DE4244874C2 - Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung eines optischen Systems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die z. B. aus US-A-45 37 487 bekannt ist.

Bei dieser Vorrichtung wird der Betrag der Fehleinstellung einer Scharfstellinse gemessen und anschließend entsprechend diesem gemessenen Betrag der Betrag und die Richtung der Stellbewegung berechnet, mit der die Scharfstellinse zum Fo­ kussieren verstellt werden muß. Ändert sich die Richtung der Stellbewegung, d. h. wird die Scharfstellinse zur Scharfein­ stellung in die verglichen mit der zuvor abgeschlossenen Scharfeinstellung entgegengesetzte Richtung bewegt, muß zu­ sätzlich zur Fehleinstellung der Totgang des Antriebs kompen­ siert werden. Hierzu wird zu dem aus der Fehleinstellung be­ rechneten Verstellbetrag ein vorgegebener Betrag zur Kompen­ sation des Totgangs addiert und die Scharf­ stellinse diesem Gesamtbetrag entsprechend verstellt. Zum Be­ rechnen des Gesamtbetrages dient eine Korrektureinheit, die den Betrag der Verstellung der Scharfstellinse um den Betrag der Kompensation des Totgangs korrigiert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur automati­ schen Scharfeinstellung bereitzustellen, bei der der Totgang des Antriebs einer Scharfstellinse ohne den zusätzlichen Auf­ wand einer Korrektureinheit kompensiert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung eingangs genannter Art mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuerung die Kompensation des Totgangs unabhängig von dem Antrieb bewirkt, den sie entsprechend dem Betrag der Fehleinstellung vornimmt. Bei der Erfindung wird der Betrag zur Kompensation des Tot­ gangs unmittelbar von der Steuerung eingelesen, die den An­ trieb der Scharfstellinse entsprechend verstellt. Zum Fokus­ sieren wird auch der zuvor von der Rechenvorrichtung berech­ nete, dem Betrag der Fehleinstellung entsprechende Verstell­ betrag der Scharfstellinse von der Steuerung eingelesen. Durch das Trennen der Fokussierbewegung der Scharfstellinse und der Kompensation des Totgangs wird eine zusätzliche Kor­ rektureinheit überflüssig.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 das Blockdiagramm einer einäugigen Spiegelreflexkamera mit einer automa­ tischen Scharfeinstellvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 das Flußdiagramm der Hauptoperation einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Unterbrechungsoperation für einen Referenzzeitgeber,

Fig. 4A und 4B Flußdiagramme eines Scharfeinstell­ vorgangs,

Fig. 5A und 5B Flußdiagramme der Berechnung von Fehleinstellungen und Antriebsimpul­ sen bei automatischer Scharfeinstel­ lung,

Fig. 6A, B und C Flußdiagramme einer Steueroperation für konstante Geschwindigkeit bei au­ tomatischer Scharfeinstellung,

Fig. 7A und 7B Flußdiagramme einer Steueroperation für konstante Geschwindigkeit bei einer Scharfeinstelloperation und

Fig. 8 das Flußdiagramm einer Integrations- Operation für die Scharfeinstellope­ ration.

Fig. 1 zeigt das Blockdiagramm einer einäugigen Spie­ gelreflexkamera mit automatischer Scharfeinstellung, bei der die Erfindung zur Anwendung kommt. Die Kamera hat ein Gehäuse 11 und ein Objektiv 51, das an dem Ge­ häuse 11 lösbar befestigt ist. Ein großer Teil eines durch das Objektiv 51 eintretenden Strahlenbündels wird an einem Hauptspiegel 13 auf ein Pentaprisma 15 reflek­ tiert, das zu einem optischen Suchersystem gehört. Ein Teil des reflektierten Lichts fällt auf ein nicht dar­ gestelltes Lichterfassungselement einer integrierten Lichtmeßschaltung 17. Das durch das Objektiv einfallen­ de Licht wird über einen halbdurchlässigen Spiegelab­ schnitt 14 des Hauptspiegels 13 teilweise auf einen Hilfsspiegel 19 geleitet und nach unten auf eine CCD- Entfernungsmeßeinheit 21 reflektiert.

Das Lichterfassungselement der Lichtmeßschaltung 17 gibt elektrische Signale entsprechend der einfallenden Lichtmenge ab. Diese analogen Signale werden in der Lichtmeßschaltung 17 logarithmisch komprimiert und dann über eine Peripheriesteuerschaltung 23 auf eine Haupt- CPU 35 gegeben und in dieser in digitale Signale umge­ setzt. Die Haupt-CPU 35 berechnet optimale Belichtungs­ faktoren (d. h. Verschlußzeit und/oder Blendenwert) ent­ sprechend der Objekthelligkeit und der Filmempfindlich­ keit, usw. Als Ergebnis dessen wird die Auslöseopera­ tion durchgeführt (d. h. der Verschlußmechanismus 25 und der Blendenmechanismus 27 werden betätigt) entsprechend der optimalen Verschlußzeit und der optimalen Blende, um den Film zu belichten. Beim Auslösen steuert die Peripheriesteuerschaltung 23 einen Spiegelmotor 31 über eine Motortreiberschaltung 29, um die Aufwärts-Abwärts- Bewegung des Hauptspiegels 13 auszuführen. Bei Ende der Belichtung wird ein Filmtransportmotor 33 betätigt, um den Film weiterzubewegen.

Die Entfernungsmeßeinheit 21 arbeitet nach dem Phasen­ differenzverfahren und hat einen Strahlenteiler zum Teilen eines Strahlenbündels (Objektlicht) sowie CCD- Liniensensoren, die die geteilten Lichtstrahlen empfan­ gen und sie integrieren (d. h. fotoelektrische Umsetzung und Sammlung elektrischer Ladungen). Die Entfernungs­ meßeinheit 21 gibt die integrierten Daten über die CCD- Liniensensoren an die Haupt-CPU 35 als Steuermittel ab. Die Entfernungsmeßeinheit 21 wird durch die Haupt-CPU 35 und die Peripheriesteuerschaltung 23 gesteuert. Sie hat ein Überwachungselement, über das die Peripherie­ steuerschaltung 23 die Objekthelligkeit für den Benutzer erfaßt, so daß die Integrierzeit entsprechend der Objekthelligkeit variiert wird.

Die Haupt-CPU 35 führt eine vorbestimmte Rechnung (Vor­ ausberechnung) aus, um die Fehleinstellung zu be­ stimmen. Sie arbeitet entsprechend den integrierten Ausgangsdaten der Entfernungsmeßeinheit 21, um dadurch die Drehrichtung und die Zahl der Umdrehungen (d. h. Im­ pulszahl eines Codierers 41) für den Scharfeinstell­ motor 39 entsprechend der Fehleinstellung zu erhalten. Als Ergebnis steuert die Haupt-CPU 35 den Scharfein­ stellmotor 39 über die Treiberschaltung 37 entsprechend der erhaltenen Drehrichtung und Impulszahl. Die Haupt- CPU 35 erfaßt und berechnet die mit dem Codierer 41 entsprechend der Drehung des Scharfeinstellmotors 39 abgegebenen Impulse und setzt den Motor still, wenn der berechnete Wert die Impulszahl erreicht. Die Haupt- CPU 35 treibt den Scharfeinstellmotor 39 normalerweise über eine Gleichstromsteuerung und hält ihn auf gerin­ ger konstanter Drehzahl entsprechend dem Intervall der Impulse, die der Codierer 41 abgibt. Die Drehung des Scharfeinstellmotors 39 wird auf das Objektiv 51 über eine Verbindung 47 übertragen, die an einer Fassung am Kameragehäuse 11 vorgesehen ist, sowie über eine Ver­ bindung 57, die an einer Fassung des Objektivs 51 vor­ gesehen ist, die mit der Verbindung 47 zu koppeln ist.

Unter der obengenannten Gleichstromsteuerung ist zu verstehen, daß der Scharfeinstellmotor 39 durch einen Gleichstrom betrieben wird. Unter der Steuerung mit konstanter Drehzahl ist zu verstehen, daß der Scharf­ einstellmotor 39 mit konstanter Drehzahl läuft. Diese beiden Forderungen erfüllt bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel eine Pulslängenmodulationsschaltung.

Die Haupt-CPU 35 ist mit einem Lichtmeßschalter SWS verbunden, der geschlossen wird, wenn eine nicht dar­ gestellte Auslösetaste um eine halbe Stufe betätigt wird. Ferner ist sie mit einem Auslöseschalter SWR verbunden, der geschlossen wird, wenn die Auslösetaste um eine volle Stufe betätigt wird. Außerdem ist sie mit einem Autofokusschalter SWAF und einem Hauptschalter SWM verbunden, der die mit der Haupt-CPU 35, den Peri­ pherieelementen usw. verbundene Stromquelle ein- und ausschaltet. Die Haupt-CPU 35 zeigt die Scharfeinstel­ lung, den Belichtungswert, die Aufnahmeart, die Ver­ schlußzeit, den Blendenwert usw. mit Anzeigeeinhei­ ten 45 an, die üblicherweise an der Außenseite des Kameragehäuses 11 und innerhalb des Sucherbildfeldes vorgesehen sind.

Die Haupt-CPU 35 dient nicht nur als Steuerung für das gesamte Kamerasystem, sondern auch als Scharfeinstell- Erfassungsvorrichtung und zum Kennzeichnen eines be­ wegten Objekts. Sie bildet zusammen mit der CCD-Sensor­ einheit 21, der Peripheriesteuerschaltung 23 usw. eine Objektentfernungsmeßeinrichtung und zusammen mit dem Scharfeinstellmotor 39 usw. eine Objektivsteuereinrich­ tung.

Das Objektiv 51 hat einen Scharfeinstellmechanismus 55 zum Bewegen der Scharfeinstellinseneinheit (Gruppe) 53 in Richtung der optischen Achse, eine Objektivfas­ sung 57, die mit der Gehäusefassung 47 des Gehäuses 11 zu koppeln ist, um die Drehung des Scharfeinstell­ motors 39 auf den Einstellmechanismus 55 zu übertragen, und eine Objektiv-CPU 61 zum Berechnen der erforder­ lichen Objektivdaten. Die CPU 61 ist mit der Periphe­ riesteuerschaltung 23 des Kameragehäuses 11 über elek­ trische Kontaktgruppen 59 und 49 verbunden, so daß die Datenübertragung zwischen der Haupt-CPU 35 und der Objektiv-CPU 61 über die Peripheriesteuerschaltung 23 erfolgt. Die von der Objektiv-CPU 61 an die Peripherie­ steuerschaltung 23 übertragenen Daten enthalten einen Offenblendenwert, einen maximalen Blendenwert, die Brennweite, einen K-Wert usw. Der K-Wert kennzeichnet die Zahl der Impulse des Codierers 41 (d. h. die Umdrehungszahl für den Scharfeinstellmotor 39), die zum Bewegen der mit dem Objektiv erzeugten Bildebene um eine vorbestimmte Verstelleinheit (z. B. 1 mm) erforder­ lich ist.

Die Scharfeinstelloperation der einäugigen Spiegel­ reflexkamera beginnt, wenn der Lichtmeßschalter SWS geschlossen wird. Bei dieser Operation beginnt zuerst die CCD-Sensoreinheit 21 die Integration. Danach be­ rechnet die Haupt-CPU 35 die Fehleinstellung und die Zahl der Antriebsimpulse entsprechend den integrierten Daten. Der Scharfeinstellmotor 39 wird entsprechend der erhaltenen Zahl der Antriebsimpulse gesteuert. Im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel arbeitet die Scharfein­ stellung in derselben Weise wie die normale Scharfein­ stellung bei stillstehendem Objekt sowie auch mit Vor­ ausberechnung, wenn sich das Objekt bewegt. Ferner gehört zu der Betriebsart der Scharfeinstellung auch ein Autofokus-Einzelbetrieb, bei dem die Scharfeinstel­ lung verriegelt wird, wenn sich das Objekt nicht be­ wegt, sowie ein Autofokus-Prioritätsbetrieb, bei dem die Auslösung nur nach Scharfeinstellung möglich ist.

Hauptoperation

Die Hauptoperation des hier beschriebenen Ausführungs­ beispiels wird im folgenden anhand der Fig. 2 bis 6 deutlicher beschrieben.

Die Operation wird mit der Haupt-CPU 35 entsprechend dem Programm in ihrem internen ROM 35a durchgeführt. Die Daten, wie Konstanten und Parameter für die Be­ rechnungen, sind in dem E²PROM 43 gespeichert.

Fig. 2 zeigt eine Hauptroutine der Hauptoperation der Haupt-CPU 35. Wenn der Hauptschalter SWM geschlossen wird, tritt die Steuerung in die Hauptroutine nach Fig. 2 ein. Zunächst wird in Schritt S101 das System der Haupt-CPU 35 einschließlich der verschiedenen Ports, des Speichers usw. initialisiert. Danach wird eine Leistungsbegrenzungsoperation durchgeführt, um un­ nötigen elektrischen Energieverbrauch zu vermeiden (Schritt S103). In Schritt S105 wird geprüft, ob der Lichtmeßschalter SWS geschlossen ist. Die Leistungsbe­ grenzungsoperation wird aufrechterhalten, und die Prüf­ operationen werden wiederholt, bis der Lichtmeßschal­ ter SWS geschlossen ist.

Wenn der Lichtmeßschalter SWS geschlossen ist, wird der Referenzzeitgeber 35c gestartet, und die Zustände der Schalter wie z. B. des Autofokus-Schalters SWAF werden geprüft (Schritte S107, S109). Danach wird ein Daten­ austausch mit der Objektiv-CPU 61 ausgeführt, um die Objektivdaten zu empfangen, also den Offenblendenwert, den maximalen Blendenwert, die Brennweite, den K-Wert usw. (Schritt S111).

Die Lichtmeßdaten werden in die Haupt-CPU 35 von der integrierten Lichtmeßschaltung 17 her eingegeben, so daß die Verschlußzeit und der Blendenwert aus den foto­ metrischen Daten, der Filmempfindlichkeit usw. entspre­ chend einem vorbestimmten Algorithmus berechnet werden (Schritt S113). Die berechnete Verschlußzeit sowie der berechnete Blendenwert werden dann mit der Anzeigeein­ heit 45 in Schritt S115 dargestellt. Danach wird die Autofokus-Operation durchgeführt.

Immer wenn die eingestellte Zeit des Referenzzeitge­ bers 35c während der Wiederholung der Operationen der Schritte S109 bis S119 abläuft, wird die Hauptroutine durch die in Fig. 3 dargestellte Referenzzeitroutine unterbrochen. In dieser wird die Schleifenzeit gezählt, und die Zustände des Lichtmeßschalters SWS und des Aus­ löseschalters SWR werden eingegeben (Schritte S121 und S123). Nach Prüfen des Lichtmeßschalters wird der Aus­ löseschalter SWR geprüft. Wird der Aus­ löseschalter SWR geöffnet oder geschlossen, jedoch ein Freigabesignal für die Auslösung nicht ausgegeben, bei­ spielsweise wenn das Objekt in der Autofokus-Priori­ tätsbetriebsart nicht scharf eingestellt ist, so wird die Steuerung zu dem Schritt vor der Unterbrechung durch die Referenzzeitroutine zurückgeführt (Schritte S125 und S127).

Wird der Auslöseschalter SWR geschlossen und das Aus­ lösen freigegeben, so wird ausgelöst. Während der Aus­ löseoperation wird der Spiegelmotor 31 eingeschaltet, um den Spiegel aufwärts zu bewegen, und der Blenden­ mechanismus 27 wird betätigt, um die Blende auf den in Schritt S113 berechneten Wert einzustellen (Schritte S131 und S133).

Mit Abschluß der Aufwärtsbewegung des Spiegels wird der Verschlußmechanismus 25 betätigt, um die Belichtung mit der in Schritt S113 berechneten Verschlußzeit auszu­ führen (Schritte S135, S137). Mit Ende der Belichtung wird der Spiegelmotor 31 eingeschaltet, um den Spiegel abwärts zu bewegen, und der Filmtransportmotor 33 wird eingeschaltet, um den Film um ein Bildfeld weiterzu­ transportieren (Schritt S139). Danach wird die Steue­ rung zu Schritt S107 zurückgeführt.

Autofokus-Operation

Die folgende Beschreibung betrifft die Autofokus-Opera­ tion, die in Fig. 4 bis 6 dargestellt ist.

Zunächst wird geprüft, ob die automatische oder die manuelle Scharfeinstellung (AF-Betrieb oder MF-Betrieb) eingestellt ist. Ist die manuelle Scharfeinstellung eingestellt, so springt die Steuerung zu Schritt S211 (Schritt S201). Im Gegensatz zu der automatischen Scharfeinstellung wird in der MF-Betriebsart die Scharfeinstellung manuell durch die Bedienungsperson vorgenommen.

Wenn die Steuerung bei AF-Betrieb erstmals in die AF- Operation eintritt, springt die Steuerung zu Schritt S211 (Schritte S203, S205, S209), da keine Integra­ tionsoperation ausgeführt wird, keine AF-Sperre vor­ liegt (d. h. AF-Verriegelungsmerker = 0), das Objekt nicht scharf eingestellt ist (d. h. der Merker FOCUS ist 0) und der Reintegrationsmerker 0 ist. Bei der zweiten oder der darauffolgenden Operation springt die Steue­ rung zu dem Schritt zum Durchführen der Autofokus-Ver­ riegelung, wenn der Verriegelungsmerker 1 ist. Hat er den Wert 0 und ist das Objekt scharf eingestellt, d. h. ist eine vorbestimmte Zeit nach Scharfeinstellung abge­ laufen, wird der Verriegelungsmerker auf 1 gesetzt und die Reintegrationsoperation ausgeführt (Schritte S203, S205 und S207). Ist das Objekt nicht scharf einge­ stellt, wird jedoch die zweite AF-Operation oder eine nachfolgende Operation durchlaufen, wird die Reintegra­ tionsoperation ausgeführt, da der Reintegrationsmer­ ker 1 ist (Schritte S203, S205 und S209).

Handelt es sich um die erste Autofokus-Operation oder ist die manuelle Scharfeinstellung eingestellt, so geht die Steuerung zu Schritt S211 (Schritte S201, S203, S205, S209). Bei Schritt S211 wird geprüft, ob die Autofokus-Operation ausgeführt wird, und bei Schritt S213 wird geprüft, ob die manuelle Scharfeinstellung durchgeführt wird.

Wird die Operation in dem Autofokus-Betrieb durchge­ führt (erste Autofokus-Operation), so geht die Steue­ rung zu Schritt S231, und wenn die Operation bei manu­ eller Scharfeinstellung ausgeführt wird, werden die Entfernungsmeßoperation und die Fokuszustandsanzeige­ operation ausgeführt (Schritte S215 bis S227).

Bei Schritt S215 werden die Integrations- und Rechen­ operationen ausgeführt. Danach wird in Schritt S217 geprüft, ob die Rechenergebnisse gültig sind. Ist dies der Fall und ist das Objekt scharf eingestellt, so wird dieser Zustand mit einer nicht dargestellten Leucht­ diode der Anzeigeeinheit 45 signalisiert. Zusätzlich wird ein elektronischer Summer 46 (PCV) eingeschaltet, um dem Benutzer die erfolgte Scharfeinstellung zu sig­ nalisieren (Schritt S219). Ist das Objekt nicht scharf eingestellt, so erfolgt keine Anzeigeoperation.

Ist der Objektkontrast schwach und wird die erste Ope­ ration der Routine durchgeführt, so springt die Steue­ rung zu Schritt S229, und wenn die Operation nicht die erste Autofokus-Operation bei schwachem Objektkontrast ist, wird geprüft, ob das Objekt scharf eingestellt ist (Schritte S221 und S223). Ist das Objekt scharf einge­ stellt, so wird der Auslösefreigabemerker auf 1 ge­ setzt, und die Steuerung geht zu Schritt S229 (Schritte S223 und S225). Ist das Objekt nicht scharf einge­ stellt, so werden der Merker für die zweite Fokusbreite (Fokussierbereich) und die Scharfeinstellung, der Aus­ lösefreigabemerker und der Autofokus-Verriegelungsmer­ ker freigegeben. Danach werden die Anzeige mit der An­ zeigeeinheit 45 und der Betrieb des Summers 46 unter­ brochen (Schritte S223 und S227). Dann geht die Steue­ rung zu Schritt S229.

Sind die Rechenergebnisse nicht gültig, so werden die zweite Fokusbreite und die Merker für die Scharfein­ stellung, die Auslösefreigabe und die Autofokus-Ver­ riegelung freigegeben. Danach werden die Anzeigen mit der Anzeige 45 und der Betrieb des Summers 46 unter­ brochen (Schritte S217 und S227). Dann geht die Steue­ rung zu Schritt S229, bei dem die Schleifenzeit geprüft wird. Ist eine vorbestimmte Schleifenzeit noch nicht abgelaufen, so wird die Steuerung zu Schritt S211 zu­ rückgeführt, um die obengenannten Operationen zu wiederholen. Ist die vorbestimmte Schleifenzeit abge­ laufen, so wird die Steuerung zu Schritt S109 der Hauptroutine zurückgeführt.

Wenn die Operation in Schritt S211 die Autofokus-Opera­ tion ist, so geht die Steuerung zu Schritt S231, um die Autofokus-Operationsroutine zu beginnen. Bei Schritt 5231 werden die Integrations- und die Berechnungsopera­ tion ausgeführt. Danach wird bei Schritt S233 geprüft, ob die Rechenergebnisse gültig sind. Ist dies der Fall, so springt die Steuerung zu Schritt S261, in dem der Fokuszustand geprüft wird. Sind die Rechenergeb­ nisse nicht gültig, so wird geprüft, ob ein Aufnahme­ betrieb mit Hilfslicht vorliegt (Schritt S235). Ist dies der Fall, so wird Infrarot-Hilfslicht (Kontrast­ muster) von einem Hilfslichtsensor (nicht dargestellt) zum Objekt abgegeben, wenn die Objekthelligkeit kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Bei dieser Betriebsart der Hilfslichtabgabe ist es schwierig, der Bewegung des Objekts zu folgen, und es wird in Schritt S237 der Merker für die Vorausberechnungssperre bei bewegtem, Objekt gesetzt. Danach wird das Hilfslicht abgegeben und die Integration sowie die Berechnung durchgeführt. Dann werden die Rechenergebnisse geprüft (Schritte S239 und S241). Sind die Rechenergebnisse gültig, so geht die Steuerung zu Schritt 261, bei dem der Fokuszustand geprüft wird. Sind die Rechenergebnisse nicht gültig, so geht die Steuerung zu Schritt S243. Liegt nicht die Betriebsart mit Hilfslichtabgabe vor, so überspringt die Steuerung die Schritte S237 bis S241 und geht zu Schritt S243. Die darauffolgenden Schritte enthalten eine Suchintegration.

Bei Schritt S243 wird der Scharfeinstellmotor 39 mit der Gleichstromsteuerung angetrieben, da keine gültigen Rechenergebnisse erhalten wurden. Danach werden bei Schritt S245 die Suchintegration und die Berechnung durchgeführt, um die Scharfeinstellung zu erfassen. Die Rechenergebnisse werden in Schritt S247 geprüft. Sind sie ungültig so werden die Suchintegration und Be­ rechnung nochmals durchgeführt, und sind die Ergebnisse dann gültig, so geht die Steuerung zu Schritt S373, bei dem die Antriebsrichtung geprüft wird (Schritte S245 und S247).

Impulsberechnung und Totgang

Die folgende Beschreibung betrifft die Berechnung der Impulszahl und des Totgangantriebs anhand der Fig. 5A und 5B.

Die Impulsberechnung berechnet die Anzahl Impulse entsprechend der Fehleinstellung und die Anzahl der Impulse, die zum Beseitigen des Totgangs erforderlich sind.

Der Totgangantrieb betrifft die internen Zahnräder des Scharfeinstellmotors 39, die Verbindungen 47 und 57 und den Objektivantrieb 55 zum Ausschalten des Totgangs, beispielsweise wenn die Antriebsrichtung für den Scharfeinstellmotor 39 geändert wird. Beim dargestell­ ten Ausführungsbeispiel wird der Totgangantrieb separat ausgeführt, bevor der Antrieb entsprechend dem Betrag der Fehleinstellung erfolgt.

Bei der Impulsberechnung wird zunächst die Impulszahl für die Fehleinstellung berechnet. Weicht die Richtung der Antriebsoperation von derjenigen der vorherigen Operation ab, so wird die Impulszahl für den Totgang berechnet und der Totgangantriebsmerker auf 1 gesetzt (Schritte S351 und S353). Die Impulszahl für den Tot­ gang betrifft die Impulse und die Antriebsrichtung, die zum Beseitigen des Totgangs erforderlich ist. Der Tot­ gangwert des Kameragehäuses 11 wird in dem E²PROM 43 gespeichert, während der Totgangwert für das Objek­ tiv 51 in dem ROM der Objektiv-CPU 61 gespeichert ist und in dem RAM 35b der Haupt-CPU 35 über die Periphe­ riesteuerschaltung 23 und die Datenkommunikation ge­ speichert werden kann.

Wenn der Totgang-Antriebsmerker nicht gesetzt ist, wird die Impulszahl für die Fehleinstellung als Autofokus- Impulszahl in dem Zähler gesetzt, und wenn der Totgang- Antriebsmerker gesetzt ist, wird die dem Totgang ent­ sprechende Impulszahl als Autofokus-Impuls in dem Zähler gesetzt. Danach wird der Gleichstromantrieb des Scharfeinstellmotors 39 eingeleitet (Schritte S355 und S357).

Wenn der Totgang-Antriebsmerker freigegeben ist und als Betriebsart nicht die Vorausberechnung für das bewegte Objekt gesetzt ist (d. h. der entsprechende Vorausbe­ rechnungsmerker ist freigegeben), so wird der Zähler­ stand mit einer vorbestimmten Impulszahl verglichen (Schritte S363 und 365). Liegt er darüber, so wird der Vorausberechnungsbetrieb freigegeben (Schritt S367) und eine Überlappungsintegration eingeleitet, um den Betrag der Fehleinstellung zu berechnen (Schritte S367 und S369). Die Überlappungsintegration wird während des Objektivantriebs durchgeführt.

Nach der Berechnung des Betrages der Fehleinstellung wird bei Schritt S371 geprüft, ob dieser wirksam bzw. gültig ist. Ist er ungültig, so wird die Steuerung zu Schritt S363 zurückgeführt. Ist er gültig, so geht die Steuerung zu der Prüfoperation der Bewegungsrichtung (Schritte S372 bis S377).

Bei dieser Prüfoperation wird entsprechend dem Betrag der Fehleinstellung geprüft (Schritte S373 und S375), ob die Scharfstellposition vor oder hinter der Objekt­ bildposition sowie innerhalb eines bestimmten Bereichs (zulässigen Bereichs) liegt. Liegt sie vor der Objekt­ bildposition und außerhalb des vorbestimmten Bereichs, so wird die Fehleinstellungs-Impulszahl entsprechend dem Betrag der Fehleinstellung bei Schritt S369 berech­ net, und die berechnete Zahl wird dann in den Zähler eingegeben (Schritte S375 und S377). Danach wird die Steuerung zu Schritt S363 zurückgeführt. Liegt die Scharfstellposition über die Objektbildposition hinaus oder innerhalb des vorbestimmten Bereichs, wird der Scharfeinstellmotor 39 gebremst, um den Objektivantrieb stillzusetzen. Danach wird die Steuerung zu der Reinte­ grationsoperation zurückgeführt (Schritte S375 und S379). Das Bremsen des Scharfeinstellmotors 39 bedeutet bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel den Kurzschluß seiner Eingangsanschlüsse.

Ist die Totgang-Antriebsoperation erforderlich, die Vorausberechnung für das bewegte Objekt eingestellt oder der Zählwert kleiner als die vorbestimmte Impuls­ zahl, so wird der Zählwert des Autofokus-Impulszählers mit der vorbestimmten Impulszahl verglichen. Die Steue­ rung wird nicht weitergeführt, bevor der Zählwert klei­ ner als die vorbestimmte Impulszahl ist (Schritte S359 bis S365, S381 und S383).

Ist der Zählwert kleiner als die vorbestimmte Impuls­ zahl, so wird der Scharfeinstellmotor 39 gebremst, wenn als Betriebsart nicht der Totgangantrieb eingeschaltet ist. Danach beginnt die Steueroperation für konstante Drehzahl (Schritte S385 und S387).

Bei dem Totgangantrieb wird die Autofokus-Impulszahl mit der vorbestimmten Impulszahl verglichen. Ist sie kleiner als diese, so wird der Scharfeinstellmotor 39 gebremst, so daß die Steuerung zu der Konstantdrehzahl­ steuerung weitergeht (Schritte S389, S391 und S387). Als Steuerzeit wird ein vorbestimmter Wert Xn (d. h. Pulsbreite der PWM) eingegeben (Schritt S388). Der Tot­ gangantrieb wird mit der Steuerung für Konstantdrehzahl durchgeführt.

Ist die Autofokus-Impulszahl größer als die vorbestimm­ te, so geht die Steuerung nicht weiter, bevor der Gleichstromantrieb zum Beseitigen des Totgangs beendet ist. Danach wird der Scharfeinstellmotor 39 gebremst, so daß der Totgangantriebsmerker freigegeben wird, um den Totgangantrieb zu beenden (Schritte S391, S393, S395 und S397). Danach geht die Steuerung zu Schritt S355 zurück. Wenn die vorbestimmten Impulszahlen der Schritte S365, S383 und S391 die Werte P1, P2 und P3 haben, so gilt:

P1 < P2 = P3

Die Impulszahl für die Fehleinstellung wird in den Im­ pulszähler eingegeben, so daß der Objektivantrieb für die normale Autofokus-Operation durchgeführt wird.

Somit wird der Totgangantrieb vor dem Antrieb für die Fehleinstellung ausgeführt. Ferner wird er mit dem Gleichstromantrieb innerhalb einer extrem kurzen Zeit ausgeführt, wenn die Totgang-Impulszahl größer als ein vorbestimmter Wert ist. Ist die Totgang-Impulszahl kleiner als der vorbestimmte Wert, so wird die Tot­ gangantriebsoperation durch die Konstantdrehzahlopera­ tion durchgeführt, um den vorbestimmten Totgang nicht zu überschreiten.

Steuerung für konstante Drehzahl

Die folgende Beschreibung betrifft die Steuerung für konstante Drehzahl anhand der Fig. 6A und 6B.

Diese Steuerung bewirkt eine konstante Drehzahl des Scharfeinstellmotors 39. Beim dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel steuert die Haupt-CPU 35 diesen Motor so, daß er mit einer vorbestimmten konstanten Geschwindig­ keit entsprechend dem Impulsintervall läuft, das von dem Codierer 41 ausgegeben wird. Bei einem vorzugswei­ sen Ausführungsbeispiel wird der Motor mit konstanter Geschwindigkeit betrieben, die der Bewegungsgeschwin­ digkeit S des Objektbildes gleich oder doppelt so groß ist.

Bei der Steueroperation für konstante Drehzahl wird Xn als Steuerzeit (Pulsbreite) eingestellt und der Zähler für die Steueroperation gesetzt (Schritt S401). Danach wird, wenn das bewegte Objekt verfolgt wird, der dop­ pelte Wert 2Sn der konstanten Drehzahl Sn eingestellt (Schritte S403 und S405). Wird die Integration durchge­ führt, so wird die konstante Drehzahl Sn so einge­ stellt, daß das bewegte Objekt mit der Nachführge­ schwindigkeit verfolgt wird. Dann geht die Steuerung zu Schritt S411. Wird keine Integration durchgeführt, so geht die Steuerung direkt zu Schritt S411 (Schritte S407 und S409).

Bei Schritt S411 wird geprüft, ob das Objekt verfolgt wird und die Integration läuft. Trifft dies zu, so springt die Steuerung zu Schritt S459, um die voll­ ständige Integration zu prüfen. Wird weder das Objekt verfolgt noch die Integration durchgeführt, so geht die Steuerung zu Schritt S413 (Schritt S411).

Bei Schritt S413 wird geprüft, ob die Steuerzeit für konstante Drehzahl abgelaufen ist. Trifft dies zu, so wird der Zähler für die Steuerung rückgesetzt, dann wird der Zeitgeber für die Grenzpositionserfassung ge­ zählt (Schritte S414, S415). Die Steuerung geht zu Schritt S415, wo geprüft wird, ob die Scharfstellinse an einem Zielpunkt angelangt ist. Ist die Steuerzeit nicht abgelaufen, so geht die Steuerung zu Schritt S421. Hier wird geprüft, ob die Autofokus-Impulse von dem Codierer 41 ausgegeben werden. Ist dies nicht der Fall, so wird die Steuerung zu Schritt S411 zurückge­ führt. Werden Impulse ausgegeben, so geht die Steuerung zu Schritt S423.

Bei Schritt S423 wird geprüft, ob die Impulszählung be­ endet ist, falls kein Nachführbetrieb vorliegt, oder ob die Antriebszeit für die Nachführung des Objekts abge­ laufen ist, falls Nachführbetrieb vorliegt. Ist die Im­ pulszählung beendet oder diese Zeit abgelaufen, so wird die Bremsoperation ausgeführt. Treffen beide Bedingun­ gen nicht zu, so geht die Steuerung zu Schritt S425 (Schritte S423, S437 und S425).

Bei Schritt S425 wird geprüft, ob die Scharfstellinse 53 den Zielpunkt erreicht, und der entsprechende Zeit­ geber wird zurückgesetzt. Danach wird geprüft, ob der Zählwert des Autofokus-Impulszählers unter einer be­ stimmten Impulszahl für die Geschwindigkeitsschaltung liegt. Trifft dies zu, so wird die Antriebsgeschwindig­ keit auf Langsam geschaltet, dann wird der Scharfein­ stellmotor 39 gebremst. Danach geht die Steuerung zu Schritt S433 (Schritte S427, S429, S431). Bei Schritt S433 wird geprüft, ob der Scharfeinstellmotor 39 ange­ trieben wird. Trifft dies zu, so wird er gebremst. Da­ nach kehrt die Steuerung zu Schritt S401 zurück. Wird der Scharfeinstellmotor 39 nicht angetrieben, so wird die Steuerung direkt zu Schritt S401 zurückgeführt.

Wird bei Schritt S423 festgestellt, daß die Impulszäh­ lung beendet oder die Antriebszeit abgelaufen ist, wird der Scharfeinstellmotor 39 bei Schritt S437 gebremst. Danach wird geprüft, ob der Autofokus-Verriegelungsmer­ ker für die Vorberechnung des bewegten Objekts gesetzt ist. Trifft dies zu, so wird der Autofokus-Auslösefrei­ gabemerker gesetzt. Danach geht die Steuerung zu der Auslöseoperation (Schritte S439, S441 und S443). Ist die Vorausberechnung nicht eingestellt oder der Auto­ fokus-Verriegelungsmerker freigegeben, wird geprüft, ob der Totgangantrieb wirksam ist oder nicht, d. h. ob der Antrieb mit Totgang erfolgt oder nicht. Ist der Tot­ gangantrieb in Betrieb, so geht die Steuerung zu der Abschlußoperation für diesen Antrieb (Schritt S397). Ist er nicht in Betrieb, so wird der Reintegrationsmer­ ker gesetzt und die Schleifenzeit geprüft. Ist sie ab­ gelaufen, so wird die Steuerung zu Schritt S109 zurück­ geführt. Ist sie nicht abgelaufen, so geht die Steue­ rung zu der Reintegrationsoperation (Schritte S445, S446 und S447).

Fig. 6C zeigt den Integrationsstart, die Eingabe der CCD-Daten und die mit der Fehleinstellungsberechnung durchgeführte Integration (Schritte S215, S231, S253).

In der Reintegrationsoperation erfolgt die Initialisie­ rung für die Integration und die Berechnung. Danach be­ ginnt die Integration, und der Integrationsmerker wird gesetzt (Schritte S451, S453 und S455). Wird das beweg­ te Objekt verfolgt, so springt die Steuerung zu Schritt S401 (d. h. Konstantdrehzahlsteuerung), wird das bewegte Objekt nicht verfolgt, so wird geprüft, ob die Integra­ tion beendet ist (Schritte S457 und S459).

Ist die Integration nicht beendet, so geht die Steue­ rung zu Schritt S461 um zu prüfen, ob die Integrations­ zeit länger als ein vorbestimmter Wert ist. Trifft dies zu, so wird bei Schritt S463 der die Vorausberechnung für das bewegte Objekt sperrende Merker gesetzt, da die Objekthelligkeit als zu gering angesehen wird. Ist die Integrationszeit kürzer als der vorbestimmte Wert, so geht die Steuerung zu Schritt S465. Wird das bewegte Objekt nicht verfolgt, so wird die Steuerung zu Schritt S459 zurückgeführt, um auf das Ende der Integration zu warten (Schritte S459 bis S465). Wird das bewegte Ob­ jekt verfolgt (S465), so wird die Steuerung zu Schritt S413 zurückgeführt.

Ist die Integration beendet und wird das Objekt ver­ folgt, so wird der Scharfeinstellmotor 39 gebremst. Danach werden die Integrationsdaten aus der Entfer­ nungsmeßeinheit 21 eingegeben, um die Fehleinstellung zu berechnen. Danach wird die Steuerung zu dem Schritt zurückgeführt, der auf den Anfangsschritt der Integra­ tion folgt (Schritte S467, S469, S471 und S473). Wird das Objekt nicht verfolgt (S467), so wird Schritt S469 übersprungen, und die Steuerung geht zu Schritt S915 (Fig. 8), um die Fehleinstellung zu berechnen.

Konstantgeschwindigkeitssteuerung 2

Diese Art der Steuerung wird anhand der Fig. 7A und 7B beschrieben.

Die Impulsdauer Xn wird eingestellt (Schritt S851). Dann wird die Nachführgeschwindigkeit Sn(1/Xn) einge­ stellt (Schritte S853, S855), wenn das bewegte Objekt verfolgt wird. Wird das Objekt verfolgt und ist dies die erste Operation nach Beginn der Nachführung, so wird der dreifache Wert 3Sn der Nachführgeschwindigkeit Sn zurückgesetzt (Schritte S857, S859). Handelt es sich aber um die zweite oder eine nachfolgende Operation, so wird die Nachführgeschwindigkeit nicht zurückgesetzt (Schritte S853, S855, S857). Ist die Berechnung abge­ schlossen (d. h. Abschlußmerker = 1), so werden Daten wie Autofokus-Impulse, Nachführgeschwindigkeit Sn usw. eingegeben und gesetzt. Dann wird der Abschlußmerker freigegeben (Schritte S861, S863 und S865). Dann wird die Steuerung zu Schritt S851 zurückgeführt.

Ist die Berechnung nicht beendet (Abschlußmerker = 0), so wird bei Schritt S867 geprüft, ob die Konstantge­ schwindigkeitssteuerzeit abgelaufen ist. Trifft dies zu, so beginnt der Zähler zur Erfassung der Grenzposi­ tion den Zählvorgang. Wird der Scharfeinstellmotor 39 angetrieben, so kehrt die Steuerung zu Schritt S861 zu­ rück (Schritte S867, S869 und S871). Ist er nicht ange­ trieben, so wird er gestartet, und die Steuerung kehrt zu Schritt S851 zurück (Schritte S871 und S873).

Ist die Konstantgeschwindigkeitssteuerzeit nicht abge­ laufen, so wird geprüft, ob die Autofokus-Impulse aus­ gegeben sind (Schritte S867 und S875). Ist dies nicht festzustellen, so kehrt die Steuerung zu Schritt S861 zurück. Sind die Impulse ausgegeben, so geht die Steue­ rung zu Schritt S877.

Bei Schritt S877 wird geprüft, ob der Spiegel seine Aufwärtsbewegung beendet hat. Trifft dies zu, so wird der Scharfeinstellmotor 39 gebremst und stillgesetzt (Schritte S877 und S879).

Ist die Aufwärtsbewegung des Spiegels noch nicht been­ det, so wird geprüft, ob die Zählung der Autofokus-Im­ pulse abgeschlossen ist. Trifft dies zu, so wird der Scharfeinstellmotor 39 stillgesetzt. Dann wird die Schleifenzeit geprüft. Ist sie abgelaufen, so erfolgt die Autofokus-Operation. Ist sie nicht abgelaufen, so geht die Steuerung zu der Reintegrationsoperation (Schritte S879, S881 und S883).

Ist die Zähloperation der Autofokus-Impulse nicht been­ det, so wird die Grenzposition geprüft und der sie er­ fassende Zeitgeber eingestellt. Dann wird geprüft, ob der Zählwert des Autofokus-Impulszählers unter der Im­ pulszahl für die Geschwindigkeitsumschaltung liegt (Schritte S879, S885 und S887). Ist der Zählwert klei­ ner als die Impulszahl für die Geschwindigkeitsumschal­ tung, so wird die Geschwindigkeitssteuerung auf geringe Geschwindigkeit umgeschaltet und der Scharfeinstellmo­ tor 39 gebremst. Dann geht die Steuerung zu Schritt S893. Liegt der Zählwert nicht unter der Impulszahl für die Geschwindigkeitsumschaltung, so geht die Steuerung direkt zu Schritt S893 (Schritte S887, S889 und S891).

Bei Schritt S893 wird geprüft, ob der Scharfeinstell­ motor 39 angetrieben wird. Wird er nicht angetrieben, so wird die Steuerung direkt zu Schritt S851 zurückge­ führt. Wird er angetrieben, so wird er gebremst. Dann wird die Steuerung zu Schritt S851 zurückgeführt (Schritt S895).

Integrationsoperation

Diese beginnt nach der Initialisierung, und es wird der Reintegrationsmerker gesetzt (Schritte S901, S903 und S905 in Fig. 8). Die Integrationszeit wird geprüft, bis die Inte­ gration beendet ist (Schritte S907 und S909). Über­ schreitet diese Zeit einen vorbestimmten Wert, so ist das Objekt zu dunkel für eine Aufnahme. Entsprechend wird der Vorausberechnungs-Sperrmerker gesetzt (Schrit­ te S909 und S911).

Ist die Integrationsoperation abgeschlossen, so werden die Integrationsdaten eingegeben, um den Betrag der Fehleinstellung zu berechnen (Schritte S907, S909 und S911). Ist das Rechenergebnis gültig und die Vorausbe­ rechnung wirksam, so wird die Nachführgeschwindigkeit berechnet. Dann wird der Berechnungsabschlußmerker ge­ setzt. Dann geht die Steuerung zu Schritt S925. Ist das Rechenergebnis nicht wirksam, so wird die Steuerung zu Schritt S901 zurückgeführt (Schritte S919, S921 und S923). Bei Schritt S925 wird geprüft, ob der Autofokus- Auslösefreigabemerker gesetzt ist. Ist er nicht ge­ setzt, so wird die Steuerung zu Schritt S901 zurückge­ führt. Ist er gesetzt, so geht die Steuerung zur Aus­ löseoperation.

Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, daß sich das Objekt bewegt, auch wenn es fokussiert ist und zu einer vorbestimmten Zeit später bei der Autofokus-Operation unscharf wird. Entsprechend kann die Bewegung des Ob­ jekts erfaßt werden, auch wenn das Objekt zufällig scharf ist, beispielsweise wenn das sich der Kamera nähernde Objekt scharf eingestellt wird und sich dabei die Scharfstellinsengruppe von der Nah- zur Weit-Fokus­ position bewegt.

Wenn der Objektivantrieb mit einem Totgang behaftet ist, kann die Scharfstellinsengruppe so angetrieben werden, daß die Verstellung infolge des Totgangs kom­ pensiert wird. Da dies unabhängig von dem Antriebsvor­ gang entsprechend dem Betrag der Fehleinstellung er­ folgt, ist eine Berechnung der Summe der Verstellungen durch Totgang und durch Fehleinstellung nicht erforder­ lich, so daß der Rechenvorgang insgesamt vereinfacht wird.

Die Antriebsgeschwindigkeit zum Beseitigen der Fehlein­ stellung ändert sich abhängig von dem Betrag der Fehl­ einstellung. Ist dieser groß, so wird die Antriebsge­ schwindigkeit erhöht, um die Antriebszeit zu verkürzen. Ist der Betrag klein, so wird die Antriebsgeschwindig­ keit verringert, um ein Überschießen der Scharfstell­ linsengruppe über die Zielposition hinaus zu verhin­ dern.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung eines op­ tischen Systems, mit mindestens einer Scharfstellinse (53), einer Meßvorrichtung (21) für den Betrag einer Fehleinstellung, einem Antrieb (39, 55) für die Scharf­ stellinse (53), einer Rechenvorrichtung (35) zum Berech­ nen der Verstellung der Scharfstellinse (53) mit Betrag und Richtung entsprechend dem gemessenen Betrag der Fehl­ einstellung, und einer Steuerung (35, 37) für den Antrieb (39, 55) entsprechend der berechneten Verstellung und der Kompensation eines Totgangs des Antriebs (39, 55) bei Än­ derung der Bewegungsrichtung der Scharfstellinse (53), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (35, 37) die Kompensation des Totgangs unabhängig von dem Antrieb be­ wirkt, den sie entsprechend dem Betrag der Fehleinstel­ lung vornimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Totgang über einem vorbestimmten Wert mit einer er­ sten, hohen Geschwindigkeit und ein Totgang unter diesem vorbestimmten Wert mit einer zweiten, niedrigeren Ge­ schwindigkeit kompensiert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Speicher (43, 61) für Kompensationsdaten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für das Objektiv einer Kamera, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (51) ei­ nen Speicher (61) für Kompensationsdaten des im Objektiv (51) vorhandenen Antriebsteils (55, 57) und das Kamerage­ häuse (11) einen Speicher (43) für Kompensationsdaten des im Kameragehäuse (11) vorhandenen Antriebsteils (47) ent­ hält.