DE69625780T2

DE69625780T2 - Automatische Fokussierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69625780T2
Application number: DE69625780T
Authority: DE
Inventors: Toru Iwane
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2016-11-30
Also published as: DE69625780D1; JP3891224B2; EP0778482A3; JPH09159904A; US5787314A; EP0778482A2; EP0778482B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatische Fokussierungsvorrichtung zur Durchführung einer automatischen Steuerung während des Fokussierungsvorgangs. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine automatische Fokussierungsvorrichtung, bei der eine Vielzahl von Fokusdetektionsbereichen innerhalb der Abbildungsregion eine automatische Steuerung bei der Fokussierung durchführen, während ein Objekt bei der horizontalen und vertikalen Bewegung innerhalb der Abbildungsregion abgesucht wird.
Bei herkömmlichen optischen Vorrichtungen wie beispielsweise Kameras oder fotografischen Linsen bewirkt eine automatische Fokussierungsvorrichtung eine automatische Einstellung der Fokussierung der fotografischen Linse.
Bei diesen automatischen Fokussiervorrichtungen ist ein Fokussierungsdetektionsbereich in der Mitte der Abbildungsregion vorgesehen, so dass während des Bildaufbaues der Defokussierbetrag, die Bildebenenposition, die Bildebenengeschwindigkeit, der Kontrast oder andere Fokussierzustandsdaten detektiert werden können. Auf der Grundlage dieser detektierten Fokusdaten wird die fotografische Linse an eine fokussierte Position zur Durchführung einer automatischen Fokussierung bewegt.
Wenn sich jedoch ein Objekt von der Kamera weg oder zu ihr hin bewegt, wird eine lineare Vorhersage auf der Grundlage von zwei oder drei vorhergehenden Fokusdaten durchgeführt. Eine Fokuseinstellung kann dann durchgeführt werden durch automatisches Verwänden der vorhergesagten Fokusdaten, wodurch auf das Objekt bei der Position zum Zeitpunkt der Belichtung fokussiert wird.
Wenn sich das Objekt vertikal/horizontal vor der Kamera oder sich in Richtung zur oder weg bewegt von einer Übersichtskamera, bewegt sich die Objektabbildung vertikal oder horizontal innerhalb der Abbildungsregion und somit nach außerhalb des Fokusdetektionsbereiches. Daher können Zwischenfokusdaten des Objektbildes nicht erhalten werden. Darüber hinaus geht die Kontinuität der Fokusdaten innerhalb des Fokusdetektionsbereiches verloren. Aus diesem Grunde sind die Vorhersagewerte in einem weiten Gebiet voneinander getrennt, wenn eine lineare Vorhersage aus der Fluktuation der Fokusdaten nach der Bearbeitung vorhergehender Fokusdaten gebildet wird. Demgemäß findet die Fokussierung bei einem vollständig unterschiedlichen Bereich statt.
Beispielsweise offenbart die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 1-288816 eine automatische Fokussierungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Fokusdetektionsbereichen innerhalb der Abbildungsregion passend mit der vertikalen und horizontalen Bewegung des Objektes innerhalb der Abbildungsregion, und bei welcher die Fokusdetektionsbereiche automatisch geschaltet werden.
Fig. 6 zeigt die Arbeitsweise dieses Typs einer automatischen Fokussierungsvorrichtung. Zuerst stellt in einem Schritt S20 die automatische Fokussierungsvorrichtung anfänglich den Fokusdetektionsbereich bei einer Ursprungsposition ein, die für die Fokussteuerung verwendet wird. Beispielsweise kann die Ursprungsposition des Fokusdetektionsbereiches bei dem Zentrum der Abbildungsregion liegen.
Als nächstes berechnet die automatische Fokussierungsvorrichtung in einem Schritt S21 einen Defokusbetrag für jeden Fokusdetektionsbereich. Der Defokusbetrag ist das Intervall zwischen der Objektbildebene und der abgebildeten Bildebene. Die Bildebenenposition wird für jeden Fokusdetektionsbereich durch Hinzufügen der Linsenposition der fotografischen Linse jeweils an diese Defokusbeträge detektiert.
Die Bildebengeschwindigkeit des in dem vorbestimmten Bereich positionierten Objektbildes wird in einem Schritt S22 berechnet auf der Grundlage der zeitlichen Änderungen zwischen einer vorherigen Bildebenenposition und der aktuellen Bildebenenposition.
Wenn sich die aktuelle Bildebenengeschwindigkeit in dem selben akzeptablen Bereich wie die vorhergehende Bildebenengeschwindigkeit befindet, bestimmt die automatische Fokussierungsvorrichung in einem Schritt S23, ob das innerhalb des vorbestimmten Bereiches positionierte Objektbild weiterhin innerhalb des vorbestimmten Bereiches auf der Grundlage einer kontinuierlichen Bildebenengeschwindigkeit positioniert sein wird.
Aus dieser Berechnung wird in einem Schritt S27 die automatische Fokussierungsvorrichtung die Fluktuationen in der Bildebenenposition für diesen vorbestimmten Bereich vorhersagen und eine vorhersehende Fokussteuerung durchführen.
Wenn die aktuelle Bildebenengeschwindigkeit nicht innerhalb eines akzeptablen Bereiches auf der Grundlage der vorhergehenden Bildebenengeschwindigkeiten im Schritt S23 fällt, bestimmt die automatische Fokussierungsvorrichtung, dass sich das Objektbild nach außerhalb des vorbestimmten Bereiches bewegt hat.
Die automatische Fokussierungsvorrichtung berechnet dann die durch den Unterschied der zu allerletzt vorhergehenden Bildebenenposition der vorbestimmten Bereichspositionen und die neueste Bildebenenposition in den anderen Fokusdetektionsbereichen in einem Schritt S24.
Die Bildebenengeschwindigkeit ist die hypothetische Bildebenengeschwindigkeit, bei der sich das vorher in dem vorbestimmten Bereich positionierte Objektbild in einen weiteren Fokusdetektionsbereich bewegt hat.
Bei einem Schritt S25 selektiert die automatische Fokussierungsvorrichtung die nächstkommende vorhergehende Bildebenengeschwindigkeit in dem vorbestimmten Bereich aus den anderen Bildebenengeschwindigkeiten. Der gewählte Bereich kann vor der Bewegung des Objektbildes, welches innerhalb des vorbestimmten Bereiches positioniert ist, bestimmt werden. Als Ergebnis kann der vorbestimmte Bereich von diesem Zeitpunkt an in einem Schritt S26 gesetzt werden. Die automatische Fokussierungsvorrichtung führt dann eine vorhersehende Fokussteuerung für den vorbestimmten Bereich in einem Schritt S27 durch.
Durch Wiederholen dieser Vorgänge kann eine Fokussteuerung kontinuierlich durchgeführt werden, während die Fokusdetektionsbereiche als Reaktion auf die Position des sich innerhalb der Abbildungsregion bewegenden Objektbildes automatisch geschaltet werden.
Bei diesem Typ einer herkömmlichen Vorrichtung ist die Bildformationsebene bei dem Zentrum der Abbildungsregion und am Randbereich aufgrund von Abberationen (Bildebenenkrümmung), die in der fotografischen Linse auftreten, gekrümmt. Wenn die Bildebenengeschwindigkeiten direkt aus den Bildebenenpositionen berechnet werden, welche über eine Vielzahl von Fokusdetektionsbereiche erstreckt sind, können daher die Geschwindigkeit der Bewegung des Objektes und die Bildebenengeschwindigkeit wegen der Bildebenenkrümmung nicht miteinander korrespondieren. Diese Dispersion in der Bildebenengeschwindigkeit fluktuiert aufgrund der unterschiedlichen Typen von fotografischen Linsen oder aufgrund des Objektnutzbereiches.
Darüber hinaus sind in dem Detektionswert der Bildebenenposition Quantenumwandlungsfehler und andere Fehler enthalten, so dass in dem Detektionswert ein beträchtlicher Fluktuationsgrad auftritt. In Fig. 7 sind diese Disparitäten dargestellt.
Wenn beispielsweise die Bildebenengeschwindigkeit bestimmt wird durch Erstrecken der Linie, welche sich in der Nähe eines Paares von vorhergehenden Bildebenenpositionen erstreckt, können die Vorhersageergebnisse sehr weit von dem tatsächlichen Wert abweichen. Falls die abweichende Bildebenengeschwindigkeit zum Standard gemacht wird, kann eine kontinuierliche Bildebenengeschwindigkeit nicht mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden.
Gemäß Fig. 7 wird die Bildebenenposition "X nun" durch die aktuelle Detektion erhalten unabhängig von der Positionierung in der Nachbarschaft der Mittellinie durch die vergangenen Bildebenenpositionen (dargestellt als gepunktete Linie) ohne eine große Divergenz, und wird dadurch von der durchgehenden Linie getrennt, welche sich über die zuletzt aktuellen zwei oder drei Datenpositionen mit einer festgelegten Geschwindigkeit (dargestellt als durchgehende Linie) erstreckt oder aus der gekrümmten Linie, welche sich erstreckt über die aktuellen zwei oder drei Positionswerte mit einer festen Beschleunigung (dargestellt als unterbrochene Linie). Im Ergebnis wird die Fehlerbestimmung mit einer diskontinuierlich beaufschlagten Bildebenengeschwindigkeit ein Problem erzeugen.
Um diesen Typ von Fehlerbestimmung in erforderlicher Genauigkeit zu verhindern, muss die kontinuierliche Bildebenengeschwindigkeit außerordentlich breit sein, was ein Problem dahingehend darstellt, dass die Bewegung des Objektbildes nicht empfindlich genug erfasst werden kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine automatische Fokussierungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche in erforderlicher Genauigkeit Fokusdetektionsbereiche schalten kann, und zwar unabhängig von Fluktuationen in den Fokusdaten wie beispielsweise Bildebenenposition, Bildebenengeschwindigkeit oder anderen Fokusdaten.
Es ist ferner ein Aspekt der Erfindung, eine automatische Fokussierungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Richtung der Bewegung der Fokusdaten in der erforderlichen Genauigkeit und einfach durch die Vorrichtung gefunden werden, und zwar unabhängig von Fluktuationen der Fokusdaten.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine automatische Fokussierungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine korrekte Entscheidung auf einen akzeptablen Nutzbereich finden kann, wenn sich ergibt, dass die Fokussierungswerte kontinuierlich sind.
Die automatische Fokussierungsvorrichtung kann bevorzugte Fokusdaten anwenden, um die Bewegung des sich innerhalb der Abbildungsregion bewegenden Objektbildes vollständig zu verstehen.
Die automatische Fokussierungsvorrichtung kann mit einer Fokusdetektionsvorrichtung ausgestattet sein, welche die fotografischen Linsenfokusdaten aus einer Vielzahl von Fokusdetektionsbereichen innerhalb einer Abbildungsregion detektiert. Eine Selektionsvorrichtung selektiert den bestimmten Bereich aus einer Vielzahl von Fokusdetektionsbereichen. Eine Fokussteuervorrichtung kann Fokusdaten sammeln von innerhalb des ausgewählten bestimmten Bereiches und eine Fokussteuerung der fotografischen Linse durchführen. Die Selektionsvorrichtung kann mit einer statistischen Vorhersagevorrichtung ausgestattet sein zur Durchführung einer statistischen Berechnung auf den vergangenen Fokusdaten und zur Bestimmung des Vorhersagewertes der Fokusdaten, die sich in die Richtung der Bewegung der bestimmten Fokusdaten heraus erstrecken können. Eine statistische Bestimmungsvorrichtung kann einen "nichtkontinuierlichen" Lesevorgang bestimmen, wenn die zu allerletzten Fokusdaten innerhalb des vorbestimmten Bereiches außerhalb des akzeptablen Nutzbereiches von vorhergesagten Werten fallen. Eine statistische Tracking-Vorrichtung kann aus den Fokusdetektionsbereichen nach den "neuesten Fokusdaten" innerhalb eines akzeptablen Nutzbereiches von vorhergesagten Werten suchen, wenn ein "nichtkontinuierlicher" Lesevorgang durch die statistische Bestimmungsvorrichtung bestimmt wird. Die statistische Tracking-Vorrichtung kann den Fokusdetektionsbereich in den vorbestimmten Bereich ändern.
Die statistische Vorhersagevorrichtung kann mit einer Regressionsanalysevorrichtung ausgestattet sein, welche eine Regressionsanalyse für die vergangenen Fokusdaten innerhalb des vorbestimmten Bereiches durchführt und die kleinste Vorhersagefunktion des mittleren Fehlerquadrates spezifiziert. Die Vorhersagewert-Berechnungsvorrichtung kann den vorhergesagten Wert der Fokusdaten berechnen unter Verwendung der durch die Regressionsanalysevorrichtung spezifizierten Vorhersagefunktion.
Eine Nutzbereichseinstellvorrichtung kann die Fehlerdispersion für die vergangenen Fokusdaten innerhalb des vorbestimmten Bereiches berechnen und den Betrag für den akzeptablen Nutzbereich in der statistischen Determinationsvorrichtung und der statistischen Tracking- Vorrichtung entsprechend dieser Dispersion einstellen.
Die von der Fokusdetektionsvorrichtung detektierten Fokusdaten können zumindest einen Parameter aus dem Objektbildkontrast, der Bildebenenposition, der Bildebenengeschwindigkeit oder einem Defokusbetrag umfassen.
Die statistische Vorhersagevorrichtung kann statistische Berechnungen auf die vergangenen Fokusdaten in dem vorbestimmten Bereich durchführen.
Die Richtungen der Bewegung der Fokusdaten können statistisch bestimmt werden unter Verwendung von statistischen Berechnungen auf den vergangenen Fokusdaten, und zwar unabhängig von Fluktuationen in den Fokusdaten. Der vorhergesagte Fokusdatenwert kann bestimmt werden durch Erstrecken der Richtung der Bewegung dieser Fokusdaten.
Die statistische Determinationsvorrichtung kann die zuallerletzten Fokusdaten innerhalb des vorbestimmten Bereiches hereinnehmen und bestimmen, ob die zuallerletzten Fokusdaten außerhalb des akzeptablen Nutzbereiches der vorhergesagten Werte liegen.
Falls die Bestimmungsergebnisse ergeben, dass die zuallerletzten Fokusdaten innerhalb eines akzeptablen Nutzbereichs liegen, können die sich kontinuierlich ändernden Fokusdaten und das in dem vorbestimmten Bereich positionierte Objektbild als das gleiche Objekt wie vorhergehend angenommen werden.
Falls auf der anderen Seite die zuallerletzten Fokusdaten außerhalb des akzeptabeln Nutzbereichs liegen, ändern sich die Fokusdaten nicht kontinuierlich, so dass eine Annahme durchgeführt wird, dass das Objektbild sich in einen anderen Bereich bewegt hat.
Wenn eine Bestimmung unter Verwendung der statistischen Determinationsvorrichtung als "nicht kontinuierlich" durchgeführt wurde, kann die statistische Tracking-Vorrichtung nach den "zuallerletzten Fokusdaten", welche innerhalb des akzeptablen Nutzbereiches der Vorhersagewerte fallen, suchen, welche unter Verwendung der statistischen Vorhersagevorrichtung vorhergesagt worden sind, und den außerhalb der Suche liegenden Bereich in den vorbestimmten Bereich hin ändern.
Eine Regressionsanalysevorrichtung kann eine Regressionsanalyse für die vergangenen Fokusdaten in dem vorbestimmten Bereich durchführen und die kleinste Vorhersagefunktion des mittleren Fehlerquadrates spezifizieren.
Eine auf diese Weise bestimmte Vorhersagefunktion kann die Richtung der Bewegung der Fokusdaten unabhängig von Fluktuationen in den Fokusdaten anzeigen.
Eine Vorhersagewertberechnungsvorrichtung kann diese Vorhersagefunktionen zur Berechnung der Vorhersagewerte der zuallerletzten Fokusdaten verwenden.
Die statistische Determinationsvorrichtung und die statistische Tracking-Vorrichtung können den vorbestimmten Bereich auf der Grundlage des Vorhersagewertes auswählen.
Eine Nutzbereichseinstellvorrichtung kann die Fehlerdispersion für die vergangenen Fokusdaten in den vorbestimmten Bereich berechnen. Die Fehlerdispersion kann den Wert darstellen, der den Grad der Streuung der Fokusdaten bezeichnet. Die Wahrscheinlichkeit des Vorhersagewertes kann aus der Fehlerdispersion ermittelt werden.
Eine statistische Determinationsvorrichtung und eine statistische Tracking-Vorrichtung können innerhalb eines akzeptablen Nutzbereiches entsprechend dieser Fehlerdispersion eingestellt sein.
Als Ergebnis der Einstellung des akzeptablen Nutzbereiches entsprechend der Fehlerdispersion, wenn die Wahrscheinlichkeit des Vorhersagewertes hoch ist, kann der akzeptable Nutzbereich eingeengt werden, so dass die Bewegung des Objektbildes empfindlich und genau bestimmt werden kann. Falls die Wahrscheinlichkeit des Vorhersagewertes gering ist, kann der akzeptable Nutzbereich erweitert werden, um eine Fehlbestimmung zu verhindern.
Zumindest einer aus den Werten Objektbildkontrast, Bildebenenposition, Bildebenengeschwindigkeit oder Defokusbetrag können als Fokussierungsdaten verwendet werden.
Die Tendenz der Fokusdaten können gefunden werden unter Verwendung der statistischen Berechnung, wobei die neuesten Fokusdaten unter Verwendung dieser Tendenz vorhergesagt werden. Aus diesem Grunde können die neuesten Fokusdaten auf geeignete Weise vorhergesagt werden aufgrund der Bildebenenkrümmung oder Detektionsfehler.
Dementsprechend können die Fokusdetektionsbereiche bei dem geeigneten Zeitablauf auf der Grundlage dieser Vorhersagewerte geschaltet werden.
Die statistischen Berechnungen können durch eine Regressionsanalyse durchgeführt werden, um die Tendenz der Fokusdaten durch verschiedene Faktoren (wie beispielsweise Zeit) zu ändern, und können genau und auf einfache Weise gefunden werden, und es können die neuesten Fokusdaten normalerweise vorhergesagt werden.
Demgemäss können die Fokusdetektionsbereiche auf der Grundlage dieser Vorhersagewerte in genauer und einfacher Weise geschaltet werden.
Der Grad von gestreuten Fokusdaten kann durch Berechnen der Fehlerdispersion bestimmt werden.
Ein akzeptabler Nutzbereich kann durch Bestimmen der Vorhersagewerte entsprechend dieser Fehlerdispersion eingestellt werden.
Beispielsweise kann der akzeptable Nutzbereich eingeengt werden, wenn der Grad der Fokusdatenstreuung gering ist, wobei die Bewegung des Objektbildes empfindlich genug und genau bestimmt werden kann.
Der akzeptable Nutzbereich kann erweitert werden, wenn der Grad der Fokusdatenstreuung groß ist, um ein fehlerhaftes Lesen zu verhindern.
Zumindest ein Wert aus Objektbildkontrast, Bildebenenposition, Bildebenengeschwindigkeit oder Defokusbetrag kann in genauer Weise als Fokusdaten verwendet werden.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Weiterbildungen der Erfindung können sich in der Praxis durch Anwenden der Erfindung ergeben. Die Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung können realisiert und erzielt werden durch Instrumentalisierungen und Kombinationen, wie sie insbesondere in den angefügten Ansprüchen angegeben sind. Es ist zu verstehen, dass jedes der vorliegend beschriebenen Merkmale getrennt oder gemeinsam betrachtet werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen; es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 die Reihenfolge der Fokusdetektionbereiche in dem einen Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 ein Flussdiagramm des einen Ausführungsbeispieles;
Fig. 5 ein Beispiel der Bildebenenposition;
Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Betriebsweise einer herkömmlichen automatischen Fokussierungsvorrichtung; und
Fig. 7 eine herkömmliche Vorhersage der Bildebenenposition.
Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Fokusdetektionsbereiche in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Eine fotografische Linse 12 ist auf einem Kamerahauptkörper 11 installiert. Eine (nicht näher dargestellte) Spiegelbox ist auf der optischen Achse der fotografischen Linse 12 positioniert. Ein Fokusdetektionsoptiksystem 13 umfasst einen Hilfsspiegel 13a, eine Kondensorlinse 13b und eine Trennlinse 13c, die in der Spiegelbox positioniert sind.
Ein Defokusbetragsdetektor 14 ist in einer Position dergestalt angeordnet, dass dieser das Licht von dem Fokusdetektionsoptiksystem 13 empfängt. In dem Defokusbetragsdetektor 14 sind lichtempfangende Elemente positioniert entsprechend fünf Fokusdetektionsbereichen wie beispielsweise C-Bereich, R-Bereich, L-Bereich, U-Bereich und D- Bereich, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.
Der Ausgang des Defokusbetragsdetektors 14 ist mit einem Eingang des Bildebenenpositionsberechners 15 verbunden. Ein Ausgang des innerhalb der fotografischen Linse 12 positionierten Linsenbewegungsbetragsdetektors 22 ist verbunden mit einem weiteren Eingang des Bildebenenpositionsberechners 15.
Der Bildebenenpositionsberechner 15 ist verbunden mit einem Detektionsbereichsschaltteil 16, welcher verbunden ist mit einem Fokusdatenspeicher 17, und gegebenenfalls mit einem statistischen Vorhersager 18. Der Ausgang des statistischen Vorhersagers 18 ist verbunden mit einem Bestimmungsteil 19 und einer Linsensteuerung 20. Der Ausgang des Bestimmungsteils 19 ist verbunden mit dem Steuereingang des Detektionsbereichsschaltteiles 16. Der Ausgang der Linsensteuerung 20 ist verbunden mit einem innerhalb der fotografischen Linse 12 vorgesehenen Linsenprojektionsmechanismus 21.
Die jeweiligen Funktionen des Bildebenenpositionsberechners 15, des Dektektionsbereichsschaltteils 16, des statistischen Vorhersagers 18 und des Bestimmungsteils 19 können unter Verwendung eines einzigen Mikroprozessors ausgeführt werden, der in dem Kamerahauptkörper 11 installiert sein kann.
Die Fokusdetektionsvorrichtung 1 (Fig. 1) entspricht dem Fokusdetektionsoptiksystem 13, dem Defokusbetragsdetektor 14, dem Bildebenenpositionsberechner 15 und dem Bewegungsbetragsdetektor 22 (Fig. 2). Die Fokussteuerungsvorrichtung 3 (Fig. 1) umfasst eine Linsensteuerung 20 und einen Linsenprojektionsmechanismus 21 (Figur. 2). Die statistische Vorhersagevorrichtung 5 (Fig. 1) umfasst den statistischen Vorhersager 18, während die statistische Bestimmungsvorrichtung 6 die Kontinuitätsbestimmungsfunktion des Bestimmungsteils 19 enthält. Die statistische Tracking-Vorrichtung 7 entspricht der Aus-dem-Suchbereich-Funktion in dem Bestimmungsteil 19 und dem Detektionsbereichsschaltteils 16.
Des weiteren entsprechen die Regressionsanalysevorrichtung 8 und die Vorhersagewertberechnungsvorrichtung 9 dem statistischen Vorhersager 18. Weiterhin entspricht die Nutzbereichseinstellvorrichtung 10 der akzeptablen Nutzbereichseinstellfunktion des Bestimmungsteils 19.
Fig. 4 erläutert die Betriebsweise des einen bevorzugten Ausführungsbeispieles. Wenn der Auslöseknopf des Kamerahauptkörpers 11 bei dem Schritt S1 zur Hälfte gedrückt wird, stellt das Detektionsbereichsschaltteil 16 anfänglich den C-Bereich innerhalb der Abbildungsregion 30 als vorbestimmten Bereich bei dem Schritt S2 ein.
Der Defokusbetragsdetektor 14 detektiert Defokusbeträge für die fünf Fokusdetektionsbereiche innerhalb der Abbildungsregion 30. Der Linsenbewegungsbetragsdetektor 22 detektiert die Linsenposition. Der Bildebenenpositionsberechner 15 addiert diese Defokusbeträge und Linsenpositionen und berechnet die Bildebenenposition für jeden der fünf Fokusdetektionsbereiche in einem Schritt S3.
Die Bildebenenpositionen werden aufeinanderfolgend in den Fokusdatenspeicher 17 zusammen mit der gemessenen Zeit in einem Schritt S4 gespeichert. Anschließend selektiert der Detektionsbereichsschaltteil 16 die Bildebenenposition Xi in dem vorbestimmten Bereich und speichert diese aufeinanderfolgend in dem Datengebiet für den vorbestimmten Bereich, welcher innerhalb des Fokusdatenspeichers 17 eingerichtet ist.
Um die Regressionsanalyse durchzuführen, wird die Messung und Speicherung der Bildebenenpositionen Xi eine Anzahl n wie nachfolgend beschrieben wiederholt.
Ist die erforderliche Anzahl (n) von Proben der Bildebenenpositionen Xi in dem Schritt S5 gespeichert worden, nimmt der statistische Vorhersager 18 die Bildebenenpositionen Xi und die gemessenen Zeiten Ti zur Durchführung der Regressionsanalyse herein.
Zunächst wird der Mittelwert Xav der Bildebenenpositionen Xi und der Mittelwert Tav der gemessenen Zeiten Ti nach den folgenden Gleichungen berechnet:
Unter Verwendung der Mittelwerte Xav und Tav werden die Produkte Stt und Sxt daran anschließend wie folgt berechnet.
Stt = (Ti - Tav)² (3)
Sxt = (Xi - Xav)(Ti - Tav) (4)
Daran anschließend wird die Steigung L und der Schnittpunkt B in der Vorhersagefunktion (X(t) = L·t + B) wie folgt bestimmt:
L = Sxt/Stt (5)
B = Xav - L·Tav. (6)
Der Mittelwert der Quadratwerte des Fehlers zwischen der Vorhersagefunktion X(t) und der Bildebeneposition Xi wird daran anschließend in dem Schritt S6 berechnet, um die Fehlerdispersion σ² wie folgt zu bestimmen:
Die Vorhersagefunktion X(t) wird an die Linsensteuerung 20 übertragen und verwendet zur Vorhersage der Bildebenenposition während der Fokussteuerung in einem Schritt S7.
Der statistische Vorhersager 18 bestimmt daran anschließend die Vorhersagewerte der Bildebenenposition auf der Grundlage dieser Vorhersagefunktion X(t) in einem Schritt S8. Darüber hinaus wird auf der Grundlage der Fehlerdispersion σ² der akzeptablen Nutzbereich des Vorhersagewertes in einem Schritt S9 eingestellt. Beispielsweise beträgt der akzeptable Nutzbereich "±1,5 σ" gemäß Fig. 5.
Unter der Annahme, dass der Fehler in einer Normalverteilung liegt, gibt es eine 87%-Wahrscheinlichkeit, dass die Bildebenenposition Xi bei der nächsten Detektion diesen akzeptablen Nutzbereich trifft.
Unter diesen Bedingungen detektiert der Defokusbetragsdetektor 14 die Defokussierungsbeträge für die fünf Fokusdetektionsbereiche innerhalb der Abbildungsregion 30. Der Linsenbewegungsbetragsdetektor innerhalb der fotografischen Linse 12 detektiert die Linsenposition. Daran anschließend addiert der Bildebenenpositionsberechner 15 diese Defokusbeträge und die Linsenpositionen und berechnet die Bildebenenpositionen für jeden der fünf Fokusdetektionsbereiche in einem Schritt S10.
Diese Bildebenenpositionen werden aufeinanderfolgend in dem Fokusdatenspeicher 17 zusammen mit der gemessenen Zeit in einem Schritt S11 gespeichert.
Der Bestimmungsteil 19 bestimmt daran anschließend in einem Schritt S12, ob die zuallerletzte Bildebenenposition Xi in dem vorbestimmten Bereich innerhalb des akzeptablen Nutzbereiches des vorhergehend bestimmten Vorhersagewertes fällt.
Falls dieser innerhalb des akzeptablen Nutzbereiches fällt, wird die Kontinuität der Bildebenenposition in dem vorbestimmten Bereich aufrecht erhalten. Daher kann das Objektbild innerhalb des vorbestimmten Bereiches so beurteilt werden, als hätte es den gleichen Status. Auf dieser Grundlage speichert das Detektionsbereichsschaltteil 16 diese zuallerletzte Bildebenenposition Xi in dem vorbestimmten Bereich und kehrt zurück an den Schritt S6, um den vorgenannten Vorgang zu wiederholen.
Falls auf der anderen Seite die Bildebenenposition nicht innerhalb des akzeptablen Nutzbereiches fällt, wird die Bildebenenposition in dem vorbestimmten Bereich so behandelt, als ob sie sich diskontinuierlich geändert hätte. Dann wird das Objektbild innerhalb des vorbestimmten Bereiches so beurteilt, als dass es sich in einen weiteren Bereich innerhalb der Abbildungsregion 30 bewegt hätte.
Auf dieser Grundlage sucht das Bestimmungsteil 19 nach der zuallerletzten Bildebenenposition innerhalb des akzeptablen Nutzbereiches entsprechend einer vorbestimmten Prioritätsreihenfolge.
In einem Schritt S13 stellt der Detektionsbereichsschaltteil 16 den zuallerersten Fokusdetektionsbereich ein, welcher als vorbestimmter Bereich von diesem Zeitpunkt an abgesucht wurde, speichert "die zuallerletzten Fokusdaten" des neuen vorbestimmten Bereiches in der vorbestimmten Bereichsdatenregion und kehrt an den Schritt S6 zurück, um den oben genannten Vorgang zu wiederholen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Richtung der Bewegung der Fokusdaten einfacher und kann über eine statistische Berechnung wie beispielsweise eine Regressionsanalyse genau dargestellt werden.
Demgemäss können die zuallerletzten Fokusdaten unabhängig von Fokusdatenfluktuationen vorhergesagt werden.
Darüber hinaus wird der akzeptable Nutzbereich der Vorhersagewerte entsprechend der Fehlerdispersion σ² bestimmt mit dem Ergebnis, dass ein akzeptabler Nutzbereich entsprechend dem Grad einer Fehlerstreuung genau bestimmt werden kann.
Wenn jedoch das Ziel des bewegenden Objektes nicht herausgesucht werden kann, ist es wünschenswert, dass der vorbestimmte Bereich nicht verändert wird und die Daten des Fokusdatenspeichers 17 nicht erneuert werden, da ein Hindernis vor dem zu fotografierenden Objekt passieren könnte.
Falls das Ziel des bewegenden Objektes nicht für mehr als eine festgelegte Anzahl von Zeitpunkten nachgefolgt werden kann, ist es wünschenswert, den Fokusdatenspeicher 17 zurückzusetzen und an den Schritt S2 zurückzukehren, da das Objekt des zu fotografierenden Subjektes ohne Kontinuität bewegt wurde, und eine Nachfolgung der Bewegung des Objektbildes nicht erreicht werden könnte.
Obwohl die Bildebenenposition als Fokusdaten in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet werden, ist dies nicht einschränkend zu verstehen. Im Allgemeinen können Daten in Beziehung mit dem Fokuszustand verwendet werden, wie beispielsweise der Objektbildkontrast, die Bildebenenposition, die Bildebenengeschwindigkeit oder der Defokusbetrag.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel wurde die Funktion X(t) und Zeit (t) als Eingabevariable in der Vorhersagefunktion für die Regressionsanalyse verwendet. Jedoch ist die Erfindung nicht hierauf begrenzt. Demgegenüber können beliebige Vorhersagefunktionen verwendet werden, solange die Eingabevariablen eine Korrelation mit den Fokusdaten besitzen. Des weiteren können mehr als zwei Typen von Eingabevariablen vorgesehen sein. In einem solchen Fall kann auch eine mehrfache Regressionsanalyse verwendet werden.
Des weiteren wird eine lineare Funktion als Vorhersagefunktion für die Regressionsanalyse verwendet. Jedoch ist die Erfindung hierauf nicht begrenzt. Im Allgemeinen wird eine vorbestimmte Funktion verwendet und ein Parameter spezifiziert, um den kleinsten Wert des Fehlerquadrates zu erhalten, mit dem Ergebnis, dass unterschiedliche Funktionen als Vorhersagefunktion verwendet werden können, beispielsweise quadratische Funktionen und exponentielle Funktionen.
Darüber hinaus wird eine Regressionsanalyse im Allgemeinen verwendet für statistische Berechnungen. Jedoch kann die Tendenz der Fokusdaten bestimmt werden mit den Detektionswerten der Fokusdaten als Beispieldaten mit dem Ergebnis, dass statistische Berechnungen wie beispielsweise eine Bewegungsmittel- bzw. autoregressive statistische Berechnung durchgeführt werden können.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, können andere Alternativen, Modifikationen und Variationen für den Durchschnittsfachmann geläufig sein. Dies bedeutet, dass die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung lediglich illustrativen Zwecken dienen, jedoch nicht einschränkend zu verstehen sind. Verschiedene Änderungen können durchgeführt werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen angegeben ist.

Claims

1. Automatische Fokussierungsvorrichtung, welche aufweist:

eine Fokusdetektionseinrichtung (1, 13, 14, 15, 22) für die Detektion von Fokusdaten einer fotografischen Linse (12) aus einer Vielzahl von Fokusdetektionsbereichen, die innerhalb einer Abbildungsregion (30) ausgebildet sind;

eine Selektionseinrichtung (16) zum Auswählen eines vorbestimmten Fokusbereiches aus der Vielzahl von Fokusdetektionsbereichen; und

eine Fokussteuereinrichtung (3, 20, 21) zum Empfangen der Fokusdaten aus dem durch die Selektionseinrichtung ausgewählten vorbestimmten Bereich und für die Durchführung der Fokussteuerung der fotografischen Linse (12) auf der Grundlage der Fokusdaten, wobei die Selektionseinrichtung aufweist.

eine statistische Vorhersageeinrichtung (5, 18) zur Durchführung einer statistischen Berechnung auf vergangenen Fokusdaten innerhalb des vorbestimmten Fokusbereiches und zum Erstrecken einer Tendenz der Fokusdaten zur Bestimmung eines akzeptablen Nutzbereiches von zu erwartenden Werten der Fokusdaten,

eine statistische Bestimmungseinrichtung (6, 19) zur Bestimmung einer fehlenden Kontinuität der Fokusdaten, wenn die zuallerletzten Fokusdaten für den vorbestimmten Fokusbereich außerhalb des akzeptablen Nutzbereiches der vorhergesagten Werte fallen, und

eine statistische Tracking-Einrichtung (7, 16, 19) für die Suche nach den neuesten Fokusdaten, welche innerhalb des akzeptablen Nutzbereiches der vorhergesagten Werte unter den Fokusdetektionsbereichen fallen, wenn die statistische Bestimmungseinrichtung (6, 19) bestimmt, dass keine Kontinuität der Fokusdaten vorliegt, und zum Einstellen des abgesuchten Bereiches als den vorbestimmten Bereich.

2. Automatische Fokussierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die statistische Vorhersageeinrichtung aufweist:

eine Regressionsanalyseeinrichtung (8, 18) zur Durchführung einer Regressionsanalyse für die vergangenen Fokusdaten des vorbestimmten Fokusbereiches und für die Spezifizierung einer Vorhersagefunktion, welche das mittlere Fehlerquadrat minimiert, und

eine Vorhersagewertberechnungseinrichtung (9, 18) für die Berechnung des vorhergesagten Wertes der Fokusdaten unter Verwendung der von der Regressionsanalyseeinrichtung (8, 18) spezifizierten Vorhersagefunktion.

3. Automatische Fokussierungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche des weiteren eine Nutzbereichseinstellungseinrichtung (10, 19) aufweist zur Berechnung einer Fehlerdispersion für die vergangenen Fokusdaten innerhalb des vorbestimmten Fokusbereiches und zum Einstellen des akzeptablen Nutzbereiches auf der Grundlage der Fehlerdispersion.

4. Automatische Fokussierungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die von der Fokusdetektionseinrichtung (1, 13, 14, 15, 22) detektierten Fokusdaten zumindest einen Wert enthalten, aus dem Kontrast des Objektbildes, der Bildebenenposition, der Bildebenengeschwindigkeit und einem Defokusbetrag.

5. Automatische Fokussierungsvorrichtung nach Anspruch 2, welche des weiteren eine Nutzbereichseinstelleinrichtung (10, 19) zur Berechnung einer Fehlerdispersion für die vergangenen Fokusdaten innerhalb des vorbestimmten Fokusbereiches und zum Einstellen des akzeptablen Nutzbereiches auf der Grundlage der Fehlerdispersion aufweist.

6. Automatische Fokussierungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher die von der Fokusdetektionseinrichtung (1, 13, 14, 15, 22) detektierten Fokusdaten zumindest einen Wert enthalten aus dem Kontrast des Objektbildes, der Bildebenenposition, der Bildebenengeschwindigkeit und einem Defokusbetrag.

7. Automatische Fokussierungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die von der Fokusdetektionseinrichtung (1, 13, 14, 15, 22) detektierten Fokusdaten zumindest einen Wert enthalten aus dem Kontrast des Objektbildes, der Bildebenenposition, der Bildebenengeschwindigkeit und einem Defokusbetrag.