DE69026978T2

DE69026978T2 - Autofocusgerät

Info

Publication number: DE69026978T2
Application number: DE69026978T
Authority: DE
Inventors: Yosuke Kusaka; Ken Utagawa; Toshimi Watanabe
Original assignee: Nikon Corp; Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2010-06-20
Also published as: DE69026978D1; EP0404523A3; EP0404523B1; EP0404523A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine automatische Fokussiervorrichtung, die sich für den Einsatz in einer Kamera oder dergleichen eignet und in der Lage ist, eine automatische Fokussierung auf ein sich bewegendes Objekt vorzunehmen.

Zugehöriger Stand der Technik

Zum verzögerungsfreien Antreiben eines Aufnahmeobjektivs zwecks Fokussierung auf ein sich bewegendes Objekt ist bereits eine Methode bekannt, die sich Objektbewegungs-Vorhersage oder Vorhersageantrieb nennt.
Beispielsweise wird mit einer in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 60- 214325 beschriebenen automatischen Fokussiervorrichtung das Aufnahmeobjektiv angetrieben, indem die zukünftige Objektivstellung auf der Grundlage des jüngsten Unschärfemaßes und mehrerer Unschärfebeträge in der Vergangenheit, wie sie von einer Fokusdetektiereinrichtung ermittelt wurde, vorhergesagt wird.
Obschon aber eine derartige automatische Fokussiervorrichtung zum Voraussagen der zukünftigen Objektivstellung auf der Grundlage des jüngsten Unschärfemaßes und mehrerer vergangener Unschärfebeträge in der Lage ist, eine in hohem Maße genaue Vorhersage zu liefern und einen exakten Objektivantrieb vorzunehmen, so kann, wenn sich die Objektivstellung bei dem sich bewegenden Objekt zeitlich im wesentlichen linear variiert, die Vorhersage dann nicht richtig durchgeführt werden, wenn sich die Objektivstellung nicht linear ändert, so daß das Objektiv möglicherweise über die wirkliche In-Fokus-Stellung hinausläuft oder diese nicht erreicht.
Wenn beispielsweise einem in Fig. 1 gezeigten, sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegenden Fahrzeug eine Kamera aus kürzester Entfernung 5 folgt, so zeigt das fokussierende Objektiv im Idealfall einen zeitlichen Bewegungsablauf, der in Fig. 2 durch eine ausgezogene Linie L dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt die Objektivstellung Z(t) auf der Ordinate als das Maß der Objektivverschiebung aus einer Stellung, die einer unendlich weiten Obiektentfernung entspricht, als Funktion der Zeit t auf der Abszisse, wobei eine Objektivstellung Zs der nächsten Position 5 entspricht.
Fig. 3 zeigt das Ergebnis der linearen Vorhersage in einer konventionellen Vorrichtung für das in Fig. 1 gezeigte Objekt, wobei das in Fig. 2 dargestellte Objektivverschiebungsmuster gebildet wird.
In Fig. 3 bedeutet eine gestrichelte Linie M die Objektivstellung als Funktion der Zeit bei Steuerung gemäß der herkömmlichen Methode. Wenn die das ideale Muster angebende ausgzeogene Linie L in den Objektivstellungen Z(t1) und Z(t2) eine rasche Änderung aufweist, führt die Vorhersage auf der Basis der vergangenen Daten bei der herkömmlichen Vorrichtung zu einem Übersteuern des Objektivs.
Besonders dann, wenn die Ladungs-Ansammlungszeit eines für die Fokus-Detektierung verwendeten Sensors bei geringer Objekthelligkeit lang ist, oder wenn der Belichtungsvorgang zwischen einzelnen Fokus-Detektiervorgängen stattfindet, wird das Zeitintervall zwischen den Detektiervorgängen für das Unschärfemaß länger, mit der Folge, daß sich die Genauigkeit der Vorhersage weiter verschlechtert.
Als Folge kommt es zu einem noch augenfälligeren Übersteuern, im schlimmsten Fall ist das Erfassen der Fokussierstellung nicht mehr möglich, weil der Bewegungshub des Objekts in dem Intervall zu groß wird, so daß ein richtiger Objektivantrieb unmöglich wird.
Die herkömmliche automatische Fokussiervorrichtung ermittelt, ob sich das Objekt bewegt, auf der Grundlage mehrerer Unschärfemaße, die in der Vergangenheit von der Fokus-Detektiereinrichtung ermittelt wurden, um dann die Bewegung des Objekts für den Fall eines sich bewegenden Objekts auf der Grundlage der vergangenen mehreren Unschärfemaße vorherzusagen und das von der Fokus-Detektiereinrichtung gelieferte Unschärfemaß so zu korrigieren, daß der Bewegung des Objekts gefolgt wird. Eine solche Vorgehensweise ist z.B. in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 63-148218 des Anmelders beschrieben, die es ermöglicht, selbst bei einem sich bewegenden Objekt den scharf eingestellten Zustand (In-Fokus-Zustand) beizubehalten.
Da allerdings nach der herkömmlichen Vorgehensweise der Objektivantrieb auf den vergangenen mehreren Unschärfebeträgen basiert, kann es zu einem fehlerhaften Objektivantrieb aufgrund eines Fehlers des erfaßten Unschärfemaßes dann kommen, wenn jemand vor dem Hauptobjekt vorbeigeht oder wenn das Hauptobjekt vorübergehend aus dem Fokus-Detektierrahmen gerät, oder es kommt zu einem Übersteuern des Aufnahmeobjektivs aufgrund einer plötzlichen Änderung der Objektivantriebsrichtung, wie es der Fall bei einem die Kamera passierenden Objekt ist.

Offenbarung der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer automatischen Fokussier- Vorrichtung, die in der Lage ist, eine genaue Fokussierung bezüglich eines sich bewegenden Objekts vorzunehmen.
Die vorliegenden Erfindung ist durch den unabhängigen Anspruch 1 definiert. Die abhängigen Ansprüche 2-28 betreffen die Ausführungsformen der Erfindung.
Eine automatische Fokussier-Vorrichtung gemäß der Erfindung speichert vorab die Objektivbewegungsinformation, welche die Objektivstellung als Funktion der Zeit darstellt, entsprechend beispielsweise der Art der Bewegung eines Objekts, und sie steuert das fokussierende Objektiv nach Maßgabe der Objektivbewegungsinformation, um dadurch den Objektiv-Fokussiervorgang so zu erreichen, daß dieser dem sich bewegenden Objekt genauer folgt.
Wenn die geometrischen Bedingungen (Objektentfernung, Geschwindigkeit etc.) der Objektbewegung bekannt sind, läßt sich theoretisch die Ortsinformation berechnen, welche die Objektivstellung bei Fokussierung auf das sich bewegende Objekt als Funktion der Zeit angibt. Da sich aber ein reales Objekt nicht notwendigerweise genau gemäß solchen Bedingungen bewegt, kommt es möglicherweise zu einem Ortsfehler auch dann, wenn das fokussierende Objektiv entsprechend der so berechneten Ortsinformation angetrieben wird.
Wenn beispielsweise sich ein Fahrzeug linear auf eine Kamera zubewegt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, und dabei eine konstante Geschwindigkeit V und eine kürzeste Entfernung 5 zu der Kamera aufweist, so läßt sich der Ort Z der Linsenstellung in bezug auf die Anfangsentfernung P folgendermaßen darstellen:
Z = (D / 2 - f) - (D / 2 - f)² - f²
wobei
D = (P - v x t)²+s² (1)
In der Gleichung (1) ist f die Brennweite des Aufnahmeobjektivs, t die Zeit, und die Objektivstellung Z wird von bekannten Objektivgleichungen für ein Einzelobjektiv abgeleitet, indem man die der Scharfeinstellung auf unendliche Entfernung entsprechende Objektivstellung zu Null nimmt.
Wenn allerdings ein reales Objekt einen kürzesten Abstand Sr und eine Geschwindigkeit Vr aufweist, ergibt sich ein Fehler zwischen dem Objektivort Z, wie er aus der Gleichung (1) ermittelt wird, und dem tatsächlichen Ort Zr, den man erhält, indem man Sr, Zr in die obige Gleichung (1) einsetzt, so daß das erhaltene Bild nicht scharf ist, wenn dieser Fehler groß ist.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist deshalb eine Objektivantriebs-Steuereinrichtung derart ausgebildet, daß sie die Objektivstellung in der Weise steuert, daß die Stellung eines Aufnahmeobjektivs mit einer gespeicherten Objektivbewegungsmuster-Information übereinstimmt, und die Objektivstellung bei der Erzeugung einer In-Fokus-Objektivstellung korrigiert. Genauer gesagt, steuert die Steuereinrichtung bei einer Ausführungsform das Objektiv in der Weise, daß die Ist- Objektivstellung mit der Objektivbewegungsmuster-Information übereinstimmt, die die zu Beginn erhaltene In-Fokus-Objektivstellung als die Anfangsstellung beinhaltet, indem diese Information mit dem Ablauf der Zeit ausgelesen wird, und wenn, im Zuge dieses Steuerungsvorgangs eine neue In-Fokus-Objektivstellung erhalten wird, die Objektivstellung zu einer Objektivbewegungsmuster-Information korrigiert wird, die mit der In-Fokus-Objektivstellung übereinstimmt, um dann das Lesen der Objektivbewegungsmuster-Information von der so korrigierten Stellung aus neu zu starten.
Außerdem kann die Objektivantriebs-Steuereinrichtung mit einer Starteinrichtung ausgestattet sein, um den Start der der Objektivbewegungsmuster-Information folgenden Steuerung zu starten und so den Objektivantrieb nach Maßgabe der Objektivbewegungsmuster-Information zu starten, wenn vorbestimmte Aufnahmebedingungen erhalten werden.
Der Fehler zwischen der Objektivstellung entsprechend der Objektivbewegungsmuster-Information und der der tatsächlichen Objektbewegung entsprechenden In- Fokus-Objektivstellung läßt sich dadurch minimieren, daß man den Fehler sukzessive unter Verwendung von intermittierend generierten In-Fokus-Objektivstellungen des sich bewegenden Objekts korrigiert.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schafft eine automatische Fokussiervorrichtung, die imstande ist, den Fehler eines Fokussier-Orts in bezug auf die Objektbewegung zu minimieren, um dadurch eine konstante Fokussierung auf die Filmebene zu erreichen.
Bei dieser Ausführungsform kann die Orts-Korrektureinrichtung so ausgebildet sein, daß sie korrigierte Ortsinformationen dadurch erzeugt, daß sie die Ortsinformation mit proportionaler Vergrößerung und parallelem Versatz der Objektivstellung und der Zeit korrigiert. Die Ortskorrektureinrichtung kann außerdem in der Lage sein, die korrigierte Ortsinformation dadurch zu generieren, daß die Ortsinformation in der Weise korrigiert wird, daß der Fehler in bezug auf die In-Fokus-Objektivstellungen einer vorbestimmten vergangenen Zeitspanne oder einer vorbestimmten Anzahl in der Vergangenheit verringert wird. Die automatische Fokussiervorrichtung nach dieser Ausführungsform speichert vorab den Ort der In-Fokus-Linsenstellungen für ein spezielles, sich bewegendes Objekt als Ortsinformation, welche die Objektivstellung als Funktion der Zeit darstellt, sie korrigiert diese Ortsinformation in der Weise, daß der Fehler zwischen mehreren In-Fokus-Objektivstellungen, die durch intermittierendes Erfassen der Ist-Bewegung des Objekts erhalten werden, verringert wird, und sie steuert das Aufnahmeobjektiv auf der Grundlage der so korrigierten Ortsinformation, wodurch eine in hohem Maße exakte Fokussiersteuerung mit der einen minimierten Fehler aufweisenden exakten Ortsinformation möglich ist.
Die automatische Fokussiervorrichtung kann mit einer Betriebsartauswahleinrichtung vorgesehen sein, um entweder eine Betriebsart auszuwählen, in der mehrere Sätze von In-Fokus-Objektivstellungen und Zeitpunkten, die zeitlich sequentiell erzeugt werden, in mehreren zugehörigen In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtungen gespeichert werden, oder einer Betriebsart, in der das Aufnahmeobjektiv von der Objektivantriebs-Steuereinrichtung gemäß der Ortsinformation gesteuert wird.
Außerdem kann eine Speicherauswahleinrichtung vorhanden sein, um eine von den mehreren In-Fokus-Speichereinrichtungen auszuwählen, und eine Anzeigeeinrichtung zu veranlassen, deren Inhalt anzuzeigen.
Eine solche automatische Fokussiervorrichtung mißt die In-Fokus-Stellung und die Zeit durch direkte Fokus-Erfassung der tatsächlichen Objektbewegung, und sie generiert die Ortsinformation des Aufnahmeobjektivs für das spezielle, sich bewegende Objekt durch statistische Verarbeitung mehrerer Daten, welche dadurch erhalten werden, daß man die oben angegebene Messung mehrmals durchführt, wodurch man exaktere Ortsinformation erhalten kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht der Aufnahme eines sich bewegenden Objekts;
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Objektivbewegungsmuster-Information;
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung eines konventionellen Folge-Vorgangs;
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Fotoaufnahme-Situation;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen automatischen Fokussiervorrichtung;
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die ein Format beim Speichern eines Objektivbewegungsmusters darstellt;
Fig. 7A, 78, 8A, 8B und 9 sind graphische Darstellungen der Funktion der Objektivbewegungsmuster-Steuereinrichtung;
Fig. 10 ist ein Flußdiagramm, welches den Betriebsablauf der In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung darstellt;
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, welches den Betriebsablauf der Objektivantriebs- Steuereinrichtung veranschaulicht;
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen automatischen Fokussiervorrichtung;
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen automatischen Fokussiervorrichtung;
Fig. 14 ist eine graphische Darstellung von Objektivbewegungsmuster-Informationen;
Fig. 15 ist ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen automatischen Fokussiervorrichtung;
Fig. 16 ist eine graphische Darstellung der Funktion der Starteinrichtung;
Fig. 17 ist ein Blockdiagramm einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen automatischen Fokussiervorrichtung;
Fig. 18 ist eine graphische Darstellung, die Art, Information und kompensierte Ortsinformation für eine Objektivstellung als Funktion der Zeit darstellt;
Fig. 19A und 19B sind graphische Darstellungen, die den Prozeß zeigen, der in der In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung abläuft;
Fig. 20 ist eine graphische Darstellung der in der Ortsspeichereinrichtung gespeicherten Information;
Fig. 21, 22, 23A und 23B sind graphische Darstellungen, die den in der Ortsspeichereinrichtung ablaufenden Prozeß veranschaulichen;
Fig. 24 ist eine graphische Darstellung, die den in der Ortskompensationseinrichtung ablaufenden Prozeß veranschaulicht,
Fig. 25 ist eine graphische Darstellung, die einen weiteren, in der Ortskompensationseinrichtung ablaufenden Prozeß veranschaulicht;
Fig. 26 und 27 sind graphische Darstellungen, die den Prozeß in der Antriebssperreinrichtung veranschaulichen;
Fig. 28 ist eine graphische Darstellung eines weiteren, in der Ortskompensationseinrichtung ablaufenden Prozesses;
Fig. 29 ist ein Blockdiagramm einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 30 ist ein Blockdiagramm einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 31A, 31B, 31C, 32A, 32B und 32C sind graphische Darstellungen, die den Prozeß in mehreren Ortsspeichereinrichtungen innerhalb der in Fig. 30 gezeigten Schaltung darstellen;
Fig. 33 ist ein Blockdiagramm einer achten Ausführungsform der erfindungsgemäßen automatischen Fokussiervorrichtung;
Fig. 34 ist ein Blockdiagramm der in Fig. 33 gezeigten In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung;
Fig. 35 ist eine Außenansicht einer Kamera&sub1; bei der die vorliegenden Erfindung angewendet wird;
Fig. 36 und 37 sind graphische Darstellungen des in der In-Fokus-Stellung-Speichereinrichtung ablaufenden Prozesses;
Fig. 38 und 39 sind graphische Darstellungen des in der Ortsberechnungseinrichtung ablaufenden Prozesses; und
Fig. 40 ist eine graphische Darstellung des Prozesses in einer Ortsspeichereinrichtung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen automatischen Fokussiervorrichtung.
Gemäß Fig. 5 wird der von einem Objekt 1 kommende Lichtstrahl durch ein Aufnahmeobjektiv 2 geleitet und bildet auf einer Filmebene ein Bild des Objekts. Außerdem wird der Lichtstrahl durch einen an sich bekannten Teilspiegel aus der optischen Aufnahmeachse abgeleitet und auf eine Fokusdetektiereinrichtung 3 geleitet, die sich beispielsweise am Boden der Kamera befindet. Diese Fokusdetektiereinrichtung 3 setzt sich zusammen aus einem bekannten optischen Fokusdetektiersystem, einem Bildsensor und einer Fokusdetektier-Berechnungseinheit. Beim Empfang des Lichts von dem Objekt 1 detektiert sie die Richtung und den Betrag der Abweichung zwischen der Objektebene und der Filmebene (im folgenden wird dies mit dem Begriff "Unschärfemaß" bezeichnet). Dieses Unschärfemaß wird intervallweise geliefert, da die Fokusdetektiereinrichtung 3 eine Ladungsansammlungszeit für den Bildsensor und eine Berechnungszeit für das Fokus-Erkennen benötigt. Das jeweilige Intervall wird länger, wenn eine Fotoaufnahme erfolgt, da die Fokus-Erfassung während der Aufnahme nicht durchgeführt werden kann.
Eine Objektivstellungs-Detektiereinrichtung 5 erfaßt die Absolutstellung des Aufnahmeobjektivs 2, beispielsweise repräsentiert durch den Objektiv-Verschiebehub aus einer Referenzstellung des Objektivs 2, wenn dieses auf eine unendliche Objektentfernung fokussiert ist, und die Detektiereinrichtung setzt sich zusammen aus einem Codierer zum Erzeugen einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen entsprechend einem vorbestimmten Bewegungshub des Objektivs 2, einem Zähler, der die Ausgangsimpulse des Codierers entsprechend der Objektivbewegungsrichtung addiert oder subtrahiert, und eine Rückstelleinrichtung zum Initialisieren des Zählers. Genauer gesagt, der Inhalt des Zählers liefert die Information entsprechend der Absolutstellung des Aufnahmeobjektivs 2, wobei der Zähler zurückgestellt wird, nachdem das Objektiv 2 zu Beginn der Stromversorgung für die automatische Fokussiervorrichtung auf eine der Fokussierung auf unendliche Entfernung entsprechende Stellung zurückgezogen wurde, und anschließend erfolgt das Zählen der Ausgangsimpulse des Codierers.
Eine Erfassungseinrichtung für die In-Fokus-Stellung des Objektivs, 4, setzt das von der Fokusdetektiereinrichtung erzeugte Unschärfemaß um in ein Bewegungshub des Objektivs 2 und addiert den Bewegungshub entsprechend dem Unschärfemaß auf die Objektivstellung bei der Erzeugung des Unschärfemaßes, um dadurch eine Objektivstellung festzulegen, in der das Aufnahmeobjektiv 2 momentan auf das Objekt fokussiert ist (im folgenden wird dies als "In-Fokus-Objektivstellung" bezeichnet). Wenn das Aufnahmeobjektiv sich im Verlauf der Fokusdetektierung (der Ladungsansammlungszeit des Bildsensors und der Brechungszeit) seitens der Fokusdetektiereinrichtung 3 bewegt, wird eine dieser Objektivbewegung entsprechende Kompensation auf das Unschärfemaß oder auf die In-Fokus-Objektivstellung addiert.
Eine Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6 speichert vorab die Objektivbewegungsmuster-Information, die eine Objektivstellung als Funktion der Zeit für ein spezielles, sich bewegendes Objekt repräsentiert.
Wenn beispielsweise die Objektivbewegungsmuster-Information entsprechend der Aufnahmesituation eines sich bewegenden Objekts durch die ausgezogene Linie L in Fig. 2 dargestellt wird, so wird die Beziehung zwischen der Objektivstellung Z(t) und der Zeit t in einem Speicher, beispielsweise in einem ROM oder einem RAM, durch Adressen X, X + 1, X ...... und Daten Z0, Z1, Z2, ... gespeichert, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Die Adressen X, X + 1, X ...... werden hierbei durch Vielfache eines Intervalls ΔT definiert. In Fig. 6 ist X eine Referenzadresse, ΔT ist das Intervall, und Z ist die Objektivstellung.
Erneut auf Fig. 5 bezugnehmend, steuert eine Objektivantriebs-Steuereinrichtung 7 den Antrieb des Aufnahmeobjektivs 2 bezüglich Stellung und Zeit in der Weise, daß das Objektiv 2 auf das spezielle, sich bewegende Objekt fokussiert wird, basierend auf der Objektivbewegungsmuster-Information, der In-Fokus-Objektivstellungs-Information und der Objektivstellungs-Information.
Im folgenden wird auf die Fig. 7 und 8 Bezug genommen, um den Steuerungsbetrieb der Objektivantriebssteuerung 7 zu erläutern.
In Fig. 7A stellt eine ausgezogene Linie L ein Objektivbewegungsmuster dar, welches die Relation zwischen der Objektivstellung und der Zeit angibt, entsprechend einem speziellen, sich bewegenden Objekt. Wenn zu einem Zeitpunkt t1 die In- Fokus-Objektivstellungs-Information Z1 (Anfangsstellung) erzeugt wird, wird nach einem Punkt P1 geschaut, bei dem das Objektivbewegungsmuster L den Wert Z1 aufweist. Wenngleich das Objektivbewegungsmuster L zwei zeitliche Werte für eine Objektivstellung Z besitzt, läßt sich der Punkt P1 dadurch festlegen, daß ein Wert mit einer kleineren Zeit t ausgewählt wird.
Wenn der erste Punkt P1 bestimmt ist, steuert die Objektivantriebssteuerung 7 das Objektiv 2, bis zum nächsten Zeitpunkt t2 die In-Fokus-Objektivstellungs-Information Z2 erzeugt wird, so daß die Beziehung zwischen Stellung und Zeit des Objektivs 2 zu einem Abschnitt L1 des Objektivbewegungsmusters L wird, startend am Punkt P1 und basierend auf der Objektivstellungsinformation.
Dementsprechend folgt die Objektivstellung, welche das momentane Steuerungsziel ist, einer ausgezogenen Linie L1, wie sie in Fig. 7B gezeigt ist.
In Fig. 7B gibt eine gestrichelte Linie L' diejenige Beziehung zwischen Objektivstellung und Zeit an, welche genau der tatsächlichen Objektbewegung folgt. Die gestrichelte Linie L' variiert bei jedem beweglichen Objekt, sie paßt nicht genau zu dem Objektivbewegungsmuster L in Fig. 7A, sondern wird von vornherein als mit einem kleinen Fehler in Bezug aufletztere angesehen. Folglich ist der Fehler zum Zeitpunkt t2 auch dann, wenn das Objektiv unter Zugrundelegung der ausgezogenen Linie L1 als Zielvorgabe angetrieben wird, gering, wenn nicht die Zeitspanne zwischen t1 und t2 extrem lang ist.
Wenn zum Zeitpunkt t2 neue In-Fokus-Objektivstellungs-Information Z2 erzeugt wird, wird nach einem Punkt P2 geschaut, bei dem das Objektivbewegungsmuster L einen Wert Z2 annimmt, und zwar unter der Bedingung, daß der Punkt P2 möglichst dicht bei dem Punkt P1 und hinter dem Punkt P1 liegt, und das Aufnahmeobjektiv 2 wird entsprechend der Objektivstellungsinformation in der Weise gesteuert, daß die Objektivstellungs-Zeit-Beziehung zu einem Teil L2 des Objektivbewegungsmusters wird, der bei dem Punkt P2 beginnt, bis zum nächsten Zeitpunkt t3 die In- Fokus-Objektivstellungs-Information Z3 erzeugt wird. Deshalb wird an diesem Punkt, der zur Zeit t2 vorhandene Fehler zwischen der ausgezogenen Linie L', die der Objektivstellung entsprechend dem momentanen Objekt entspricht, und der Steuerungs-Zielvorgabe L1 kompensiert.
Anschließend werden ähnliche Vorgänge für die jüngste In-Fokus-Objektivstellungs- Information Z3, Z4, Z5, ... die zu den Zeitpunkten t3, t4, t5, ... erzeugt werden, wiederholt, um Steuerungsziele L3, L4, L5, ... zu erhalten, wie sie in Fig. 7 gezeigt sind.
Da die Steuerungsziele L1, L2, ... zu den Zeitpunkten t1, t2 nicht kontinuierlich sind, stimmt die tatsächliche Bewegung des Aufnahmeobjektivs 2 nicht mit den Zielen L1, L2, ... an diesen Punkten überein. Allerdings läßt sich das Objektiv 2 in der Weise steuern, daß es mit den Zielen L1, L2, ... in den übrigen Zeitspannen übereinstimmt, so daß sich nur eine geringe Differenz im Endergebnis der tatsächlichen Objektivstellungs-Steuerung gegenüber der Objektivstellungs-Zeit-Relation ergibt, die strikt der tatsächlichen Objektbewegung entspricht.
Außerdem wird die in den Intervallen erzeugte In-Fokus-Objektivstellungs-Information nicht direkt für die Antriebssteuerung des Aufnahmeobjektivs 2 verwendet, sondern dient lediglich zur Kompensation des Objektivbewegungsmusters. Folglich erhöht sich der Fehler der Objektivantriebssteuerung auch dann nicht, wenn das Intervall größer wird.
Um außerdem den Fehler zu den Zeitpunkten t1, t2, ... zu verringern, besteht auch die Möglichkeit, die Zeitachse bis zur nächsten Zielsteuerung zu expandieren oder zu verkleinern, entsprechend der Differenz ΔZ zwischen der In-Fokus-Objektivstellung und der aktuellen Objektivstellung und nach Maßgabe der Objektivbewegungsrichtung, wenn die neue In-Fokus-Objektivstellungs-Information erzeugt wird. Beispielsweise ist in Fig. 7B zum Zeitpunkt t2 die Differenz ΔZ zwischen der generierten In-Fokus-Objektivstellung Z2 und dem Steuerungsziel L1 positiv, und außerdem ist auch die Richtung der Objektivbewegung positiv, was bedeutet, daß die momentane Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts schneller als vorhergesagt ist, oder daß das momentane Objektivbewegungsmuster L' auf der Zeitachse komprimiert ist, im Vergleich zu dem gespeicherten Objektivbewegungsmuster L. Deshalb ist es möglich, das Steuerungsziel L2 mit Beginn im Zeitpunkt t2 zu komprimieren (die zeitliche Änderungsgeschwindigkeit zu erhöhen), abhängig von der Differenz ΔZ, um so den Fehler im Zeitpunkt t3 zu verringern.
Es wird im folgenden auf die Fig. 8A und 8B Bezug genommen, um eine Ausführungsform zu erläutern, bei der die Antriebssteuerung für das Aufnahmeobjektiv 2 nach dem oben erläuterten Verfahren durchgeführt wird. Gemäß Fig. 8A wird die Objektivantriebssteuerung aus der Objektivstellung Z1 heraus im Zeitpunkt t1 gestartet, entsprechend dem gespeicherten Objektivbewegungsmuster Z = F1 (t). Wenn bei t2 die In-Fokus-Objektivstellungs-Information Z2 erhalten wird, läßt sich eine Zeit S2 bestimmen, zu der die Objektivstellung Z2 erreicht wird, falls die Objektivbewegung entlang der Funktion Z = F1 (t) fortgesetzt wird. Der Fehler der Objektivstellung Z im Zeitpunkt t2 kann als Resultat des Umstands betrachtet werden, daß die tatsächliche Objektbewegung einem Objektivbewegungsmuster Z = F2(t) entspricht, welches sich von dem vorab gespeicherten Muster Z = F1(t) unterscheidet. Das Muster Z = F2(t) läßt sich unter der Annahme, daß es durch Kompression oder Expansion der Zeitachse und durch eine parallele Versetzung des Musters Z = F1 (t) erhalten wird, folgendermaßen ausdrücken:
F2(t) = F1 (a2 * t + b2) ... (A)
Außerdem gibt es folgende Bedingungen zu den Zeitpunkten t1, t2, S2 und die Objektivstellungen Z1, Z2:
F2(tl) = F1(t1) = Z1
F2(t2) = F1(S2) = Z2 ... (B)
Die Koeffizienten a2, b2 in der Gleichung (A) lassen sich aus den Gleichungen (B) folgendermaßen bestimmen:
a2 = (t2-t1) / (S2-t1)
b2 = {(S2 - t2) / (S2 - t1)} * t1 ... (C)
Folglich läßt sich die Antriebssteuerung des Aufnahmeobjektivs von dem Zeitpunkt t2 an entsprechend dem Objektivbewegungsmuster Z = F2(t) durchführen, welches durch die Bedingungen (A) und (C) festgelegt wird.
Wenn dann die Objektivantriebssteuerung gestartet wird&sub1; wie dies in Fig. 8B gezeigt ist, indem bei der Objektivstellung Z2 im Zeitpunkt t2 entsprechend dem Objektivbewegungsmuster Z = F2(t) begonnen wird, und die In-Fokus-Objektivstellungs- Information Z3 bei t3 erhalten wird, so läßt sich ein Zeitpunkt S3 bestimmen, bei dem die Objektivstellung Z3 erreicht wird, wenn die Objektivbewegung gemäß der Funktion Z = F2(t) fortgesetzt wird. In ähnlicher Weise, wie es oben angegeben wurde, kann man in einer Zeitspanne zwischen t2 und t3 ein Objektivbewegungsmuster Z = F3(t) betrachten, welches durch Kompression oder Expansion sowie parallele Versetzung des Objektivbewegungsmusters Z = F2(t) auf der Zeitachse folgendermaßen erhalten wird:
F3(t) = F2(a3*t +b3)
F1 (A3 * t + B3)
F1 (A3 * t + B3) ... (D)
Außerdem gelten zu den Zeitpunkten t2, t3, S3 und bei den Objektivstellungen Z2 und Z3 folgende Bedingungen:
F3(t2) = F2(t2) = Z2
F3(t3) = F2(t3) = Z3 ... (E)
Die Koeffizienten a3, b3, A3, B3 in der Gleichung (D) lassen sich aus den Beziehungen (E) folgendermaßen bestimmen:
a3 = (t3-t2)/(S3-t2)
b3 = {(S3 - t3) / (S3 - t2)} * t2
A3 = a2 * a3
B3 = a2 * b3 + b2 (F)
Folglich läßt sich die Objektivantriebssteuerung vom Zeitpunkt t3 an, entsprechend dem Objektivbewegungsmuster Z = F3(t) ausführen, welches aus den Gleichungen (D) und (F) bestimmt wird.
Allgemein wird, wenn die In-Fokus-Objektivstellungs-Information Zn im Zeitpunkt tn erhalten wird, ein Zeitpunkt Sn bestimmt, zu dem die Objektivstellung Zn entsprechend dem Objektivbewegungsmuster Z = Fn-1 (t) unmittelbar vor tn erreicht wird, und die Objektivantriebssteuerung läßt sich von der Zeit tn ab entsprechend einem Objektivbewegungsmuster Z = Fn(t) ausführen, welches folgendermaßen dargestellt wird:
Fn(t) = Fn-1 (an * t + bn)
- F1 (An * t + Bn)
wobei
an = (tn - tn-1) / (Sn - tn-1)
bn = {(Sn - tn) / (Sn - tn-1) * tn-1
An =an x An-1 = a1 x a2 x ... x an
Bn =Bn-1 + An-1 x bn... (G)
und A1 = 1, B1 = 0, a1 = 1, und b1 = 0.
Außerdem ist es möglich, die Zeitachse ohne Kompression oder Expansion zu fixieren und die Geschwindigkeit K der zeitlichen Änderung des Fehlers folgendermaßen festzulegen:
K = ΔZ/(t2-t1)
und zwar aus dem Fehler ΔZ zum Zeitpunkt t2 in Fig. 7B, um das Steuerungsziel L2 in der nächsten Zeitspanne zwischen t2 und t3 zu kompensieren durch L2 + K(t - t2).
Im allgemeinen besitzt das Objektivbewegungsmuster L mehrere Werte für eine Objektivstellung Z wie in Fig. 9 gezeigt ist, allerdings läßt sich die Suche nach einem Punkt entsprechend der In-Fokus-Objektivstellung in der Richtung der Zeitachse durchführen, und es wird ein Punkt ausgewählt, der nach dem vorausgehenden Punkt auftritt und der gleichen Bewegungsrichtung entspricht wie der vorhergehende Punkt.
Für den Fall, daß ein der erzeugten In-Fokus-Objektivstellung Z entsprechender Punkt nicht auf dem Objektivbewegungsmuster L existiert, weil es eine Abweichung von der Vorhersageentfernung gibt, so wird ein Punkt auf dem Objektivbewegungsmuster L ausgewählt, der sich am nächsten bei der In-Fokus-Objektivstellung Z befindet und in der Nähe der verstrichenen Zeit bezüglich des vorausgehenden Punkts auf der Zeitachse liegt.
Auch dann, wenn eine Fokus-Erfassung zu einem gewissen Zeitpunkt unmöglich wird, oder dann, wenn die Differenz zwischen der erzeugten In-Fokus-Objektivstellung Z und der derzeitigen Objektivstellung größer als ein vorbestimmter Wert ist, kann die Objektivantriebssteuerung mit dem vorausgehenden Steuerungsziel fortgesetzt werden. Eine solche fortgesetzte Steuerung verhindert, daß das Aufnahmeobjektiv auf den Hintergrund fokussiert wird, auch wenn das Objekt vorübergehend aus dem Fokus-Erfassungsbereich verschwindet und die Fokus-Erfassung bezüglich des Hintergrunds erfolgt.
Fig. 10 und 11 sind ein Flußdiagramm zum Erläutern des Betriebsablaufs, der dann stattfindet, wenn die erste In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4 und die Objektivantriebssteuerung 7 auf einem Mikrocomputer gebildet sind.
Zunächst auf Fig. 10 bezugnehmend, beginnt ein Schritt 51 einer Unterbrechungs- Prozedur, wenn von dem Fokus-Detektor 3 das Unschärfemaß festgestellt wird. Ein Schritt S2 bestimmt aus dem Unschärfemaß und der Objektivstellung die In-Fokus- Objektivstellung, und ein Schritt S3 leitete eine Unterbrechungs-Prozedur ein. Diese Schritte entsprechen den Funktionen der In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4.
Bezugnehmend auf Fig. 11 stellt ein Schritt S5 dann, wenn die In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4 die Unterbrechungs-Prozedur im Schritt S4 einleitet, einen entsprechenden Punkt nach einem in Fig. 8 dargestellten Verfahren auf der Grundlage der In-Fokus-Objektivstellung und der Objektivbewegungsmuster- Information fest, und ein Schritt S6 startet die Antriebssteuerung für das Aufnahmeobjektiv 2 nach Maßgabe des Objektivbewegungsmusters L, wobei von dem Punkt aus gestartet wird. Dieser Schritt entspricht der Funktion der Objektivantriebssteuerung 7.
Fig. 12 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der der Inhalt der Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6 extern einstellbar ist, und die durch Befestigen einer externen Einstelleinrichtung 7 zum Einstellen des Objektivbewegungsmusters und Anbringung einer Speichersteuereinrichtung 8 bei der Ausführungsform nach Fig. 5 gebildet wird.
Die Speichersteuerung 8 dient zum Zurückstellen und Erneuern des Inhalts der Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6, und im Fall einer Musteränderung ermöglicht sie das Beschreiben der Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6; außerdem sperrt sie die Funktion der Objektivantriebssteuerung 7. Die Einrichtung zum externen Einstellen des Objektivbewegungsmusters 9, schreibt ein neues Objektivbewegungsmuster in den Speicher der Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6 ein, wenn das Schreiben des Speichers freigegeben ist. Nach Beendigung des Einschreibvorgangs sperrt die Speichersteuerung 8 erneut das Schreiben des Speichers für die Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6 und gibt die Funktion der Objektivantriebssteuerung 7 frei.
Der Benutzer kann die externe Einstelleinrichtung 9 direkt mit einem gewiinschten Objektivbewegungsmuster versorgen oder eines von mehreren Mustern auswählen, die vorab in der externen Einstelleinrichtung 9 vorgesehen werden. Außerdem kann das Objektivbewegungsmuster in der Einstelleinrichtung 9 auf der Grundlage der fotografischen Aufnahmebedingungen (Entfernung, Geschwindigkeit etc.), die von dem Benutzer bereitgestellt werden, berechnet werden. Beispielsweise kann in der in Fig. 1 gezeigten Aufnahmesituation das Objektivbewegungsmuster dadurch berechnet werden, daß die kürzeste Entfernung 5, die Anfangsentfernung P und die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs eingegeben werden.
Zuerst läßt sich das Bewegungsmuster d(t) der Objektentfernung wie folgt darstellen:
d(t) = (V t - Z&sub0;)² + S² ... (2)
mit
Z&sub0; = p² - s²
Das Objektivbewegungsmuster Z(t) läßt sich dann folgendermaßen darstellen:
Z(t) = (d(t) / 2 - f) - (d(t) / 2 - f)² - f² ... (3)
wobei f die Brennweite des Aufnahmeobjektivs und d(t) die Entfernung zwischen Filmebene und Objekt gemäß (2) ist.
Diese Gleichung (3) läßt sich folgendermaßen approximieren:
Z(t) = f² / (d(t) - 2f) ... (4)
Fig. 13 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die durch die Tatsache gekennzeichnet ist, daß der Inhalt der Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6 durch die Ausgangssignale der In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4 eingestellt werden kann, wobei eine Speichersteuereinrichtung 8 zu der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform 5 hinzugefügt ist.
Die Speichersteuerung 8 ist vorgesehen, um den Inhalt der Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtrung 6 zurückzustellen und zu erneuern, und bei diesem Erneuern gibt sie das Schreiben in die Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6 frei und sperrt die Funktion der Objektivantriebssteuerung 7. Wenn das Schreiben in den Speicher freigegeben ist, schreibt die In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4 die In-Fokus-Objektivstellungs-Information als neue Objektivbewegungsmuster-Information in die Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6 ein. Nach Beendigung dieses Schreibvorgangs sperrt die Speichersteuerung 6 das Schreiben in die Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6 und gibt die Funktion der Objektivantriebssteuerung 7 frei.
Fig. 14 zeigt die Art und Weise des Einschreibens der Objektivbewegungsmuster- Information in die Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6 mit Hilfe der In- Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4. Nimmt man die Freigabezeit für die Freigabe des Schreibens als Bezugszeit, wird die In-Fokus-Objektivstellungs- Information Z(t) (angegeben durch Symbole &sub1;,X"), die zu den Zeitpunkten tl, t2, tn, tn+1, ... nach der Freigabe erzeugt werden, jeweils paarweise zusammen mit der Zeit in die Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung 6 eingeschrieben. Wenn das Zeitintervall Δt groß ist, kann eine interne Objektivstellungsinformation eingeschrieben werden.
Im Fall der Fig. 14 lassen sich das Sammeln und das Schreiben der Objektivbewegungsmuster-Information durchführen, während das Aufnahmeobjektiv 2 angehalten ist, um das Intervall Δt zu verkürzen, allerdings können diese Vorgänge durchgeführt werden, während das Objektiv 2 angetrieben wird, falls der Objektivantrieb sich mit der Funktion des Fokusdetektors 3 überlappt Es ist auch möglich, die Objektivbewegungsmuster-Information durch Mitteilung mehrerer Detektiervorgänge anstelle eines einzelnen Detektiervorgangs festzustellen, oder die Objektivbewegungsmuster-Information aufzuzeichnen, und die im Verlauf der Funktion der Objektivantriebssteuerung 7 auf der Grundlage der Objektivbewegungsmuster-Information erhaltene In-Fokus-Objektivstellungs-Information zu der aufgezeichneten Information zurückzuführen.
Ein Objektiv mit langer Brennweite ist häufig nicht in der Lage, den fokussierten Zustand zu erfassen, so daß die Objektivbewegungsmuster-Information schwierig zu erfassen ist, weil es grundsätzlich schwierig ist, einem sich bewegenden Objekt mit einem solchen Objektiv zu folgen und außerdem ein solches Objektiv eine umfangreiche Verstellung erfordert. Deshalb ist es möglich, die Objektivbewegungsmuster- Information mit einem Objektiv kürzerer Brennweite aufzunehmen, um diese Objektivstellungsinformation umzusetzen in die Objektentfernungsinformation mit Hilfe der Gleichung (3), und diese wiederum in die Objektivstellungs-Information umzusetzen, indem man die Brennweite f des zu benutzenden Objektivs hernimmt.
Fig. 15 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, die durch den Umstand gekennzeichnet ist, daß die Aktivierung der Objektivantriebssteuerung 7 von einer Starteinrichtung 10 gesteuert wird, wobei die Starteinrichtung 10 der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform hinzugefügt ist.
Die Starteinrichtung 10 ermöglicht es dem Benutzer die Objektivantriebssteuerung 7 von einem gewünschten Zeitpunkt an oder von einer gewünschten Objektentfernung aus zu aktivieren.
Wenn z.B. die Objektivantriebssteuerung 7 für eine gewünschte Zeitspanne zu aktivieren ist, kann die Starteinrichtung 10 ein einfacher Schalter sein, der die Funktion der Objektivantriebssteuerung 7 freigibt oder sperrt.
Außerdem stellt im Fall des Aktivierens bei einer gewünschten Entfernung der Benutzer die Entfernung mit der Starteinrichtung 10 ein. Wenn z.B. der Benutzer die Objektivantriebssteuerung 7 in einer Situation zu aktivieren wünscht, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, und dann die Objektentfernung P gleich oder kleiner als die Entfernung P wird, stellt der Benutzer die Information in der Startereinrichtung 10 so ein, daß die Entfernung gleich oder kleiner P ist. Die Startereinrichtung 10 setzt die Entfernung P mit Hilfe der Gleichung (3) in die Objektivstellung Z0 um und beobachtet die intervallweise erzeugte In-Fokus-Objektivstellungs-Information. Wenn das Objekt weiter als der Abstand P gemäß Fig. 16 entfernt ist, aktiviert der Starter 10 die Objektivantriebssteuerung 7 nicht, da die In-Fokus-Objektivstellung den Wert Z0 nicht übersteigt. Wenn das Objekt näherkommt und die im Zeitpunkt tn+1 erzeugte in-Fokus-Objektivstellungs-Information Z(tn + 1) den Wert Z0 übersteigt, aktiviert die Startereinrichtung 10 die Objektivantriebssteuerung 7. Die Entfernung P läßt sich von Hand am Aufnahmeobjektiv 2 einstellen. In diesem Fall kann die eingestellte Objektivstellung in die Startereinrichtung 10 über die Objektivstellungs-Detektoreinrichtung 5 eingespeist werden.
Vor dem Aktivieren der Objektivantriebssteuerung 7 durch die Startereinrichtung 10 kann das Aufnahmeobjektiv 2 entweder angehalten oder entsprechend dem Unschärfemaß angetrieben werden, wie es bei der konventionellen Objektivantriebssteuerung der Fall ist.
Bei den obigen Ausführungsformen ist die Objektivbewegungsmuster-Information in der Speichereinrichtung 6 in Form der Zeit t und der Objektivstellung Z(t) gespeichert, allerdings kann diese Information auch in der Form der Zeit t und der Objektentfernung d(t) gemäß der Gleichung (3) gespeichert werden. Sogar bei einem Objektiv mit veränderlicher Brennweite (beispielsweise einem Zoom-Objektiv, gestattet eine derartige Form der Speicherung) die Umwandlung in die Objektivstellung bei jeder Brennweite gemäß Gleichung (3).
Außerdem erfolgt bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen die Antriebssteuerung für das Aufnahmeobjektiv 2 prinzipiell mit Hilfe der Objektivbewegungsmuster-Information, während die In-Fokus-Objektivstellungs-Information oder das Unschärfemaß zur Korrektur oder zur Kompensation eingesetzt wird; es ist allerdings auch möglich, die Objektivantriebssteuerung normal vorzunehmen, beispielsweise in Form eines Vorhersage-Antriebs auf der Grundlage des Unschärfemaßes, um auf die erfindungsgemäße Objektivantriebssteuerung dann umzuschalten, wenn das Detektieren der Scharfeinstellung unmöglich wird oder der konventionelle Vorhersage-Antrieb deshalb schwierig auszuführen ist, weil die Objektentfernung gering ist.
Außerdem wird bei den obigen Ausführungsformen nach den Fig. 5, 12, 13 und 15 das Unschärfemaß des Aufnahmeobjektivs 2 nach dem TTL-Verfahren unter Verwendung der Fokus-Detektoreinrichtung 3 erfaßt, möglich ist aber auch die direkte Messung der Objektentfernung, beispielsweise mittels Trigonometrie.
Die obigen ersten bis vierten Ausführungsbeispiele ermöglichen das genaue Verfolgen des sich bewegenden Objekts auch dann, wenn dessen Bewegung komplex und rasch abläuft, da der Objektivantrieb gemäß der vorab gespeicherten Objektivbewegungsmuster-Information gesteuert wird und die Antriebssteuerung durch die intermittierend generierte In-Fokus-Objektivstellungs-Information korrigiert wird. Außerdem läßt sich das Fotografieren bequem zwischen den Vorgängen der Fokus- Erfassung einfügen, weil das Intervall zwischen dem jeweiligen Generieren der In- Fokus-Objektivstellungs-Information ausreichend lang gewählt werden kann.
Fig. 17 ist ein Blockdiagramm einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen automatischen Fokussiervorrichtung, angewendet bei einer Kamera.
Gemäß Fig. 17 wird der Lichtstrahl von einem Objekt 1 durch ein Aufnahmeobjektiv 2 geleitet und bildet auf einer Filmebene ein Abbild des Objekts. Der Lichtstrahl wird außerdem von einem bekannten teildurchlässigen Spiegel aus der optischen Aufnahmeachse abgeleitet und einer Fokus-Detektiereinrichtung 3 zugeleitet, die sich beispielsweise am Boden der Kamera befindet. Diese Fokus-Detektiereinrichtung 3 setzt sich zusammen aus einem bekannten optischen Fokus-Detektiersystem, einem Bildsensor und einer Fokus-Detektier-Berechnungseinheit. Bei Empfang des Lichts von dem Objekt 1 detektiert sie die Abweichung zwischen der Objektbildebene und der Filmebene (diese Abweichung umfaßt Richtung und Betrag; sie soll im folgenden als Unschärfemaß bezeichnet werden). Das Unschärfemaß wird intervallweise geliefert, da die Fokus-Detektiereinrichtung 3 eine Ladungsansammlungszeit für den Bildsensor und eine Berechnungszeit für die Fokus-Detektierung erfordert. Dieses Intervall wird dann länger, wenn ein Aufnahmevorgang durchgeführt wird, da das Fokus-Detektieren nicht während einer Aufnahme durchgeführt werden kann.
Eine Objektivstellungs-Detektoreinrichtung 5 zum Detektieren der Absolutstellung des Aufnahmeobjektivs 2, beispielsweise dargestellt durch den Objektiv-Verschiebungshub aus einer Referenzstellung des Objektivs 2, setzt sich zusammen aus einem Codierritzenerzeuger und einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen, die einem vorbestimmten Bewegungshub des Objektivs 2 entsprechen, einem Zähler, der die Ausgangsimpulse des Codierers entsprechend der Bewegungsrichtung des Objektivs addiert oder subtrahiert, und einer Einstelleinrichtung zum Initialisieren des Zählers. Genauer gesagt, der Inhalt des Zählers stellt die Information entsprechend der Absolutstellung des Aufnahmeobjektivs 2 dar, wenn der Zähler zurückgestellt wird, nachdem das Objektiv 2 beim Start der Stromversorgung für die automatische Fokussiervorrichtung auf eine Stellung zurückgezogen wurde, die der Scharfeinstellung aus unendlicher Entfernung entspricht.
Die In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4 setzt das von der Fokusdetektiereinrichtung 3 generierte Unschärfemaß um in den Bewegungshub des Objektivs 2 und addiert den den Unschärfemaß entsprechenden Bewegungshub auf die Objektivstellung, die bei der Erzeugung des Unschärfemaßes vorhanden war, um dadurch eine Objektivstellung festzulegen, in der das Aufnahmeobjektiv 2 auf das Objekt in den momentanen Zeitpunkt fokussiert ist (dies wird im folgenden als In- Fokus-Objektivstellung bezeichnet). Wenn sich das Aufnahmeobjektiv im Zuge der Fokusdetektierung (der Ladungsansammlungszeit des Bildsensors und der Berechnungszeit) der Fokusdetektiereinrichtung 3 bewegt, wird eine einer solchen Objektbewegung entsprechende Kompensation zu dem Unschärfemaß oder der In-Fokus- Objektivstellung addiert.
Eine In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung 11 speichert mehrere In-Fokus-Stellungsdaten, die intermittierend von der In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4 generiert werden, und zwar jeweils paarweise mit dem Zeitpunkt der Generierung. Wenn beispielsweise die In-Fokus-Stellungsdaten ZO, Z1, Z2, ..., Zn-1, Zn zu den Zeitpunkten t0, t1, t2, ..., tn-1, tn gemäß Fig. 18 erzeugt werden, werden jeweils die Zeit t und die In-Fokus-Stellung Z in einen neu beschreibbaren Speicher, beispielsweise einen RAM mit zugehörigen Adressen eingeschrieben (wobei die Referenzadressen Y, W sind), wie dies in Fig. 19A und 19B gezeigt ist.
Eine Ortsspeichereinrichtung 12 speichert vorab Ortsinformation oder Objektivbewegungsmuster-Information Z = F(t) oder t = G(Z), welche die In-Fokus-Objektivstellung für ein spezielles sich bewegendes Objekt durch die Beziehung zwischen der Objektivstellung Z und der Zeit t angibt.
Wenn z.B. eine Aufnahmesituation eines sich bewegenden Objekts gemäß Fig. 4 durch die Ortsinformation repräsentiert wird, die in Fig. 20 durch eine ausgezogene Linie dargestellt ist, werden die Objektivstellung Zk und der Zeitpunkt tk in einem Speicher wie z.B. einem ROM oder RAM gespeichert als Koordinatenwerte, welche die funktionellen Stellungen angeben, die in Fig. 20 jeweils durch einen schwarzen Punkt kenntlich gemacht sind, wobei die Zwischenwerte zwischen den verteilten Punkten mit Hilfe einer geeigneten Interpolationsgleichung aufgefüllt werden. Das Speichern der Ortsinformation erfolgt beispielsweise gemäß Fig. 21 durch die Zeit t und die Objektivstellung Z als eine Speicheradresse mit entsprechendem Speicherinhalt. In Fig. 21 bedeutet X die Referenzadresse ΔT ist ein konstantes Zeitintervall und Z ist die Objektivstellung. Die Objektivstellung Z für eine nicht-gespeicherte Zeit läßt sich aus der Objektivstellung ermitteln, die der gespeicherten Zeit entspricht, indem man von einer bekannten Interpolationsgleichung Gebrauch macht.
In Fig. 21 erfolgt die Speicherung in Form einer Funktion:
Z = F(t)
dadurch, daß die Zeit t und die Objektivstellung Z als Speicheradresse bzw. als Speicherinhalt benutzt werden, allerdings kann die Speicherung auch in Form der Funktion
t = G(Z)
erfolgen, wie dies in Fig. 22 gezeigt ist, in dem man die Objektivstellung Z als Speicheradresse und die Zeit t als Speicherinhalt hernimmt. In diesem Fall erfolgt das Speichern der Daten in der Form der Zeit, welche verstreicht, während die Objektivstellung Z ein konstantes Intervall durchmißt.
Wenn die Zeit t und die Objektivstellung Z in unregelmäßigen Intervallen gespeichert werden, werden die Werte getrennt gespeichert, wobei der Betrag k als Adressenversatzwert in Bezug auf die Referenzadressen V, U gemäß Fig. 23A und 23B verwendet wird. In diesem Fall gibt die Beziehung zwischen tk und Zk die Ortsinformation Z = F(t) und t = G(Z) gleichzeitig an. Die Ortsinformationsfunktion F(t) oder G(Z) kann aus den ursprünglichen Daten der Zeit t und der In-Fokus-Stellung Z bestehen, wie sie einmal oder mehrere Male mit der In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4 für das aktuelle, sich bewegende Objekt gemessen wird, oder sie kann dadurch erhalten werden, daß man in geeigneter Weise eine statistische Verarbeitung oder Interpolation vornimmt. Außerdem kann es sich bei der Funktion um die Daten der Zeit t und die In-Fokus-Stellung Z handeln, die anhand eines imaginären bewegten Objekts berechnet wird. Man kann auch eine Funktion als solche hernehmen, wenn die Funktion F(t) oder G(Z) sich durch eine mathematische Gleichung darstellen läßt. Wenn beispielsweise die Funktion eine Funktion n-ter Ordnung ist, lassen sich die Werte Z oder t direkt anhand der vorab gespeicherten Koeffizienten der mathematischen Gleichung berechnen.
Eine Ortskompensatoreinrichtung 13 korrigiert die in der Ortsspeichereinrichtung 12 abgespeicherte Ortsinformation in der Weise, daß sie Fehler beziiglich der In-Fokus- Stellungsdaten (t0, Z0), (t1, Z1), ..., (tn, Zn), die in der In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung 11 abgespeichert sind, minimal werden. Dieser Vorgang wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 18 anhand eines Falls erläutert, bei dem n- Sätze von In-Fokus-Stellungsdaten (t0, Z0), (t1, Z1), ..., (tn, Zn) bis dahin erhalten wurden.
Die gespeicherte Ortsinformationsfunktion t = G(Z) liefert folgende Funktion durch Expandieren oder Komprimieren der Zeitachse sowie durch Parallelversatz:
t=A X G(Z) + B = G' (Z) (5)
Die Koeffizienten A, B der Gleichung (5) lassen sich in geeigneter Weise so bestimmen, daß der Fehler aus den n-Sätzen von In-Fokus-Stellungsdaten (t0, Z0), (t1, Z1), ..., (tn, Zn) minimiert wird. Der Fehler E läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:
E = (Ei)² = (ti - A x G(Zi) - B)² (6)
Als Bedingung zum Minimieren des Fehlers E in Bezug auf die Variablen A&sub1; B werden folgende zwei partiellen Differentialgleichungen erster Ordnung verwendet:
Diese Gleichungen lassen sich in Bezug auf die Koeffizienten A und B folgendermaßen umschreiben:
Wenn monoton steigende Ortsinformation, wie sie in Fig. 20 gezeigt ist, in der Form gemäß den Fig. 22, 23A oder 23B gespeichert wird, läßt sich G(Zi) in den Gleichungen (6) und (7) aus folgender Interpolationsgleichung bestimmen:
G(ZI) = {G(Zj + 1) - G(zj)} x + G(Zj) (8)
wobei j die Anzahl von Objektivstellungen in nächster Nähe der Objektivstellung Zi ist (Zj≤Zi≤Zj+1 oder Zj≥Zi≥Zj+1).
Zu jeder Zeit tn läßt sich durch diese Gleichungen (5) - (8) kompensierte Ortsinformation mit neuen Koeffizienten A und B erhalten. Wenn allerdings zur Zeit t0 lediglich ein Satz eines In-Fokus-Stellungs-Zustands verfügbar ist, wird der Koefffizient A auf 1 gesetzt, und es erfolgt eine Kompensation nur für den Koeffizienten B.
Wenn außerdem G(Z) nicht monoton ansteigend, sondern eine mehrere Werte aufweisende Funktion ist, läßt sich G(Zi) immer noch aus der Gleichung (8) bestimmen, weil die Linsenstellungs-Zahl j in der Nähe der Objektivstellung Zi aus der Ähnlichkeit zwischen den gespeicherten In-Fokus-Stellungen und der Ortsinformation ermittelt werden kann. Um ein Beispiel zu nennen, kann dann, wenn die Ortsinformation G(Z) eine Funktion mit zwei Werten bezüglich der Objektivstellung Z ist, eine In- Fokus-Stellung Zi zwischen einem Satz von Ortsinformationsdaten Zn, Zn+1 oder Zm, Zm+1 eingestellt werden. Von diesen beiden Sätzen mit den Zeiten tn bzw. tm entsprechend Zn bzw. Zm wird ein Satz ausgewählt, dessen Zeit größer ist als die Zeit tz entsprechend Zc in dem Datensatz (Zc, Zc + 1), der für die vorausgehende In-Fokus-Stellung Zi-1 ausgewählt wurde, und der kleiner als 2 ist. Wenn also tc bei einer Zeit tp liegt, wird ein Datensatz (Zn, Zn + 1) für die In-Fokus-Stellung Zi ausgewählt. Liegt tc bei tq, wird der Datensatz (Zm, Zm + 1) ausgewählt. Selbst wenn also die Ortsinformation mehrere Werte bezüglich der Objektivstellung Z aufweist, wird nur ein Satz der Ortsinformation (Zj, Zj + 1) auf beiden Seiten der In- Fokus-Stellung Zi ausgewählt, indem man ein geeignetes Kriterium hinzuzieht.
Folglich liefert die kompensierte Ortsinformation G'(Z), die gemäß den Gleichungen (5) - (8) bestimmt wird, gemäß Fig. 8 eine Funktion, welche den Fehler bezüglich mehrerer In-Fokus-Stellungsdaten (t0, Z0), (t1, Z1), ..., (tn, Zn) minimiert.
In den Gleichungen (6) und (7) wird die Summe Σ von i = 0 bis i = n berechnet, es ist aber auch möglich, die Summe zu berechnen von i = n = m bis i = m, indem lediglich m Daten in der Vergangenheit herangezogen werden, oder man kann die Summe unter Verwendung von nur solchen Daten berechnen, die vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt in einer vorbestimmten vergangenen Zeitspanne T liegen.
Ein solches Verfahren der Berechnung, bei dem die Ortsinformation unter Verwendung von lediglich den dicht bei der laufenden Zeit liegenden Daten korrigiert wird, ermöglicht die Verringerung des Korrekturfehlers sogar bei einem sich mit veränderlicher Geschwindigkeit bewegenden Objekt.
Bei der Fokus-Detektierung ist es schwierig, das Objekt konstant in dem Fokus- Detektierbereich zu halten, und wenn das Objekt aus dem Fokus-Detektierbereich herausgerät, verfolgt die Fokus-Detektierung bezüglich des Hintergrunds oder wird überhaupt unmöglich. Wie in den Fig. 26 und 27 gezeigt ist, können sich die In- Fokus-Stellungsdaten (t0, Z0), (t1, Z1), ..., (tn, Zn) plötzlich ändern.
Wenn zum Zeitpunkt tn gemäß Fig. 26 das Erfassen des Fokus-Zustands unmöglich wird, so daß man die In-Fokus-Stellung Zn nicht ermitteln kann, kann man die kompensierte, zum Zeitpunkt tn-1 erhaltene Ortsinformation in Fortsetzung der Objektivantriebssteuerung zum Zeitpunkt tn und daran anschließend verwenden.
Wenn andererseits gemäß Fig. 27 zum Zeitpunkt tn eine offensichtlich fehlerhafte In-Fokus-Objektivstellung Zn erreicht wird, liefert die Gleichung (6) zur Zeit tn einen großen Fehler E. Wenn folglich dieser Fehler E einen gewissen vorbestimmten Betrag übersteigt, kann die kompensierte Ortsinformation, die zur Zeit tn-1 erhalten wurde, zur Fortsetzung der Objektivantriebssteuerung im Zeitpunkt tn und daran anschließend verwendet werden. Wenn die Differenz zwischen der In-Fokus- Stellung Zn im Zeitpunkt tn und der Objektivstellung im Zeitpunkt tn, die aus der kompensierten, im Zeitpunkt tn-1 gespeicherten Information abgeschätzt wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt, ist es auch möglich, die kompensierte Ortsinformation zu verwenden, die zum Zeitpunkt tn-1 erhalten wurde, um die Objektivantriebssteuerung zur Zeit tn und daran anschließend zu verwenden.
Bei der vorstehenden Beschreibung wird die kompensierte Ortsinformation durch Kompression, Expansion und Parallelversatz der Ortsinformations-Funktion auf der Zeitachse deshalb erhalten, weil der Fehler der Ortsinformation für ein bewegliches Objekt grundsätzlich als aus der Differenz der Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts entstanden angesehen wird. Es ist aber auch möglich, die kompensierte Ortsinformation dadurch zu erhalten, daß man die Kompression, Expansion und den Parallelversatz auf die Ortsinformation anwendet, die auf der Achse der Objektivstellung aufgetragen ist, um den Fehler zu korrigieren, der sich aus der Differenz der Objektentfernung ergibt (beispielsweise bei der kürzesten Objektentfernung 5 in Fig. 4); oder man kann beide Korrekturen gleichzeitig oder alternativ verwenden.
Im allgemeinen wird die Kompensation einer Objektivstellungs-Achse dann wirksam, wenn die Objektentfernung kürzer wird. Folglich kann eine solche Kompensation bezüglich der Objektivstellungs-Achse nur dann verwendet werden, wenn sich das Objekt in geringer Entfernung befindet.
Im folgenden wird die Objektiv-Antriebssteuereinrichtung 7 erläutert. Die Objektiv- Antriebssteuerung 7 bewirkt die Antriebssteuerung auf der Grundlage der kompensierten Ortsinformation, die von dem Ortskompensator 13 bestimmt wurde, und der Objektivstellungsinformation in der Weise, daß die Objektivstellungs-Zeit-Beziehung übereinstimmt mit der in Fig. 18 gezeigten, kompensierten gespeicherten Information. Wenn z.B. die kompensierte Ortsinformation G'(Z) im Zeitpunkt tn gemäß den Gleichungen (5) - (8) erhalten wurde, ist die Objektivstellung Zx gemäß der kompensierten Ortsinformation zu einer Zeit tx nach dem Zeitpunkt tn durch folgende Gleichung gegeben:
Zx=(Zr + 1 - Zr)x t' x - tr/tr + 1 - tr + Zr

tr + 1 - tr

wobei
t'x = (tx - B) / A
tr ≤ t' x ≤ tr + 1 (9)
Gemäß dieser Gleichung (9) werden die Objektivstellungen Zr, Zr+1 gemäß Fig. 28 aus der gespeicherten Ortsinformation entsprechend tr und tr+1 erhalten. Die Objektivstellung wird so gesteuert, daß ZX zu einer beliebigen Zeit tX nach der Zeit tn erreicht wird.
Wie oben erläutert wurde, treibt also die automatische Fokussiervorrichtung gemäß Fig. 17 das Aufnahmeobjektiv in der Weise, daß dieses konstant auf das Objekt scharf eingestellt ist, wodurch der Benutzer eine scharfe Aufnahme erhalten kann.
Fig. 29 zeigt eine sechste Ausführungsform, die eine Verbesserung der Ausführungsform nach Fig. 17 darstellt und zusätzlich eine Antriebssperreinrichtung 14 aufweist.
Die Antriebssperreinrichtung 14 überwacht den von dem Ortskompensator 13 gemäß der Gleichung (6) erzeugten Fehler E und gibt die Funktion der Objektivtreibersteuerung 7 gemäß folgender Kriterien entweder frei oder sperrt sie:
EIN ≥ H Funktion gesperrt
EIN < H Funktion freigegeben (10)

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mit N ≥ 3.
In der Beziehung (10) bedeutet N die Anzahl von summierten Termen in der Gleichung (6) (N = n + 1 im Fall von i = i bis n), wobei H ein vorbestimmter Wert ist.
Wenn der Fehler E groß ist, namentlich bei einer Bewegung des Objekts, die nicht zu der gespeicherten Ortsinformation paßt, sperrt die Steuerung aufgrund der Relationen (10) die Objektivantriebssteuerung basierend auf der kompensierten Ortsinformation, um einen überflüssigen Objektivantrieb zu vermeiden.
Es ist außerdem möglich, den Betrieb durch Bildung einer Hysterese zu stabilisieren, indem man den vorbestimmten Wert H1 zum Sperren des Antriebs und einen vorbestimmten Wert H2 zum Freigeben des Antriebs mit der Relation H1 < H2 in (10) auswählt. Außerdem läßt sich das Ansprechverhalten dadurch verbessern, daß man die Anzahl von Summentermen bei der Berechnung des Fehlers E auf eine vorbestimmte Anzahl von Daten vor dem laufenden Zeitpunkt limitiert. Während der oben erläuterten Sperre kann man außerdem eine übliche automatische Scharfeinstellung anhand des Unschärfemaßes durchführen.
Der Beginn des Objektivantriebs auf der Grundlage der kompensierten Ortsinformation läßt sich dadurch steuern, daß man den Objektivantrieb dann sperrt, wenn N gleich oder kleiner als 3 in der Beziehung (10) ist. Die Wahrscheinlichkeit für eine Fokussierung wird weiter verbessert, da der Objektivantrieb auf der Grundlage der kompensierten Ortsinformation erst dann gestartet wird, nachdem die Übereinstimmung zwischen der Objektbewegung und der gespeicherten Ortsinformation bestätigt ist.
Außerdem kann man den Bedingungen (10) folgende Kriterien hinzufügen:
Antrieb gesperrt, falls A > Ah,
A < Al,
B > Bh oder
B < Bl (11)
andernfalls Freigabe des Antriebs.
In den Relationen (11) sind Ah, Al, Bh und Bl vorbestimmte Werte, die folgende Bedingung erfüllen:
Ah > 1 > Al > 0, Bh > 0 > Bl.
Wenn z.B. Ah = 2, Al = 1/2, Bh = 100 ms und Bl = -100 ms so ermöglicht die Hinzufügung solcher Bedingungen das Erkennen einer schwachen Übereinstimmung der Ortsinformation, wenn übermäßig starke Kompensationen auf die Ortsinformation angewendet werden. In diesem Fall wird der Objektivantrieb auf der Basis der kompensierten Ortsinformation gesperrt, um einen überflüssigen Objektivantrieb zu vermeiden.
Fig. 30 zeigt eine siebte Ausführungsform, die eine Verbesserung der Ausführungsform nach Fig. 17 darstellt und zusätzlich mehrere (L) Ortsspeichereinrichtungen 12-1 - 12-L und eine Selektoreinrichtung 15 aufweist.
Die mehreren Ortsspeichereinrichtungen 12-1 - 12-L speichern verschiedene Ortsinformationen, wie dies in Fig. 31A, 31B und 31C dargestellt ist, und der Ortskompensator 13 bewirkt eine Kompensation gemäß den Gleichungen (5) - (8) für jede Ortsinformation. Die Fehler E1 - EL aus Gleichung (6) für die Ortsinformation werden auf die Selektoreinrichtung 15 gegeben, die den kleinsten Fehler Ej extrahiert und die kompensierte Ortsinformation wird diesen Fehler Ej aus den mehreren kompensierten Ortsinformationen auswählen, die von dem Ortskompensator 13 bestimmt werden. Die Objektivantriebssteuerung wird auf der Grundlage einer so ausgewählten, kompensierten Ortsinformation ausgeführt.
Diese Ausführungsform dient zum Vereinfachen des Prozesses innerhalb des Ortskompensators, indem die Ortsinformation, die mehrere Werte bezüglich der Objektivstellung Z aufweist, in mehrere einwertige Ortsinformationen aufspaltet und diese mehreren Ortsinformationen in den mehreren Ortsspeichereinrichtungen 12-1 - 12-L abspeichert. Beispielsweise läßt sich die in Fig. 32C dargestellte Ortsinformation in die in Fig. 32A und 32B dargestellte Information zerlegen.
Bei einer solchen Zerlegung können die mehreren Ortsinformationen in einem gewissen Ausmaß gemeinsame Teile besitzen.
Wie oben erläutert wurde, verbessert die in Fig. 30 dargestellte Ausführungsform die Wahrscheinlichkeit der Fokussierung, da kompensierte Ortsinformation in nächster Nähe zu der tatsächlichen Objektbewegung aus mehreren Informationen ausgewählt und zur Objektivantriebssteuerung eingesetzt wird.
Bei den oben erläuterten fünften bis siebten Ausführungsbeispielen wird die Antriebssteuerung des Aufnahmeobjektivs 2 entsprechend der kompensierten Ortsinformation ausgeführt, während die In-Fokus-Objektivstellungs-Information oder das Unschärfemaß dazu benutzt wird, die Ortsinformation zu kompensieren, jedoch ist es auch möglich, umzuschalten, zwischen der konventionellen Objektivantriebssteuerung auf der Basis des Unschärfemaßes und der erfindungsgemäßen Objektivantriebssteuerung.
Auch bei den in den Fig. 17, 29 und 30 dargestellten Ausführungsformen wird das Unschärfemaß des Aufnahmeobjektivs 2 nach dem TTL-Verfahren unter Verwendung einer Fokus-Detektoreinrichtung erfaßt, möglich ist aber auch die direkte Messung der Objektentfernung, beispielsweise mit Hilfe eines trigonometrischen Verfahrens.
Auch im Vergleich mit so einem Verfahren der Objektivantriebssteuerung, welches direkt auf gespeicherter Ortsinformation basiert, ermöglichen die fünften bis siebten Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zur Kompensation der gespeicherten Ortsinformation mit der In-Fokus-Stellungs-Information ausgebildet sind und die Objektivantriebssteuerung auf der Grundlage der so kompensierten Ortsinformation vornehmen, eine Verringerung des Fokussierfehlers sogar dann, wenn die Bedingungen die Entfernung oder Geschwindigkeit des beweglichen Objekts variieren, so daß eine automatische Fokussiervorrichtung realisiert werden kann, die an verschiedene bewegliche Objekte flexibel angepaßt werden kann.
Fig. 33 ist ein Blockdiagramm einer achten Ausführungsform der automatischen Fokussiervorrichtung gemäß der Erfindung bei Anwendung in einer Kamera.
Gemäß Fig. 33 gelangt ein von einem Objekt 1 kommender Lichtstrahl durch ein Aufnahmeobjektiv 2 und bildet in einer Filmebene ein Abbild des Objekts. Der Lichtstrahl wird außerdem mit einem bekannten teildurchlässigen Spiegel aus der optischen Aufnahmeachse abgezweigt und einer Fokusdetektoreinrichtung 3 zugeleitet, die sich beispielsweise am Boden der Kamera befindet. Die Fokusdetektoreinrichtung 3 setzt sich zusammen aus einem bekannten optischen Fokussierdetektorsystem, einem Bildsensor und einer Fokusdetektier-Berechnungseinheit. Bei Empfang des Lichts vom Objekt 1 detektiert das System Richtung und Betrag der Abweichung zwischen der Objektbildebene und der Filmebene (dies wird im folgenden mit Unschärfemaß bezeichnet). Das Unschärfemaß ist intervallweise gegeben, da die Fokusdetektoreinrichtung 3 eine Ladungsansammlungszeit für den Bildsensor und für das Detektieren der Scharfeinstellung eine Berechnungszeit benötigt. Das Intervall wird länger, wenn ein Aufnahmevorgang erfolgt, da das Fokus-Detektieren nicht während einer Aufnahme durchführbar ist.
Eine Objektivstellungs-Detektoreinrichtung 5 zum Erfassen der Absolutstellung des Aufnahmeobjektivs 2, beispielsweise dargestellt in Form des Objektivverschiebewegs aus einer Referenzstellung des Objektivs 2, in der dieses auf unendliche Objektentfernung eingestellt ist&sub1; setzt sich zusammen aus einem Codierer zum Erzeugen einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen, entsprechend einem vorbestimmten Bewegungshub des Objektivs 2, einem Zähler, der die Ausgangsimpulse des Codierers entsprechend der Bewegungsrichtung des Objektivs addiert oder subtrahiert, und einer Rückstelleinrichtung zum Initialisieren des Zählers. Genauer gesagt, liefert der Inhalt des Zählers Information über die Absolutstellung des Aufnahmeobjektivs 2, indem der Zähler zurückgestellt wird, nachdem das Objektiv 2 beim Beginn der Stromzufuhr zu der automatischen Fokussiervorrichtung in eine Stellung zurückgezogen wurde, in der es auf unendliche Entfernung eingestellt ist, anschließend werden die Ausgangsimpulse des Codierers gezählt.
Eine In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4 setzt das von der Fokusdetektoreinrichtung 3 generierte Unschärfemaß um in einen Bewegungshub des Objektivs 2 und addiert dem Bewegungshub entsprechend dem Unschärfemaß auf die Objektivstellung, die beim Generieren des Unschärfemaßes vorhanden war, um auf diese Weise eine Objektivstellung zur Fokussierung des Aufnahmeobjektivs 2 auf das Objekt im gegebenen Augenblick festzulegen (dies wird im folgenden als In- Fokus-Linsenstellung bezeichnet). Wenn das Aufnahmeobjektiv sich im Zuge des Detektierens der Fokussierstellung (Ladungsansammlungszeit des Bildsensors und Berechnungszeit) der Fokussierdetektoreinrichtung 3 bewegt, wird eine Kompensation entsprechend einer solchen Objektivbewegung auf das Unschärfemaß oder die In-Fokus-Objektivstellung addiert.
In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtungen 11-1 bis 1 1-N speichern mehrere In- Fokus-Stellungsdaten, die intermittierend von der In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4 generiert werden, und zwar jeweils paarweise mit Daten der Erzeugungszeit. Wenn In-Fokus-Stellungsdaten Z&sub0;, Z&sub1;, Z&sub2;, ..., Zn+1, Zn in den Zeitpunkten t&sub0;, t&sub1;, t&sub2;, ..., tn-1, tn gemäß Fig. 36 erzeugt werden, so werden die Zeit t und die In-Fokus-Stellung Z gemäß Fig. 19A und 19B in einem beschreibbaren Speicher, z.B. in einem RAM gespeichert, wobei dessen Adressnummern bei Referenzadressen Y, W beginnen.
Im folgenden wird die Funktion der In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtungen 11-1 - 11-N im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 34 erläutert, bei der es sich um ein Blockdiagramm einer der mehreren In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtungen 11-1 - 11-N handelt.
Eine Betriebsartselektoreinrichtung 17 wählt entweder eine Speicherbetriebsart, in der mehrere In-Fokus-Objektivstellungen und Zeitpunkte in der In-Fokus-Stellungs- Speichereinrichtung 11-N zeitlich sequentiell gespeichert werden, oder eine Ortsantriebsbetriebsart aus, in der die Antriebssteuerung für das Aufnahmeobjektiv 2 mit Hilfe der Objektivantriebssteuerung 7 nach Maßgabe von Ortsinformation aus der Ortsspeichereinrichtung 12 vorgenommen wird. Der Speicherbetrieb für die In- Fokus-Stellungs-Speichereinrichtungen 11-N wird nur dann freigegeben, wenn von dem Betriebsartselektor 17 die Speicherbetriebsart ausgewählt ist.
Eine Speicherselektoreinrichtung 19 wählt von den mehreren In-Fokus-Stellungs- Speichereinrichtungen 11-1 - 11-N in willkürlicher Weise eine Einrichtung 11-k (K = 1 - N) aus. Die Speichersteuereinrichtung 8 gibt entweder den Speicherbetrieb für den durch den Speicherselektor 19 ausgewählten In-Fokus-Stellungs-Speicher 11-k frei oder sperrt den Speicherbetrieb. Eine Speicherlöscheinrichtung 12 löscht den Inhalt der In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung 11-k, die von dem Speicherselektor 19 ausgewählt wurde. Eine Anzahl der Einrichtung 21 zeigt den in dem von dem Speicherselektor 19 ausgewählten In-Fokus-Stellungs-Speicher 11-k gespeicherten Inhalt an.
Wenn bei dem oben geschilderten Aufbau von dem Betriebsartselektor 17 die Speicherbetriebsart ausgewählt ist und von dem Speicherselektor der In-Fokus-Stellungs-Speicher 11-k ausgewählt ist, zeigt die Anzeigeeinrichtung 21 den gespeicherten Inhalt an, und der Inhalt kann von der Speichersteuerung 8 und der Speicherlöscheinrichtung 20 erneuert oder gelöscht werden. Wenn z.B. der gespeicherte Inhalt von der Speichersteuerung erneuert wird, speichert die In-Fokus-Stellungs- Speichereinrichtung 1 1-k die In-Fokus-Stellungs-Daten Z&sub0;, Z&sub1;, Z&sub2;, ..., Zn-1 und Zn, die von der In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung 4 generiert werden, paarweise mit Zeitdaten, wie dies in Fig. 37 gezeigt ist, wobei zu einem Zeitpunkt (t0 = 0) gestartet wird, wenn der Speicherbetrieb durch die Speichersteuerung 8 freigegeben wird.
Der Speicherselektor 19 kann den Auswahlvorgang manuell bewirken, oder, wenn der Speicherinhalt durch die Speichersteuerung 8 zu erneuern ist, automatisch, wobei der nächste In-Fokus-Stellungs-Speicher bei Abschluß einer solchen Erneuerung ausgewählt wird.
Wiederum auf Fig. 33 bezugnehmend, führt die Ortsberechnungseinrichtung 16 eine statistische Verarbeitung mit den Daten durch, die in einem noch nicht gelöschten In-Fokus-Stellungs-Speichern von den mehreren In-Fokus-Stellungs-Speichern 11-1 - 11-N durch, um dadurch Ortsinformationen zu berechnen, die als Funktion der Zeit die In-Fokus-Objektivstellung Z repräsentiert, um das Aufnahmeobjektiv 2 auf ein spezielles sich bewegendes Objekt zu fokussieren.
Anhand der Fig. 38 und 39 soll im folgenden die Funktion des Ortsrechners 16 detailliert erläutert werden.
Um die in mehreren In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtungen gespeicherten Daten umzusetzen in Daten mit der gleichen zeitlichen Folge (T&sub0;, T&sub1;, ..., Tn-1, Tn, ...) bewirkt der Ortsrechner 1 6 die Berechnung gemäß folgender Formel, um die In-Fokus- Stellungs-Daten P&sub0;, P&sub1;, ... Pn, ... entsprechend den Zeiten T&sub0;, T&sub1;, ..., Tn-1, Tn, ... durchzuführen;
Pn = (Zr + 1 - Zr) x Tn - Tr/tr + 1 - tr + Zr
wobei n eine natürliche Zahl ist.
In der Gleichung (12) werden die Zeiten Zr+1, Zr so gewählt, daß folgende Relation erfüllt ist:
t ≤ Tn ≤ tr+1
und P&sub0; = Z&sub0;
Auf diese Weise werden basierend auf den in den mehreren In-Fokus-Stellungs- Speichern 11-k (k = 1 - N) gespeicherten Daten die In-Fokus-Stellungen P&sub0;(k), ..., Pn(k), ... bestimmt, die den Zeiten T&sub0;, T&sub1;, ..., Tn-1, Tn, ... entsprechen.
Dann wird eine mittlere In-Fokus-Stellung Rn der mehreren In-Fokus-Stellungs-Daten Pn(k) entsprechend den Inhalten mehrerer In-Fokus-Positions-Speicher 11-k für den gleichen Zeitpunkt Tn gemäß folgender Gleichung bestimmt:
Rn = [ {Pn(k)}]/m n=0,1,... (13)
wobei k für die In-Fokus-Stellungs-Speicher ausgewählt wird, deren Inhalte nicht gelöscht wurden, und m die Anzahl von solchen nicht-gelöschten Speichern ist, so daß k ≤ m.
Wenn ein Wert Pn(j) signifikant von dem Mittelwert Rn abweicht, wie in Fig. 39 gezeigt ist, kann dieser Wert eliminiert und die Berechnung der Gleichung (13) erneut durchgeführt werden, nachdem der Bereich von K und der Wert m eingestellt wurden.
Beispielsweise kann man einen nicht-effektiven Wert eliminieren, anhand der folgenden Bedingung, die auf dem zu Beginn erhaltenen Mittelwert Rn beruht:
Rn - Pn (k) ≥ H nicht-effektiver Wert (14)
wobei H eine vorbestimmte Konstante ist.
Da die In-Fokus-Stellungs-Daten Pn(k) für ähnliche bewegliche Objekte kaum schwanken, wird die Zuverlässigkeit der Mittelwertbildung noch dadurch erhöht, daß nicht-effektive Daten durch den oben erläuterten Prozeß beseitigt werden.
Somit kann der Ortsrechner 16 die Ortsinformation bestimmen, nämlich die In- Fokus-Stellungen R&sub0;, ..., Rn, ..., die den Zeiten T&sub0;, T&sub1;, ..., Tn-1, Tn, ... gemäß Fig. 40 entsprechen.
Die Ortsspeichereinrichtung 12 speichert die von dem Ortsrechner 16 erhaltene Ortsinformation.
Die Objektivtreibersteuerung 7 bewirkt die Treibersteuerung für das Aufnahmeobjektiv gemäß der in der Ortsspeichereinrichtung 12 abgespeicherten Ortsinformation, oder basierend auf der In-Fokus-Stellung, die von der In-Fokus-Objektiv-Stel- lungs-Erfassungseinrichtung 4 ermittelt wird (das von der Fokusdetektoreinrichtung 3 ermittelte Unschärfemaß) und der Objektivstellungs-Information, die von der Objektiv-Stellungs-Detektiereinrichtung 5 erfaßt wurde. Die vorerwähnte Betriebsartselektoreinrichtung 7 wählt aus, ob die Objektivantriebssteuerung durch die Objektivantriebssteuerung 7 auf der Ortsinformation seitens der Ortsspeichereinrichtung 12 beruht oder auf der Information von der In-Fokus-Objektiv-Stellungs-Erfassungseinrichtung 4 und der Objektiv-Stellungs-Detektiereinrichtung 5.
Wenn also die Ortsantriebsbetriebsweise von der Betriebsartselektoreinrichtung 17 ausgewählt ist, bewirkt die Objektiv-Antriebssteuerung 7 die Objektiv-Antriebssteuerung basierend auf der Ortsinformation in der Ortsspeichereinrichtung 12 in der Weise, daß die Stellungs-Zeit-Beziehung des Aufnahmeobjektivs mit der Ortsinformation übereinstimmt, wie dies in Fig. 40 gezeigt ist. Da die Ortsinformation gemäß Fig. 40 nicht kontinuierlich ist, können die Daten zwischen den Punkten durch geeignete Interpolation bestimmt werden.
Wenn außerdem die Speicherbetriebsart von der Betriebsartselektoreinrichtung 17 ausgewählt wird, wird von der In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung 11-N ein Speicherbetrieb durchgeführt, und die Objektivantriebssteuerung kann mit Hilfe der Objektivantriebssteuerung 7 auf der Grundlage der In-Fokus-Stellung in der Weise durchgeführt werden, daß die Stellung des Aufnahmeobjektivs mit der In-Fokus- Stellung übereinstimmt, wie es bei der konventionellen automatischen Fokussiersteuerung der Fall ist. Ansonsten kann die Objektivantriebssteuerung seitens der Objektivantriebssteuerung 7 gesperrt werden. Das erstere Verfahren hat den Vorteil, daß es nicht so leicht unfähig wird, die Fokussierung zu erfassen, da das Aufnahmeobjektiv so angetrieben wird, daß es dem Objekt zwischen den Detektiervorgängen für die In-Fokus-Stellung folgt, oder aber überlappend mit dem Detektieren der Fokusstellung. Andererseits hat das letztere Verfahren den Vorteil einer genaueren Messung der In-Fokus-Position, weil das Intervall zwischen den Detektiervorgängen für die Fokussierung liegt, während das Objektiv nicht angetrieben wird.
Der aktuelle Objektivantriebsvorgang mit Hilfe der Objektivantriebssteuerung 7 wird zusätzlich gesteuert durch die Auswahl "Antrieb freigeben" oder "Antrieb sperren" durch den Antriebs-Freigeber 18.
Im folgenden werden die Funktion und die Betriebsweise der erfindungsgemäßen automatischen Fokussiervorrichtung anhand einer Ausführungsform bei einer Kamera gemäß Fig. 35 erläutert.
Fig. 35 ist eine Draufsicht auf eine einäugige Spiegelreflexkamera, bei der ein Objektiv 23 an einem Gehäuse 22 angesetzt ist, welches mit einer Flüssigkristallanzeigetafel 25 (Anzeigeeinrichtung 21) an einer Fünfeck-Prismaeinheit 24 ausgestattet ist. Auf der rechten Oberseite des Gehäuses befinden sich eine Steuerscheibe 26 (Speicherselektor 19), ein Verschlußauslöseknopf 27 (Speichersteuerung 18, Antriebsfreigabe 18) und ein Löschknopf 28 (Speicherlöscheinrichtung 20). Auf der oberen linken Seite des Gehäuses befinden sich ein Betriebsartselektor 29 (Betriebsartselektoreinrichtung 17). Weitere in Fig. 33 dargestellte Einrichtungen werden durch eine CPU, Speicher und dgl. gebildet, die sich in dem Gehäuse befinden.
Der Betriebsartselektor 29 kann eine Speicherbetriebsart M&sub1; eine Ortsantriebsbetriebsart L und eine Normal-AF-Betriebsart A auswählen. Diese Betriebsarten werden im folgenden erläutert:
[Normal-AF-Betriebsart (A)]
In dieser Betriebsart führt die In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung 11 den Speichervorgang der In-Fokus-Stellungs-Daten nicht aus, und die Objektivantriebssteuerung 7 führt die Objektivantriebssteuerung auf der Grundlage der In-Fokus-Stellungs-Information und der Objektiv-Stellungs-Information durch. Anders ausgedrückt, diese Betriebsart entspricht der konventionellen Auto-Fokus-Betriebsart. Der Objektivantrieb wird freigegeben, wenn der Verschlußauslöseknopf 27 vollständig oder halb niedergedrückt ist, wird jedoch gesperrt, wenn dieser Knopf nicht betätigt wird. Eine Belichtungssteuerung für den fotografischen Filmerfolg, wenn der Knopf vollständig niedergedrückt wird. In dieser Betriebsart hat der Löschknopf 28 keine Funktion, und die Einstellscheibe 26 dient nicht als Speicherselektor 19. Auch die Flüssigkristallanzeigetafel 25 dient nicht als die Anzeigeeinrichtung 21, sondern dient zum Anzeigen anderer Informationen, beispielsweise Lichtmeßinformationen.

[Speicherbetrieb (M)]

In dieser Betriebsart kann der Speicherbetrieb für die In-Fokus-Stellungs-Daten von der In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung 11 ausgeführt werden. Wird die Kamera aus einer anderen Betriebsart in diese Betriebsart umgeschaltet, so wird die Steuerscheibe 26 (Speicherselektor 19) zurückgesetzt, um die In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung 11-1 auszuwählen, und in einem Teil 30 der Flüssigkristallanzeigetafel 25 wird eine Auswahlnummer "1" angezeigt. Dann wird die Richtung der Kamera bestimmt, so daß die Fokus-Detektoreinrichtung 3 ein gewünschtes bewegliches Objekt einfangen kann, und während das Objekt verfolgt wird, wird der Verschlußauslöseknopf 27 in einem geeigneten Moment halb niedergedrückt, beispielsweise dann, wenn das Objekt einen vorbestimmten Punkt passiert. Beginnend mit diesem Augenblick startet die In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung 11-1 die Speicherung der In-Fokus-Stellungs-Daten. Der Speichervorgang wird beendet, wenn der Verschlußfreigabeknopf 27 wieder losgelassen wird, oder wenn der Speicher voll wird, und die In-Fokus-Stellungs-Daten Z&sub0;, Z&sub1;, Z&sub2;, ..., Zn-1, Zn, ..., sowie die Zeitpunkte t&sub0;, t&sub1;, t&sub2;, ..., tn-1, tn, ..., die in dem In-Fokus-Stellungs-Speicher 11-1 abgespeichert sind, werden auf der Flüssigkristallanzeigetafel 25 in der in Fig. 26 dargestellten Weise angezeigt. Wenn der Fotograf mit den angezeigten Daten nicht zufrieden ist, beispielsweise dann, wenn die Daten nicht gleichförmig sind, kann er die in dem In-Fokus-Stellungs-Speicher 11-1 gespeicherten Daten durch Niederdrücken der Löschtaste 28 löschen. In diesem Zustand kann irgend ein In-Fokus-Stellungs- Speicher willkürlich ausgewählt werden, indem die Steuerscheibe 26 gedreht wird, woraufhin sich die in dem Teil 30 der Anzeigetafel 25 angezeigte Ziffer entsprechend ändert. Nach der Speicherauswahl kann der Speichervorgang in der oben geschilderten Weise erfolgen. Auf diese Weise läßt sich der Speichervorgang mehrmals für ein sich bewegendes Objekt ausführen.

(Ortsantriebsweise (L)]

In dieser Betriebsart läßt sich der Objektivantrieb entsprechend der Ortsinformation durchführen, die in der Ortsspeichereinrichtung 12 abgespeichert ist. Wird die Kamera von der Betriebsart M in diese Betriebsart umgeschaltet, berechnet die Ortsberechnungseinrichtung 16 aus mehreren in dem In-Fokus-Stellungs-Speicher 11 abgespeicherten Daten einen Ort, der zu diesem Augenblick effektiv ist. Die Ortsinformation wird in dem Ortsspeicher 12 gespeichert und auf der Anzeigetafel 25 dargestellt. Der Objektivantrieb wird dann freigegeben, wenn der Fotograf den Verschlußauslöseknopf 27 halb oder ganz niederdrückt und dabei das bewegliche Objekt verfolgt. Der Objektivantrieb auf der Grundlage der Ortsinformation kann entlang dem in Fig. 40 dargestellten Ort gestaltet werden, indem man den Punkt für die Antriebsfreigabe als Referenzzeit hernimmt (t&sub0; = 0), oder indem man von einer In- Fokus-Stellung aus startet, die sich in der Nähe des Punkts der Antriebsfreigabe befindet.
In dieser Betriebsart hat der Löschknopf 28 keine Funktion, und die Steuerscheibe 26 dient nicht als Speicherselektoreinrichtung 19. Auf der Anzeigetafel 25 kann die Ortsinformation oder andere Informationen angezeigt werden, beispielsweise Lichtmeßinformation, indem man die Steuerscheibe 26 manipuliert.
Damit kann der Fotograf stets einen fokussierten Zustand für das bewegliche Objekt aufrecht erhalten und eine scharfe Fotografie machen, indem er den Ort mehrmais für das aktuelle Objekt in der Betriebsart M speichert, die durch den Betriebsartselektor 29 ausgewählt wird, um anschließend das Objekt im Zuge eines Ortsantriebs in der Betriebsart L zu fotografieren.
Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise können mehrere Ortsspeichereinrichtungen 12 entsprechend den mehreren In- Fokus-Positions-Speicher-Einrichtungen 11-N vorgesehen sein, und die Speicher- Löscheinrichtung 20 kann so aufgebaut sein, daß sie die Ortsinformation löscht, indem eine der mehreren Ortsspeichereinrichtungen ausgewählt wird.
Gemäß obiger Beschreibung wird das Unschärfemaß des Aufnahmeobjektivs 2 nach dem TTL-Verfahren mit der Fokus-Detektoreinrichtung erfaßt, möglich ist aber auch die direkte Messung der Objektentfernung, beispielsweise mit einem trigonometrischen Verfahren.
Die automatische Fokussier-Vorrichtung der achten Ausführungsform für eine Antriebssteuerung des Aufnahmeobjektivs gemäß einer Ortsinformation, die vorab gespeichert wird, erfordert keine spezielle Einrichtung zur Eingabe der Ortsinformation, sie stellt ein einfaches Verfahren für einfache Eingabe auch für einen ungeübten Fotografen dar, und die Ortsinformation wird durch direkte Fokussier-Erfassung des momentanen beweglichen Objekts gespeichert. Da außerdem jede Ortsinformation durch statistische Verarbeitung von Daten bezüglich mehrerer In-Fokus-Stellungen bestimmt wird, läßt sich exakte Information auch dann erhalten, wenn jede Messung der In-Fokus-Stellung einen gewissen Fehler beinhaltet.
Außerdem ist die Vorrichtung umschaltbar auf konventionelle Auto-Fokus-Steuerung, indem direkt das Ausgangssignal der Fokus-Detektoreinrichtung zum Bestimmen der In-Fokus-Stellung herangezogen wird, so daß der Fotograf eine optimale Antriebsbetriebsart entsprechend der jeweiligen Situation auswählen kann. Es wird also eine automatische Fokussier-Vorrichtung geschaffen, die wenig Fokussierfehler während des gesamten Betriebs verursacht und in der Lage ist, flexibel bei verschiedenen beweglichen Objekten zu arbeiten.

Claims

1. Automatische Fokussiervorrichtung zum Fokussieren des Bildes eines sich bewegenden Objekts auf eine vorgegebene Bildebene, umfassend

- eine Antriebseinrichtung zum Lagern und Bewegen eines Fokussier-Objektivs entlang dessen optischer Achse bezüglich der vorgegebenen Ebene, wozu die Antriebseinrichtung auf ein Objektivstellungs-Steuersignal anspricht, gekennzeichnet durch

- eine Speichereinrichtung (6; 1 2) zum Speichern eines Objektivbewegungsmusters, welches Daten umfaßt, die repräsentativ sind für eine vorbestimmte Beziehung zwischen der Zeit und der Objektivstellung; und

- eine Steuereinrichtung (7) zum Erzeugen des Objektivstellungs-Steuersignals nach Maßgabe der Objektivbewegungsmuster-Daten, um dadurch die zeitabhängige Bewegung der Antriebseinrichtung nach Maßgabe des Objektivbewegungsmusters zu steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend

- ein Aufnahmeobjektiv (2), welches an der Antriebseinrichtung gelagert ist, um ein Bild eines Objekts in der vorgegebenen Ebene zu erzeugen; und

- eine Fokusdetektiereinrichtung (3) zum Erfassen eines Unschärfemaßes des Aufnahmeobjektivs in Bezug auf die vorgegebene Ebene;

- wobei die Steuereinrichtung (7) derart ausgebildet ist, daß sie das Objektivstellungsbild durch Steuersignal in Abhängigkeit des von der Fokusdetektiereinrichtung (3) bei angetriebenem Aufnahmeobjektiv erfaßten Unschärfemaßes und anhand der Objektivbewegungsmuster-Daten erzeugt wird, um einen In-Fokus-Zustand des Aufnahmeobjektivs bezüglich des sich bewegenden Objekts beizubehalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin umfassend

- eine Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung (5), zum Erfassen der Ist- Stellung des Aufnahmeobjektivs (2); und

- eine In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung (4), die auf der Grundlage des ermittelten Unschärfemaßes und der Ist-Objektivstellung die In-Fokus-Objektivstellung feststellt, bei der das Aufnahmeobjektiv (2) richtig auf das sich bewegende Objekt fokussiert wäre;

- wobei die Objektivbewegungsmuster-Daten mehrere Zeit-Objektivstellung- Wertepaare aufweist, und die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie eine Folge von Wertepaaren hieraus auswählt, indem ein Anfangswertepaar nach Maßgabe der als Stellungsbezug verwendeten erfaßten In-Fokus- Objektivstellung ausgewählt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Steuereinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, die Objektivbewegungsmuster- Werte zu lesen, wobei die Anfangsstellung sich an der zu Beginn festgestellten In-Fokus-Objektivstellung befindet, wobei im Verlauf der Zeit dadurch das Objektiv in der Weise angetrieben wird, daß die Ist-Objektivstellung mit jener übereinstimmt, und, falls eine neue In-Fokus-Objektivstellung im Verlauf dieses Steuervorgangs erhalten wird, die Objektivstellung der Objektivbewegungsmuster-Werte korrigiert wird auf diese neue In-Fokus-Objektivstellung und das Lesen der Objektivbewegungsmuster-Werte von der neuen Stellung an erneut gestartet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung (4) wiederholt eine laufende In-Fokus-Objektivstellung bestimmt, und der Gebrauch der Objektivbewegungsmuster-Werte durch die Steuereinrichtung (7) wiederholt nach Maßgabe der laufenden In-Fokus-Objektivstellung aktualisiert wird.

6. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine Objektivbewegungsmuster-Einstelleinrichtung (9) zum externen Einstellen der vorbestimmten Objektivbewegungsmuster-Daten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Speichersteuereinrichtung (8), die eine Objektivbewegungsmuster- Antriebsbetriebsart und eine Objektivbewegungsmuster-Speicherbetriebsart aufweist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Speichersteuereinrichtung (8) dazu ausgebildet ist, in der Objektivbewegungsmuster-Speicherbetriebsart die Beziehung zwischen der In-Fokus- Objektivstellung und der Zeit als die Objektivbewegungsmuster-Werte in der Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung (6) abzuspeichern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung (6) dazu ausgebildet ist, die Objektivbewegungsmuster-Daten entlang der Zeitachse proportional zu komprimieren oder zu expandieren, basierend auf mehreren In-Fokus-Objektivstellungen und deren Intervallen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Objektivbewegungsmuster-Daten mehrere zeitliche Werte für eine Objektivstellung aufweisen, und die Steuereinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, im Anfangszustand die kleineren zeitlichen Werte der Objektivbewegungsmuster- Daten auszuwählen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Steuereinrichtung (7) eine Startereinrichtung (10) aufweist, um den Start der Objektiv-Antriebssteuerung in Anpassung an das Objektivbewegungsmuster zu veranlassen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin umfassend

- eine Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung (5) zum Erfassen der Stellung des Aufnahmeobjektivs (2);

- eine In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung (4), die, basierend auf dem ermittelten Unschärfemaß und der Objektivstellung, intermittierend die In-Fokus-Objektivstellung feststellt, in der das Aufnahmeobjektiv (2) richtig auf das sich bewegende Objekt fokussiert wäre;

- eine In-Fokus-Objektivstellungs-Speichereinrichtung (2) zum Speichern mehrerer In-Fokus-Objektivstellungen und Zeiten, die zeitlich nacheinander generiert werden; und

- eine Objektivbewegungsmuster-Kompensationseinrichtung (13) zum Kompensieren der Objektivbewegungsmuster-Daten und zum Generieren von kompensierten Objektivbewegungsmuster-Daten, in der Weise, daß der Fehler zwischen den in der Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung (12) gespeicherten Objektivbewegungsmuster-Daten und der von der In- Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung (4) bestimmten In-Fokus- Objektivstellung verringert wird;

- wobei die Steuereinrichtung eine Objektivantriebs-Steuereinrichtung (7) aufweist, um die Antriebssteuerung für das Aufnahmeobjektiv (2) nach Maßgabe der kompensierten Objektivbewegungsmuster-Daten vorzunehmen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Objektivantriebs-Steuereinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, die Antriebssteuerung für das Aufnahmeobjektiv (2) nach Maßgabe der kompensierten Objektivbewegungsmuster-Daten einer vorbestimmten Zeit dann vorzunehmen, wenn die In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung (4) nicht in der Lage ist, die In-Fokus-Objektivstellung festzustellen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Objektivantriebs-Steuereinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, die Antriebssteuerung für das Aufnahmeobjektiv nach Maßgabe der kompensierten Objektivbewegungsmuster-Daten einer vorbestimmten Zeit vorzunehmen, falls die von der In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung (4) ermittelte In- Fokus-Objektivstellung eine plötzliche Änderung aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Objektivbewegungsmuster-Kompensationseinrichtung (13) dazu ausgebildet ist, ein Signal zu erzeugen, welches die Abweichung zwischen dem kompensierten Objektivbewegungsmuster-Daten und der In-Fokus-Objektivstellung anzugeben, wobei die Vorrichtung außerdem eine Antriebssperreinrichtung (14) aufweist, um die Antriebssteuerung des Aufnahmeobjektivs (2) durch die Objektivantriebs-Steuereinrichtung nach Maßgabe der kompensierten Objektivbewegungsmuster-Daten dann zu unterbinden, wenn das Fehlersignal gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Objektivantriebs-Steuereinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, eine Antriebssteuerung für das Aufnahmeobjektiv (2) nach Maßgabe der In-Fokus-Objektivstellung dann vorzunehmen, wenn das Fehlersignal gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Objektivbewegungsmuster-Kompensationseinrichtung (13) dazu ausgebildet ist, ein Kompensationsmaßsignal für das kompensierte Objektivbewegungsmuster-Datensignal zu erzeugen, und die Antriebssperreinrichtung (14) dazu ausgebildet ist, die Antriebssteuerung für das Aufnahmeobjektiv durch die Objektivantriebs-Steuereinrichtung dann zu unterbinden, wenn das Kompensationsmaßsignal gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 12, umfassend

- mehrere Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtungen (12-1 bis 12-L) und eine Auswahleinrichtung (15), wobei

- die Objektivbewegungsmuster-Kompensationseinrichtung (13) dazu ausgebildet ist, ein den Fehler zwischen den in jeder der Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtungen gespeicherten Objektivbewegungsmuster- Daten und der von der In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung (4) ermittelten In-Fokus-Objektivstellung anzeigendes Fehlersignal zu generieren, und

- die Auswahleinrichtung (15) dazu ausgebildet ist, ein kompensiertes Objektivbewegungsmuster entsprechend dem jenigen Muster auszuwählen, welches das kleinste Fehlersignat liefert.

19. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Objektivbewegungsmuster-Kompensationseinrichtung (13) dazu ausgebildet ist, die kompensierten Objektivbewegungsmuster-Daten dadurch zu generieren, daß sie auf die Objektivbewegungsmuster-Daten eine proportionale Expansion oder Kompression und einen parallelen Versatz in der Objektivstellung und der Zeit anwendet.

20. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Objektivbewegungsmuster-Kompensationseinrichtung (13) dazu ausgebildet ist, die kompensierten Objektivbewegungsmuster-Daten dadurch zu generieren, daß die Objektivbewegungsmuster-Daten in der Weise kompensiert werden, daß die Fehler bezüglich der In-Fokus-Objektivstellungen innerhalb einer vorbestimmten vergangenen Zeitspanne oder einer vorbestimmten Anzahl in der Vergangenheit reduziert werden.

21. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

- eine Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung (5) zum Erfassen der Stellung des Aufnahmeobjektivs (2); und

- eine In-Fokus-Objektivstellungs-Erfassungseinrichtung (4), um auf der Grundlage des nachgewiesenen Unschärfemaßes und der Objektivstellung eine In-Fokus-Objektivstellung zu bestimmen, in der das Aufnahmeobjektiv (2) richtig auf das sich bewegende Objekt fokussiert wäre;

- wobei die Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung (6) dazu ausgebildet ist, Objektivbewegungsmuster-Daten zu ermitteln und zu speichern, die auf der Grundlage mehrerer In-Fokus-Objektivstellungen und zeitlich nacheinander generierten Zeitpunkten eine Linsenstellungs-Zeit-Beziehung zur Fokussierung des Aufnahmeobjektivs auf ein spezielles sich bewegendes Objekt angeben.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch

- mehrere In-Fokus-Stellungsspeichereinrichtungen (11-1 bis 11-N) zum Speichern mehrerer In-Fokus-Objektivstellungen und Zeitpunkte, die zeitlich sequentiell generiert werden; und

- eine Objektivbewegungsmuster-Berechnungseinrichtung (16), die, basierend auf den In-Fokus-Objektivstellungen und Zeitpunkten, die in den mehreren In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtungen gespeichert sind, Objektivbewegungsmuster-Daten ermittelt, die eine Objektivstellungs-Zeitbeziehung zur Fokussierung des Aufnahmeobjektivs (2) auf ein spezielles sich bewegendes Objekt angeben;

- wobei die Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung (12) dazu ausgebildet ist, die vorbestimmten Objektivbewegungsmuster-Daten zu speichern.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, weiterhin umfassend eine Betriebsartselektoreinrichtung (17) zum Auswählen entweder einer Speicherbetriebsart, in der in der In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung (11-1 bis 11-N) die zeitlich sequentiell generierten mehreren In-Fokus-Objektivstellungen und Zeitpunkte gespeichert werden, oder einer Betriebsart zum Bewirken einer Antriebssteuerung für das Aufnahmeobjektiv (2) durch die Objektivantriebs- Steuereinrichtung (7) nach Maßgabe der festgestellten Objektivbewegungsmuster-Daten.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Speicherselektoreinrichtung (19) zum Auswählen einer (11-n) der mehreren In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtungen (11-1 bis 11-N).

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (21) zum Anzeigen des Inhalts der von der Speicherselektoreinrichtung (19) ausgewählten In-Fokus-Stellungs-Speichereinrichtung (11-n).

26. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Speichersteuereinrichtung (8) zum Steuern, ob in den mehreren In-Fokus- Stellungs-Speichereinrichtungen (11-1 bis 11-N) die mehreren In-Fokus- Objektivstellungen und Zeitpunkte gespeichert werden oder nicht.

27. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (4) zum wiederholten Erfassen einer laufenden In-Fokus- Objektivstellung, wobei die Steuereinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, die Objektivstellung nach Maßgabe der vorbestimmten Objektivbewegungsdaten und der erfaßten laufenden In-Fokus-Objektivstellung zu steuern.

28. Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend

- ein Aufnahmeobjektiv (2) zum Erzeugen eines Bildes eines Objekts in einer vorbestimmten Ebene;

- eine Fokusdetektiereinrichtung (3) zum Erfassen eines Unschärfemaßes einer Bildebene des Aufnahmeobjektivs in bezug auf die vorbestimmte Ebene;

- wobei die Objektivbewegungsmuster-Speichereinrichtung (12) als Objektivbewegungsmuster-Daten die Beziehung zwischen der Objektivstellung und der Zeit zum Fokussieren des Aufnahmeobjektivs auf ein spezielles sich bewegendes Objekt speichert; und

- eine Einrichtung (13) zum Modifizieren der in Form der Objektivbewegungsmuster-Daten gespeicherten Beziehung zwischen der Objektivstellung und der Zeit auf der Grundlage des von der Fokusdetektiereinrichtung (3) erfaßten Unschärfemaßes, während das Aufnahmeobjektiv von der Steuereinrichtung (7) angetrieben wird;

- wobei die Steuereinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, die Objektivstellung auf der Grundlage der modifizierten Objektivbewegungsmuster-Daten zu steuern.