihm abgewandten
Seite des Okulars 244, wobei das Pentaprisma 240
zwischen beiden angeordnet ist. In Fig. 16 ist nur das Ge
häuse 247 dieses Auswertesystems 246 dargestellt.
Das Auswertesystem 246, das ausführlicher in Fig. 17 und 18
gezeigt ist, enthält eine Infrarotlichtquelle 248, beispiels
weise eine Infrarot-Leuchtdiode. Das Infrarotlicht wird auf
das Auge 245 als paralleles Strahlenbündel über einen halb
durchlässigen Spiegel 249, eine Verkleinerungslinse 250, ein
Kompensationsprisma 251, das Pentaprisma 240 und das
Okular 244 projiziert. Dadurch wird das erste Purkinje-
Bild PI durch Reflexion an der Hornhaut 232 erzeugt. Bei die
sem Beispiel wird Infrarotlicht verwendet, weil der Benutzer
durch die Beleuchtung des optischen Auswertesystems 246 nicht
geblendet werden soll. Ähnlich wird die Verkleinerungslinse
250 verwendet, weil die Länge des optischen Weges des Aus
wertesystems 246 möglichst kurz sein soll, damit das System
kompakt in der Kamera untergebracht werden kann. Da nur das
parallel zur optischen Achse lx reflektierte Infrarotlicht
genutzt wird, kann die am Auge 245 reflektierte Lichtmenge
als gering vorausgesetzt werden, und das reflektierte Licht
wird in einem möglichst kleinen Bereich der lichtempfangenden
Fläche der lichtempfindlichen Anordnung in noch zu beschrei
bender Weise abgebildet, wodurch deren Empfindlichkeit
er
höht wird.
Aus dem an der Hornhaut 232 des Auges 245 reflektierten Licht
wird das parallel zu dem einfallenden Strahlenbündel verlau
fende Strahlenbündel dem halbdurchlässigen Spiegel 249 über
das Okular 244, das Pentaprisma 240, das Kompen
sationsprisma 251 und die Verkleinerungslinse 250 zugeführt
und dann über den halbdurchlässigen Spiegel 249 einer Abbil
dungslinse 252 zugeführt, so daß es auf einer zweidimensionalen
lichtempfindlichen Anordnung 253, beispielsweise einem
CCD-Element, abgebildet wird. Die Abbildungslinse 252 ist ge
mäß Fig. 19 mit einer Maske 254 versehen. Diese hat eine
Öffnung 255. Die Öffnungsmitte ist in dem Krümmungsmittel
punkt Y der Abbildungslinse 252 angeordnet. Der Durchmesser
der Öffnung 255 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel ca.
0,2 mm.
Das Auge 245 des Benutzers wird normalerweise auf einen Augen
punkt gebracht. Das auf der lichtempfindlichen Anordnung 253 abge
bildete Bild und die Pupille des Auges 245 befinden sich,
wie Fig. 20, zeigt in optisch konjugierter Lage über das
Okular 244, die Verkleinerungslinse 250 und die Ab
bildungslinse 252. Auf der lichtempfindlichen Anordnung 253 wird
der Umfang 234' der Pupille als Silhouette zusammen mit dem
ersten Purkinje-Bild PI durch das an dem Augenhintergrund re
flektierte Licht abgebildet. Dann wird das Signal der
lichtempfindlichen Anordnung 253, wie Fig. 18 zeigt, mit dem
Verstärker 256 verstärkt, dann mit einem Analog-Digital-Um
setzer 257 in ein digitales Signal umgesetzt und danach vor
übergehend in einem Speicher 259 eines Mikrocomputers 258 ge
speichert. Der Speicher 259 enthält den Abstand k1 als In
formation. Diese Information und die Information aus dem
Signal der lichtempfindlichen Anordnung werden einer arithme
tischen Schaltung 260 zugeführt und dann unter Zugrundelegung
der Beziehungen (1) bis (4) verarbeitet, um den Drehwinkel θ
zu ermitteln. Danach wird ein Signal aus dem ermittelten Dreh
winkel θ einem Treiberverstärker 261 zugeführt, das angibt,
welche Zone ausgewählt wurde. Wenn das CCD-Element des Auto
fokussystems, welches dieser ausgewählten Zone entspricht,
mit dem Treiberverstärker 261 angesteuert wird, so kann auto
matisch für das in der ausgewählten Zone vorhandene Objekt die
Entfernung ermittelt werden.
Wenn der Abstand (die Bildhöhe) in der Darstellung gemäß
Fig. 15 von der Mitte Ox des Sucherbildfeldes (der Mitte einer
Fokussierungsplatte) bis zu den Mitten Oy und Oz der Zonen
rechts und links mit y bezeichnet wird und wenn die Brenn
weite des Okulars 244 des Suchers f ist, so er
gibt sich folgende Beziehung:
y = f.tanθ (5)
Wenn in diese Beziehung (5) die Formel (1) eingesetzt wird,
so ergibt sich:
y = f.d/(k2.cosθ) (6)
Dies bedeutet, daß y dem Ausdruck d/(k2.cosθ) proportional
ist. Auch wenn also die Verzerrung eines auf der licht
empfindlichen Anordnung 253 erzeugten Bildes beseitigt wird,
so kann der Wert y nicht linear aus dem Wert d gefunden wer
den, d. h. es ist eine Nichtlinearität vorhanden.
Bei einer Kamera mit 35 mm Brennweite kann die Bildhöhe y
mehrerer Zonen im Hinblick auf Vignettierung usw. höchstens
6 mm bis 9 mm betragen.
Für dieses Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß das op
tische Auswertesystem 246 zum Erkennen der Blickrichtung das Bild der
Pupille, das die Nichtlinearität enthält, zu der lichtempfindlichen
Anordnung 253 überträgt, das hinter dem Auswertesystem 246 angeordnet
ist, und daß das Bild dabei nicht verändert wird. Ferner sei
die Länge d, die von der lichtempfindlichen Anordnung 253 festgestellt
wird, proportional der Bildhöhe y. Sie wird dann lediglich in
der längeren Seite mit 0,7% bis 1,6% der tatsächlichen
Länge d ausgewertet. Deshalb beeinträchtigt dies die Auswahl
der Zone praktisch nicht. Im Hinblick darauf, daß die Genauig
keit des Systems zum Erkennen der Blickrichtung aber zu ver
bessern ist, sollte die Nichtlinearität vorzugsweise nicht
vorhanden sein. In diesem Falle kann sie durch den Mikro
computer korrigiert werden. Wenn jedoch die Verzerrung im op
tischen System selbst verursacht wird, so wird die Messung ungenau.
Es ist deshalb eine Minimalanforderung, daß die durch
das optische System eingeführte Verzerrung zu eliminieren ist.
Um die sphärische Aberration der Verkleinerungslinse 250 ge
ring zu halten, hat die Ebene 250a nahe dem Okular
244 eine asphärische Form, und der Brennpunkt der Ver
kleinerungslinse 250 liegt in dem Krümmungsmittelpunkt Y der
Abbildungslinse 252. Dadurch liegt dann die Öffnung 255 in
dem Krümmungsmittelpunkt Y der Abbildungslinse 252. Man er
hält dadurch ein verzerrungsfreies optisches System, das sich
sehr gut zum Erkennen der Blickrichtung eignet.
Claims (4)
1. Kamera mit einer Scharfeinstell-Erfassungsvorrichtung (9, 18, 19) zum Erfas
sen der Scharfeinstellung eines Objektivs (1) in einer von mehreren Zonen
(17, 26, 27) einer der Bildebene äquivalenten Ebene (10), mit einer Einrich
tung (247) zur Erfassung der Blickrichtung eines Benutzers, und mit einer
Vorrichtung (261) zum Betätigen der Scharfeinstell-Erfassungsvorrichtung (9,
18, 19) entsprechend der durch die erfaßte Blickrichtung ausgewählten Zone
(17, 26, 27), dadurch gekennzeichnet, daß die Scharfeinstell-Erfassungsvor
richtung für jede Zone (17, 26, 27) eine Scharfeinstell-Erfassungseinheit (9,
18, 19) hat, und daß zum Erfassen der Scharfeinstellung des Objektivs (1)
die der ausgewählten Zone (17, 26, 27) zugeordnete Scharfeinstell-Erfas
sungseinheit (9, 18, 19) durch die Betätigungsvorrichtung (261) aktivierbar ist.
2. Kamera nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Objektivantrieb zum
Bewegen des Objektivs (1) in die Scharfeinstellung abhängig vom Ausgangs
signal der aktivierten Scharfeinstell-Erfassungseinheit (9, 18, 19).
3. Kamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Scharf
einstell-Erfassungseinheit (9, 18, 19) einen die jeweils zugeordnete Zone (17,
26, 27) erfassenden, zwei identische Teilbilder erzeugenden Bildteiler (6, 7,
20, 21, 23, 24) und eine dessen Teilbilder erfassende lichtempfindliche An
ordnung (8, 22, 25) hat.
4. Kamera nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein
richtung zur Erfassung der Blickrichtung des Benutzers eine Lichtquelle (248)
mit Lichtstrahlrichtung auf das Auge (245) des Benutzers, mindestens einen
Sensor (253) zum Erfassen der am Auge (245) des Benutzers reflektierten
Lichtstrahlen und eine Einrichtung zum Verarbeiten des Sensor-
Ausgangssignals in ein die Blickrichtung angebendes Signal hat.
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1988
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- 1988-02-04 DE DE3844799A patent/DE3844799C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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