DE2056014A1

DE2056014A1 - Automatische Scharfeinstellvornchtung fur fotografische Kameras

Info

Publication number: DE2056014A1
Application number: DE19702056014
Authority: DE
Inventors: Kzuya awasakt Kanagawa Hosoe (Japan) P
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1969-11-15
Filing date: 1970-11-13
Publication date: 1971-06-03
Also published as: JPS499372B1; FR2069414A5; GB1336725A; US3682071A

Description

Canon Itbushiki Kaisha, 30-2, 3-chome, Shimomaruko, Ohta-ku, Tokyo / Japan

Automatische Scharfeinstellvorrichtung für fotografische Kameras

Die Erfindung betrifft eine automatische Scharf«in-Stellvorrichtung für fotografische Kamer·«.

Eine bei bekannten automatischen Scharfeinstellsystemen besonders häufig auftretende Schwierigkeit beisteht darin, daß sie irgendwelche mittels einer Kamera aufzunehmende Gegenstände aufgrund bestimmter, diesen

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innewohnender Eigenschaften in "bestimmter Stellung nicht scharf auf die Filmebene einzustellen vermögen.

Ein wichtiges Ziel der Erfindung ist ee, derartige Schwierigkeiten zu beheben und eine automatische Scharf einet el !vorrichtung für Kameras zu schaffen, welche einen hohen Grad von Einstellgenauigkeit aufweist.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgeraäß vorgesehen, daß sie eine an der Kamera angeordnete Lichtquelle zum Projizieren eines amplitudenmodulierten, eng gebündelten Lichtstrahls auf einen aufzunehmenden Gegenstand sowie ein Entfernungs- meßobjektiv zum Auffangen des vom Aufnahmegegenstand reflektierten Lichtbündele aufweißt, daß ein optisches Sy-''ite* vorgesehen ist« mittel· dessen das aus dem Entfernungeaeßobjektiv auetretende Licht bündel in zwei Licht- bündel ierlegbar und in form zweier Abbilder des Aufnahmegegenstandes mit bei unscharfer Einstellung des Aufnahmegegenständeβ parallaktischer Versetzung auf swei fotoelektrisch« Elemente projizierbar ist, und daß das EntfernungSÄtßobJektiv in Abhängigkeit von der parallaktischen Versetzung der beiden auf die fotoelektri- Mfesa Elemsmte profitierten Abbilder entsprechend ver-, taderlichen Signelen sum Scharfeinstellen des Aufnahmegegenstandes verschiebbar ist.

Die erfindungsgemäße automatische Scharfeinstell vorrichtung für fotografische Kameras ermöglich das Scharfeinstellen eines Aufnahmegegenstandes in Jedem Abstand unabhängig von der Beschaffenheit des Gegenstandes. Darüberhinaue bietet sie eine beträchtlich verbesserte

Genauigkeit der Einstellung.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Seitenansicht der wesentlichen Teile einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2A, B und C Schemata des Strahlenganges und zweier

durch ein optisches Entfermöigsmeßsystem erzeugter Abbilder bei scharf, zu nah und zu weit eingestelltem Aufnahmegegenstand; .

Fig. 3 ein Diagramm der Entfernungsabhängigkeit der Ausgangssignale' zweier fotoelektrischer Elementeι

Fig. 4 eine Schrägansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäß vorgesehenen Maske; und

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausführung eines fotoelektrischen Elementes mit besonderer Anordnung der Slektroden·

Die in ?ig.1 dargestellte Geeamtanordnung enthält ein Aufnahmeobjektiv 1, eine Tilmebene 2, ein mittels einer Kopplungseinrichtung 4 gemeinsam mit den Aufnahmeobjektiv 1 verschiebbares Entfernungsmeßobjektiv 3» einen Elektromotor 5 sum Verschieben oder Betreten der Objektive 1 und 3 sowie eine vor dem Objektiv 3 angeordnete Lichtquelle 6 mit einem Reflektor 7 und einer • Kondensorlinee 8. Die Lichtquelle 6 kann sichtbare« Licht

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erzeugen, ist Jedoch vorzugsweise als Infrarotlampe ausgebildet, deren Strahlung mit einer "bestimmten Frequenz ftoduliert und als gebündelter Strahl auf einen aufzunehmenden Gegenstand gerichtet ist· Ferner enthält die Anordnung nach Pig· 1 ein Infrarotfilter 9 für die Projektion der Infrarotstrahlen, eine dem Entfernungsmeßobjektiv 3 nachgeordnete Verstärkerlinse 10, zwei Prismen 1Ί^ und 11£ zum Aufteilen des durch das Objektiv 3 und die Linse 10 trentenden Lichtbündels in zwei Lichtbündel, zwei nahe dem Brennpunkt der Linse 10 angeordnete Zylinderlinsen 12,j und 12g zum Vergrößern der durch die beiden Lichtbündel profilierten Abbilder lediglich in einer Richtung zum Zweck der Ausrichtung, zv/ei Masken 1j5>j und 13g ^zur Begrenzung der Projektionsfläche, entsprechende Blenden aur Begrenzung der Auetrittspupillen und in bezug auf die optische Achse des Entfernungsmeßobjektivs 3 symmetrisch angeordnete fotoelektrische Elemente 14^ und 14,

Eine mit den fotoelektrischen Elementen 14^ und 14g gekoppelte Vergleichsschaltung enthält zwei Wideretande 15-1 und 15p sn d^en Ausgängen der foto elektrischen Elemente 14,. und 14p. Um das Abgleichen der Vergleichsschaltung zu ermöglichen, ist der eine Widerstand 1^2 als Stellwiderettnd ausgebildet· Sie Vergleichsschaltung tnthält ferner swei Kondensatoren 16 zum Auescheiden von niederfrequenten Störui ^en aus der Umgebung und einen Differentialveritirker 1? zum Differenzverstärken der Eingangssignalβ unter gleichzeitigem Auefiltern von Störungen mit periodisch veränderlichen Frequenzen. Zu die-βem Zweck weist der Differentialverstärker 17 ein Filter •uf, welches ausschließlich Eingangssignal einer beßtimraten Frequenz durchläßt. Ein Schaltglied 18 dient

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dem Umsteuern des Motors 5· Mit 19 ist eine elektrische Spannungsquelle und mit 20 ein Zerhacker zum Erzeugen von Impulsströmen zur Speisung der Lichtquelle 6 bezeichnet. Das Ton letzterer abgegebene Licht erfährt also eine Modulation.

Der Reflektor 7 und die Kondensorlinse 8 bewirken eine starke Bündelung der von der Lichtquelle 6 ausgehenden Strahlung, so daß ein Aufnahmegegenstand punktförmig ausgeleuchtet wird. Durch den Aufnahmegegenstand reflektiertes Licht wird von dem Entfemungsmeßobjektiv 3 aufgefangen. Die durch den Zerhacker 20 mit einer Frequenz von 10 bis 30 Hz modulierte Speisung der Lichtquelle 6 bewirkt ein Flimmern, so daß das ausgestrahlte Licht gut von natürlichem Licht su unterscheiden ist. Besonders gute Wirksamkeit ist bei Verwendung von Infrarotstrahlung erzielbar. Das durch das Entfernungsmeßobjektiv 3 aufgefangene Strahlenbündel wird als kreisförmiger Fleck abgebildet, mittels der Verstärkerlinse 10 weiter vergrößert und durch die Prismen 11*, 11p in zwei getrennte Lichtbündel geteilt. Schließlich werden über die Zylinderlinsen 12<f» 1<?2 und die Masken 13^₁ 13p reelle Bilder auf die fototlektrischen Elenente 14^, 14g projiziert.

Pig, Zk teigt die bei scharfer Hßftttllung auf die fotoelektrischen Elemente projizierten Abbilder 1, Fig. 2B die Abbilder bei Einstellung auf zu kurze und Fig. 2C bei Einstellung auf *u weite Entfernung. Bei scharf eingestelltem Aufnahmegegenstand sind die Abbilder auf den beiden fotoelektrischen Elementen 14/j, 14^ deckungsgleich und weisen eomit gleiche Ausdehnung bzw. Größe auf. Bei zu nah eingestelltem Aufnahmegegenstond entsprechend Fig. 2B verlaufen die Achsen der beiden Teil-Lichtbündel in größerem Abstand zueinander, so daß die beiden

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Abbilder verschiedene Formen und Größe haben. Im Falle einer Einstellung auf zu weiten Abstand entsprechend Pig. 2G verringert sich die Achs-Distanz der beiden Licht· bündel, so daß die erhaltenen Abbilder eine Umkehrung der in Fig. 2B erzielten darstellen.

Aus diesen Abbildungsunterschieden bei zu kurzer oder zu weiter Einstellung ergibt sich ein Unterschied der Ausgangssignale der fotoelektrischen Elemente 14,. und 14p. Bei einer Verschiebung des Entfernungsmeßobjektivs 3 von der äußersten Naheinstellung auf "Unendlich" andern sich die Ausgangssignale der fotoelektrischen Elemente 14., 14.-, entsprechend dem Verlauf der Kurven in Fig. 3· Diese Kurven verlaufen symmetrisch in bezug auf eine durch ihren Schnittpunkt geführte Normale. Die Ausgangssignale der'fotoelektrischen Elemente 14^, 14₂ werden in einer mit den Widerständen 15* > 15p gebildeten Brückenschaltung verglichen. Deren Ausgangsspannung wird dem Differentialverstärker 17 zugeleitet. Der Ausgang des Differentialverstärkers 1? betätigt das Schalt glied 18 zum Steuern des Drehsinnes des Motors 5 beim Verschieben des Entfernungsmeßobjektivs 3 und daait auch des Aufnahmeobjektivs 1 in die Scharfeinstellung.

Aus den Vorstehenden ergibt sich, daß von der Kamera aus ein gebündelter und modulierter Lichtstrahl auf den Aufnahmegegenstand projiziert und das durch den Gegenstand reflektierte Licht in zwei Bündel geteilt sowie auf die fotoelektrischen Elemente geworfen wird. Die scharfe bzw. unscharfe Einstellung des Gegenstandes ist dabei in Form von in Abhängigkeit von der scharfen bzw· unscharfen Einstellung des Gegenstandes stattfindenden

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Verschiebungen der auf die fotoelektrischen Elemente projizierten Abbilder feststellbar. Sind in einem solchen Falle jedoch die Abbilder zu klein, so erhält man bei fotoelektrischen Elementen mit gebräuchlicher Ausbildung und Anordnung der Elektroden kein Ausgangssignal. Aue diesem Grunde sind erfindungsgemäß die Zylinderlinse!! 12^, 12p zum Vergrößern der Abbilder in Richtung ihrer Verschiebung und in dazu normaler Richtung vorgesehen, wodurch das Auflösungsvermögen bzw. die Empfindlichkeit . der fotoelektrischen Elemente beträchtlich verbessert wird.

Das Ansprechen der fotoelektrischen Elemente läßt sich durch Verwendung der in Pig. 4- dargestellten Masken 13/j» 132 ^wei*^er verbessern, deren Öffnung in Richtung der Verschiebung der Abbilder veränderlich ist. Dadurch erfährt auch der Xnderungsbereich der Ausgangssignale der fotoelektrischen Elemente eine Verbreiterung. Zwischen den Masken 13/p 13p und den fotoelektrischen Elementen ist kein Zwischenraum erforderlich. Im Bedarfsfalle ist eine derjenigen der Blenden entsprechendeWirkung durch Aufdampfen eines lichtundurchlässigen Stoffes auf die fotoelektrischen Elemente im Vakuum erzielbar.

Gemäß einer geänderten Ausführung kann nan die Außbildung und Anordnung der Elektroden der fotoelektrischen Elemente auch so gestalten, daß sie die Wirkung der Masken mit erfüllen. Eine solche A\isbildung ist in Fiß· 5 gezeigt, worin die gleichzeitig als Masken xd.rksamen Elektroden mit 13₇ bezeichnet sind. Man erkennt, daß diese Elektroden 13* kainmförmig gestaltet sind und ,berührungslos ineinandergreifen. Werden derartige fotoelektrische Elemente verwendet, so können die Zylinderlinsen 12,,, 12,. wegc°l^sss^en werden.

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Claims

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Patentansprüche

nJ Automatische Scharfeinstellvorrichtung für fotografische Kameras, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine an der Kamera angeordnete Lichtquelle (6, 7» 8) sum Projizieren eines amplitudenmodulierten, eng gebündelten Lichtstrahls auf einen aufzunehmenden Gegenstand sowie ein Entfernungsmeßo*bjektiv (3) zum Auffangen des vom Aufnahmegegenstand reflektierten Lichtbündela aufweist, daß ein optisches System (10, 11·*» II2» 12>|, 122» ^1» ^2} ^ror6^esellen ist, mittels dessen das aus dem Entfernungsmeßob;}ektiv austretende Lichtbündel in zwei Teil-Li'chtbündel zerlegbar und in Form zweier Abbilder mit bei unscharfer Einstellung des Aufnahmegegenstandes parallaktischer Versetzung auf zwei fotoelektrische Elemente (Ή>ρ 14-p) projizierbar ist, und daß das Entfernungsmeßobjektiv (3) in Abhängigkeit von der parallaktischen Versetzung der beiden auf die fotoelektrischen Elemente produzierten Abbilder entsprechend veränderlichen Signalen »um Scharfeinstellen des Aufnahmegegenstendee verschiebbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , da3 das Entfernuncsmeßobjektiv (3) gemeinsam mit einem Aufnahneobjektiv (1) einer Kamera verschiebbar ist und daß das optische System zum Aufteilen des Lichtbündels in zwei Teilbündel wenigstens eine dem Entfernungsiaeßoböektiv nachgeordnete Verstärkungsbzw. Vergrößerungslinse (10) und dieser nachgeordnete Prismen (11^, 1^) tvm. Zerlegen des Lichtbündels aufweist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet , daß im Strahlengang zwischen den Prismen (HyJ₁ 11^) und den fotoelektrischen Elementen (14vp 14v>) ^zum Vergrößern der Abbilder Zylinderlinsen (12*, 12p) und zum Begrenzen des Gesichtsfeldes Masken (13>p ^3^) angeordnet sind.

4» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet , daß die gegebenenfalls zugleich als Masken wirksamen Elektroden )

der fotoelektrischen Elemente (14^, 14g) kamaförmig staltet sind und berührungslos ineinandergreifen.

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