DE2738804C2

DE2738804C2 - Einrichtung zum Erkennen der Relativbewegung zwischen einem Objekt und dieser Vorrichtung

Info

Publication number: DE2738804C2
Application number: DE2738804A
Authority: DE
Inventors: Willi Dipl.-Ing. 6050 Offenbach Schickedanz
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1977-08-29
Filing date: 1977-08-29
Publication date: 1983-10-20
Also published as: JPS5445128A; JPS6136211B2; DE2738804A1; US4218119A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches l;

Um ein scharfes und richtig belichtetes Bild zu erhalten, müssen bei einer Kamera bekanntlich die Entfernung, die Blende und die Belichtungszeit richtig eingestellt werden.

Während die Entfernung bei modernen Fotoapparaten mit Hilfe eines eingebauten und ggf. gekuppelten Entfernungsmessers ermittelt wird, werden Blende und Belichtungszeit, die sowohl von der Helligkeit des aufzunehmenden Objekts als auch von der Filmempfindlichkeit abhängen, mittels eines eingebauten und ggf. ebenfalls gekuppelten Belichtungsmessers festgestellt.

Die meisten hochwertigen Kameras neuerer Bauart, insbesondere die einäugigen Spiegelreflexkameras, weisen die vorstehend genannten Einrichtungen als Standardausrüstung auf. Sie unterscheiden sich im einzelnen durch die Art der Entfernungsmessung (z. B. Mischbild-, Schnittbild- oder Kombinationsentfernungsmessung) und durch das System der Belichtungsmessung (Selen- bzw. Siliziumzellenmessung oder Messung mit Fotowiderständen; Innenmessung und Außenmessung; Offenmessung oder Messung bei geschlossener Blende).

Als nachteilig wird bei diesen Kameras empfunden, daß drei relevante Größen über mechanische Stellringe mit der Hand eingestellt werden müssen, nämlich Entfernung, Blende und Belichtungszeit, obwohl sich bei vorgegebener Helligkeit des aufzunehmenden Objekts und bei vorgegebener Filmempfindlichkeit die richtige Blende notwendig ergibt, wenn die Belichtungszeit eingestellt ist. In jüngster Zeit sind deshalb sogenannte halbautomatische Kameras entwickelt worden, bei denen neben der Entfernung nur noch die Blende oder die Belichtungszeit mit der Hand eingestellt wird. Es bildet also entweder die Belichtungszeit (Verschlußzeit-Vorrang-System) oder die Blendenzahl (Blendenwert-Vorrang-System) die unabhängige Einflußgröße, die man willkürlich wählen kann. Der jeweils andere Faktor wird automatisch bestimmt. Mit diesen halbautomatischen Kameras mit Blenden- oder Zeitvorwahl lassen sich die meisten fotografischen Aufgaben auf befriedigende Weise lösen, denn die meisten Aufnahmen erfordern entweder eine bestimmte Belichtungszeit, um Bewegungsunschärfen auszuschalten, oder es wird eine bestimmte Schärfentiefe verlangt, die eine zugeordnete Blende erfordert.

Außer den halbautomatischen Kameras wurden auch schon vollautomatische Fotoapparate vorgeschlagen, die einen Programmring mit Steuerkurven enthalten, der auf Blenden- und Verschlußeinstellung einwirkt. Man hat damit ein Belichtungsprogramm zur Verfügung, aus dem je nach Filmempfindlichkeit und Lichtverhältnissen ein bestimmter Wert ausgewählt wird. Bei schlechten Lichtverhältnissen wird z. B. eine möglichst kurze Verschlußzeit und eine entsprechend große Blende eingestellt; das Schwergewicht des Programms liegt hier auf einer Ver-

mindening der Verwacklungsgefahr, nicht auf einer großen Schärfentiefe. Erst bei mittleren bis guten Lichtverhältnissen wird auch eine größere Schärfentiefe berücksichtigt.

Als nachteilig wird bei den vollautomatischen Kameras bisweilen empfunden, daß durch den Fotografen die Aufnahmebedingungen nicht nach Belieben gewählt werden können. Deshalb hat-das Programmsystem bei den hochwertigen Kameras noch keinen merklichen Eingang gefunden, obwohl gerade die auf elektronischer Basis beruhenden Programmsteuer-Kameras einen nicht unbeachtlichen Bedienungskomfort mit sich gebracht haben (vgl. DE-PS 23 53 924, DE-OS 2521824, DE-OS 2534656, DE-OS 2601606).

Es ist indessen auch ein System für hochwertige Kameras bekannt, das dem Fotografen noch Wahlmöglichkeiten beläßt und trotzdem eine weitergehende Automatisierung beinhaltet als das oben beschriebenen Verschluß-Vorrang-System (vgl. DE-OS 2651002). Dieses System weist einen automatischen Belichtungssteuermechanismus mit Vorrang sowohl bezüglich des Blendenwerts als auch bezüglich der Verschlußzeit auf, wobei das Verschlußzeit-Vorrang-System oder das Blendenvorrang-System entsprechend dem Wunsch des Fotografen ausgewählt werden kann. Mit diesem System ist es ferner möglich, ein Blitzlichtgerät kameraseitig so zu steuern, daß stets eine richtige Belichtung erfolgt.

Weiterhin ist ein Verfahren zur automatischen Einstellung von Blendenöffnung und Belichtungszeit an fotographischen Kameras bekannt, bei dem der Betrag einer in der Kamerabild-Ebene liegenden Geschwindigkeitskomponente des Aufnahmegegenstandes auf foto-elektrischem Weg ermittelt und durch ein elektrisches Geschwindigkeitssignal gesteuert wird (DE-AS 14 97 940). Die Geschwindigkeitssteuerung erfolgt dabei so, daß mit zunehmendem Geschwindigkeitsbetrag die Belichtungszeit abnimmt, wobei die Blendenöffnung mittels des Geschwindigkeitssignals und des Helligkeitssignals auf einen eine vorbestimmte Lichtmenge für den Film ergebenden Wert gesteuert wird.

Die Geschwindigkeitskomponente des Aufnahmegegenstandes wird hierbei dadurch ermittelt, daß vom Aufnahmegegenstand ausgehendes Licht durch einen abwechselnd lichtdurch- und -undurchlässige Teilflächen aufweisenden Raster ^uf ein lichtempfindliches Element fokussiert wird und daß der Wechselspannungsanteil der vom Element abgegebenen Spannung in eine mit wachsender Frequenz größer werdende, das Geschwindigkeitssignal darstellende Gleichspannung umgeformt wird.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Geschwindigkeitsmeßverfahren, daß Wechsellichtkomponenten, die nicht durch die Bewegung eines Aufnahmegegenstandes hervorgerufen werden, nicht erkannt werden, weil nur das auftretende Wechsellicht als Kriterium für die Bewegung dient. Außerdem ist mit dem bekannten Verfahren dann keine genaue Geschwindigkeitsmessung möglich, wenn der Aufnahmegegenstand eine komplizierte Hell-Dunkel-Verteilung besitzt In diesem Falle können sich die durch den Raster tretenden Helligkeitssignale aufheben oder negativ beeinflussen.

Es sind ferner Einrichtungen zum Messen der Fortbewegungsgeschwindigkeit eines Blech- oder Papierbands bekannt, bei denen eine Zeit festgestellt wird, die zwischen dem Erkennen eines bestimmten Bereichs durch einen ersten Detektor und dem Erkennen desselben Bereichs durch einen zweiten Detektor vergeht (messtechnik, Heft 7/1971, Seite 152-157; messtechnik, Heft 8/1971, Seite 163-168). Diese bekannten Einrichtungen, die mit Verzögerungsmitteln arbeiten, sind jedoch nicht geeignet, die Veränderung von Größen in zwei Richtungen, z. B. in x- und y -Richtung, zu erkennen.

Schließlich ist auch noch eine Bewegungserkennungs-Vorrichtung bekannt, bei der zwei stetige Vollbilder eines Fernseh-Signals magnetisch auf zwei Kanäle einer Zwei-Kanal-Magnetscheibe aufgezeichnet werden (DE-OS 19 63117). Bei der darauffolgenden gleichzeitigen Wiedergabe der auf den zwei Kanälen gespeicherten Vollbild-

Signale wird das Bildsignal des einen Kanals mit Hilfe eines Inverters invertiert und mit dem Bildsignal des anderen Kanals kombiniert. Durch eine solche Anordnung werden die beiden Vollbild-Signale veranlaßt, ihre jeweils gleichen Bereiche zu löschen. Erfolgt eine Veränderung

im Objektfeld, z. B. durch Bewegung eines Objekts oder dergleichen, so verbleibt nur das Signa! des Bereichs ohne Auslöschung, das der Bewegung des Objekts entspricht. Somit erhält man nur dann ein Ausgangssignal, das der Objektbewegung entspricht, wenn eine Objektbewegung stattgefunden hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ermittlung der Relativbewegung zwischen dieser Vorrichtung und einem Objekt zu schaffen, mit der es möglich ist, die Änderungen jedes Punktes innerhalb eines Objektfeldes festzustellen.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß auch Objektbewegungen erkannt werden können, die

außerhalb eines bestimmten Zeitrasters liegen, wie es beispielsweise durch die Fernsehnorm von 60 oder 50 Halbbildern pro Sekunde gegeben ist. Bei der Erfindung kann das Zeitintervall, zu dem Objektbewegungen festgestellt werden sollen, den Anforderungen entsprechend einge-

stellt werden, d.h. mit der Erfindung ist ein größerer Bewegungs-Erkennungs-Bereich abgedeckt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der verwendete Speicher mehrere Speicherplätze aufweist, wobei jedes Bildelement-Signal an einem Speicherplatz des Speichers

abgespeichert werden kann. Die Abspeicherung von punktförmigen Bewegungsänderungen ist mit der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zu den beschriebenen Fernsehaufzeichnungen deshalb möglich, weil keine stetige Zeilen-Aufzeichnung stattfindet. Außerdem

ermöglicht es die Erfindung, eine Relativgeschwindigkeit zwischen zwei Objekten zu ermitteln. Ferner kann die Erfindung in vorteilhafter Weise bei Kameras eingesetzt werden, denn anders als bei allen bisher bekannten Vollautomatik-Systemen liefert nicht die gemessene Objekt-

helligkeit das Kriterium für die Wahl der Belichtungszeit bzw. der Blendenstufen, sondern die Objektbewegung, wobei die Objekthclligkeit gegebenenfalls noch mit in die Auswertung einbezogen werden kann.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß sie auf einfache Weise bei Kameras mit automatischer Entfernungsmessung eingesetzt bzw. mit diesen kombiniert werden kann. Dieselben Bauelemente, welche für die automatische Entfernungsmessung und -einstellung verwendet werden, können auch für die Erkennung von Objektbewegungen zur Anwendung gelangen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist der, daß die Mittel, mit denen die Objektbewegungen bei Fotoaufnahmen festgestellt werden, nicht für die Anwendung auf herkömmliche Kameras beschränkt sind, sondern z.B. auch bei Kameras mit elektrostatischen Abbildungsverfahren, bei Sofortbildkameras oder bei Restlichtverstärker-Kameras zur Anwendung gelangen können.

Ein anderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die

fur die Durchführung der Objektbewegungs-Erkennungen notwendigen Steuerabläufe durch elektronische Mittel realisiert werden können, z. B. durch eine entsprechende Programmierung von Mikroprozessoren.

Weiterhin bietet die Erfindung den Vorteil, mit allen bekannten Halbautomatiken oder Vollautomatiken für die Belichtungssteuerung einer Kamera kompatibel zu sein. Die zur Realisierung der Erfindung notwendigen Bauelemente können wahlweise zu schon bestehenden Systemen hinzugeschaltet oder von diesen Systemen abgeschaltet werden, so daß der Fotograf die Möglichkeit hat, mit einem Verschlußzeit-Vorrang-System ohne und mit Einsatz der Erfindung oder mit einem Blendenwert-Vorrang-System ohne und mit Einsatz der Erfindung oder mit einem Vollautomatik-System ohne und mit Einsatz der Erfindung etc. zu arbeiten.

Gleichgültig für die Anwendung der Erfindung ist auch, ob die Objekthelligkeit bei einer Kamera vor oder während der Öffnung des Kameraverschlusses gemessen wird oder ob die Kamera Innen- oder Außenmessung besitzt.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung der optischen Abbildung eines Objekts;

Fig. 2 die Kante eines optisch abgebildeten Objekts, zusammen mit lichtempfindlichen Sensoren;

Fig. 3a ein Sensorfeld mit matrixartig angeordneten lichtempfindlichen Elementen;

Fig. 3b ein Sensorfeld mit matrixartig angeordneten Enden von lichtleitenden Fasern;

Fig. 4 ein Bildfeld mit einem darin sich bewegenden Objekt;

Fig. 5 ein in Zeilen und Spalten aufgeteiltes Sensorfeld und ein in Zeilen und Spalten aufgeteilter Speicher;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Feststellung von Objektbewegungen;

Fig. 7 einen Ausschnitt aus einem Sensorfeld in der Größe eines Zerstreuungskreisdurchmessers;

Fig. S eine Logikschaltung zum Erkennen von Objektbewegungen;

Fig. 9a eine Meßsucherkamera von vorne, mit einer eingebauten Vorrichtung zum Erkennen von Objektbewegungen;

Fig. 9b die Meßsucherkamera gemäß Fig. 9a von der Seite, wobei der obere Teil geschnitten dargestellt ist;

Fig. 10 einen Auslöseknopf, mit dem zwei Schalthandlungen ausgeführt werden können;

Fig. 11 eine Schnittdarstellung einer Spiegelreflexkamera mit einem doppelschichtieen Schwenkspiegel:

Fig. 12 eine Schnittdarstellung einer Spiegelreflexkamera von der Seite, wobei die Kamera eine Einrichtung zur automatischen Entfernungseinstellung aufweist;

Fig. 13a eine schematische Darstellung eines Spiegelsystems für Kameras, bei denen während des Belichtungsvorgangs Objektbewegungen festgestellt werden;

Fig. 13b eine schematische Darstellung gemäß Fig. 13a, bei der ein Spiegel nach oben geschwenkt ist.

In der Fig. 1 ist ein Objekt 1 gezeigt, das auf einer Abbildungsebene 2, die in der Regel die Filmebene ist, scharf abgebildet werden soll. Damit das sich bewegende Objekt 1 scharf auf dieser Abbildungsebene 2 abgebildet wird, muß die Belichtungszeit bekanntlich so kurz sein, daß der unterdessen auf der Abbildungsebene 2 zurückgelegte Weg kleiner als die zulässige Unscharfe ist Die zulässige Unscharfe bestimmt sich nach dem sogenannten Zerstreuungskreisdurchmesser, dem die Tatsache zugrunde liegt, daß das menschliche Auge Einzelheiten, die es unter einem kleineren Sehwinkel als 50 bis 90 Bogensekunden erblickt, nicht mehr getrennt wahrzunehmen vermag. Beim Kleinbild ergibt sich dieser Zerstreuungsdurchmesser beispielsweise zu s = 0,03 mm, während er beim Mittelformat s = 0,05 mm beträgt. Für die Belichtungszeit iß, bei der noch ein scharfes Bild erhalten wird, gilt dabei folgender Zusammenhang

1000· ν-/7a

wobei ν die Objektgeschwindigkeit in m/sec,/' die Brennweite und α die Aufnahmeentfernung ist.

Betrachtet man nun wieder die Fig. 1. so erkennt man, daß dort das Objekt 1 durch ein Linsensystem 3 auf der Abbildungsebene 2 als Objektbild 4 dargestellt ist. Das Linsensystem 3 ist dabei in bekannter Weise durch die ding- und bildseitigen Hauptebenen 5, 6 symbolisiert, von denen aus bei dicken Linsen und Mehrfachlinsen im Ding- und Bildraum Brennweiten und Abstände von Ding und Bild gezählt werden. Die Schnittpunkte der Hauptebenen 5, 6 mit der optischen Achse 7 sind die beiden Hauptpunkte Hl und Hl. Als Brennweiten/bzw./'des Linsensystems 3 bezeichnet man jetzt die Abstände der Brennpunkte /"bzw. F vom benachbarten Hauptpunkt Hl bzw. Hl.

Bei dem Objektbild 4 der Abbildungsebene 2 ist der Weg s angegeben, der dem erwähnten Zerstreuungsdurchmesser entspricht. Die untere Kante 8 des Objektbildes 4 darf gemäß den oben gemachten Ausführungen nicht den Weg s zurücklegen, wenn das Bild scharf bleiben soll. Es müssen also, um Bildunschärfen zu vermeiden, Sensoren vorgesehen werden, welche das Auswandern des Objektbildes 4 registrieren, den Betrag des Auswanderns feststellen und den Kameraverschluß schließen.

Wie das im einzelnen geschehen kann, ist in der Fig. 2 näher gezeigt. In dieser Fig. 2 ist die Abbildungsebene 2 mit dem Objektbild 4 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Dabei muß es sich bei der Abbildungsebene 2 nicht um die Filmebene einer Kamera handeln, sondern es ist ebensogut möglich, daß das auf die Filmebene projizierte Bild ganz oder teilweise an einen anderen Ort ausgespiegelt ist. In der Fig. 2 sind nur so viele lichtempfindliche Sensoren 9—19 dargestellt, wie für das Verständnis der
Erfindung notwendig sind. Es versteht sich jedoch von selbst, daß die Sensoren beliebig dicht über die gesamte Abbildungsebene 2 verteilt sein können. Im vorliegenden Fall sind elf Sensoren über eine Distanz vorgesehen, die der Strecke s entspricht, d. h. dem Zerstreuungskreisdurchmesser. Wandert nun die Kante 8 des Objektbildes 4 nach unten aus, so wird zuerst das Element 9, dann das Element 10 usw. und schließlich das Element 19 abgedeckt. Verbindet man die lichtempfindlichen Elemente 9—19 mit einer in der Fig. 2 nicht dargestellten Auswertelogik, so kann mit deren Hilfe festgestellt werden, ob die Kante 8 schon den Weg s zurückgelegt hat oder nicht. Darüber hinaus ist es sogar möglich, die Auswanderungsgeschwindigkeit der Kante 8 zu bestimmen, indem die bereits von der Kante 8 abgedeckten Elemente ausgezählt und der so ermittelte Abstand durch die benötigte Zeit dividiert wird. Will man lediglich feststellen, ob die Gesamtstrecke s von der Kante 8 zurückgelegt wurde, so genügen zwei lichtempfindliche Elemente, nämlich die Elemente 9 und 19.

Dasinder Fig. 2 dargestellte Prinzip kann nun auf verschiedene Weise bei Kameras zur Anwendung gelangen. Zum einen ist es möglich, die Bewegung des Objektbilds

vor der eigentlichen Aufnahme zu bestimmen und erst danach den Verschluß zu öffnen. Zum anderen kann aber auch die Verschlußzeit während der eigentlichen Aufnahme festgelegt werden. Bei dieser letztgenannten Möglichkeit wird beispielsweise der Kameraverschluß geöffnet und dann in der Filmebene oder in deren Nähe oder in einer Ebene, in die der Gegenstand der Filmebene wenigstens teilweise ausgespiegelt ist, festgestellt, wann das Objektbild seine höchstzulässige Auswanderung erreicht hat. Ist die Auswanderungsgrenze erreicht, so wird der Verschluß schlagartig geschlossen.

Der Darstellung der Fig. 2 liegen einige vereinfachte Vorstellungen zugrunde, die in der Praxis nicht immer erfüllt sind. So ist das Objektbild 4 nicht immer ein geschlossenes schwarzes Gebilde, das die Sensoren 9—19 vollkommen abdeckt, sondern es ist in sich mehr oder weniger dunkel. Außerdem werden in der Filmebene oft mehrere sich bewegende Objekte abgebildet, so daß das in der Fig. 2 dargestellte Prinzip für die meisten praktischen Anwendungsfälle modifiziert werden muß. Derartige Modifikationen werden später noch im einzelnen gezeigt. Eine erste Modifikation ist in der Fig. 3 dargestellt, die im Gegensatz zur Fig. 2 ein zwetfimensionales Sensorfeld aufweist, denn eindimensionale Verhältnisse treten in der Praxis nur selten auf. Das Sensorfeld 20 weist zahlreiche lichtempfindliche Elemente 21 auf, von denen nur einige wenige dargestellt sind. Diese lichtempfindlichen Elemente erstrecken sich über das gesamte Sensorfeld 20 und haben prinzipiell die gleiche Funktion wie die lichtempfindlichen Sensoren 9—19 der Fig. 2, d.h.; sie wandeln das ankommende Licht in elektrische Ströme oder Spannungen um, die von Abtastern u. dgl. abgetastet werden können. Derartige Sensorfelder, sind in der Fototechnik bereits mehrfach bekannt (vgl. DE-OS 2064303, Fig. 2; DE-OS 22 44 340, Fig. 8; DE-AS 24 43 441, Fig. 3, Nr. 13; DE-OS 2514230, Fig. 1, 5, 7; DE-AS 2611576). Sie wurden jedoch bisher ausschließlich dazu verwendet, die Entfernung bei einer Kamera automatisch einzustellen, indem der bei einer Scharfeinstellung im Vergleich zu einer Unscharfeinstellung höhere Kontrast als Regelkriterium ausgenutzt wurde. Bei der vorliegenden Erfindung soll nun das Sensorfeld 20 zur Ermittlung der Objektbewegung dienen. Diese Aufgabe ist in der Praxis nicht ganz so einfach zu lösen, wie es den Anschein hat. Wird beispielsweise eine Landschaft aufgenommen, in der sich ein Auto bewegt, so sind alle Bereiche des Objektbildes, mit Ausnahme des Bereichs, in dem sich jeweils das Auto befindet, unbeweglich. Um ein auch nur in Teilbereichen unscharfes Bild zu verhindern, muß also die ganze Ebene des Sensorfeldes 20 abgetastet werden, auf die das aufzunehmende Bild projiziert wird.

Im Gegensatz zur automatischen Entfernungseinsteliung ist bei der Ermittlung der Öbjektbewegung nicht die Kontraständerung das entscheidende Kriterium, sondern die Änderung der Helligkeit als Funktion des Ortes. Da verschiedene Farben unter gewissen Umständen gleiche Helligkeiten erzeugen können, ist es möglich, durch verschiedene Farbfilter den unerwünschten Einfluß zu eliminieren. Bewegt sich beispielsweise ein rotes Auto in einem grünen Umfeld, so könnte diese Bewegung deshalb nicht erkannt werden, weil der Helligkeitsgrad des grünen Umfelds zufällig mit dem Helligkeitsgrad des roten Autos übereinstimmt. Obgleich die Praxis der Schwarzweiß-Fotografie gezeigt hat, daß derartige Zufälle nur äußerst selten auftreten, wäre es zur Vermeidung von derartigen Fehlinterpretationen sinnvoll, statt einem Sensorfeld zwei oder drei Sensorfelder zu verwenden, die ihre Maximalempfindlichkeiten in verschiedenen Spektralbereichen haben (rot, grün, gelb) und die ggf. mit entsprechenden Farbfiltern abgedeckt sind. In der Schnittdarstellung der Fig. 3 a ist ein solches mehrschichtiges Sensorfeld dargestellt, bei dem mit Fi ein erster Farbfilter und mit Si eine erste Sensorschicht bezeichnet ist. Unter dieser ersten Sensorschicht Si befindet sich ein zweiter Farbfilter F₂ der über einer zweiten Sensorschicht S₂ angeordnet ist. Ein dritter Farbfilter F₃ befindet sich unter der erwähnten zweiten Sensorschicht und über einer dritten Sensorschicht S₃. Die Sensoren der Sensorschichten S_n S₂, S₃ sind dabei so angeordnet, daß sie nicht übereinanderliegen und dementsprechend Licht auf die unter ihnen liegenden Schichten gelangen lassen.

Im folgenden wird nur die vereinfachte Sensorfläche 20 mit nur einer Schicht von Sensoren 21 näher beschrieben, da diese für die meisten Fälle in der Praxis durchaus ausreicht.

Die Fig. 3b zeigt noch eine Variante des in der Fig. 3a dargestellten Sensorfeldes, bei der das Sensorfeld 20' anstelle von lichtempfindlichen Sensoren Lichtleitfasern aufweist, deren Enden mit 2Γ bezeichnet sind. Von diesen Enden 21' wird das empfangene Licht über im einzelnen nicht gezeigte Fasern zu Verarbeitungseinrichtungen geleitet, wo die Helligkeitsinformationen entweder in eine elektrische Größe umgeformt oder direkt mit optischen Mitteln verarbeitet werden.

Bei der Ermittlung der an sich bekannten Kontraständerung werden die Ausgangssignale benachbarter Elemente voneinander subtrahiert und die so entstehenden Differenzen aufaddiert oder es wird zuerst ein Gesamt-Bezugspegel geschaffen, mit dessen auf einen Einzelsensor bezogener Größe die Signale der einzelnen Sensoren verglichen werden, wobei anschließend die Gesamt-Differenzen aufaddiert werden.

Anhand der Fig. 4, die wieder ein Sensorfeld 20 zeigt, bei dem der Einfachheit halber die einzelnen Sensoren weggelassen sind, sollen die Zusammenhänge bei der Bewegungsermittlung noch einmal näher betrachtet werden. Mit 22 ist dabei ein kreisrunder Gegenstand bezeichnet, der sich als einziger Gegenstand des Objektbildes 4 bewegt, und zwar von links nach rechts, wo er als gestrichelter Kreis 22' dargestellt ist. Befindet sich der Gegenstand 22 in seiner linken Ausgangsposition, so registrieren diejenigen Sensoren, die er abdeckt, eine von der Umgebung verschiedene Helligkeit, denn die Umgebung habe definitionsgemäß eine homogene und von der Helligkeit des Gegenstandes 22 abweichende Helligkeit Ist der Gegenstand 22 in der rechten Position angelangt, so registrieren nunmehr die früher abgedeckten Sensoren die

so gleiche Helligkeit wie die Sensoren der übrigen Umgebung. Dafür stellen aber diejenigen Sensoren, die von dem Gegenstand 22' abgedeckt werden, jetzt eine veränderte Heiligkeit fest Diese Heiiigkeitsänderungen und ihr Ausmaß müssen nur noch genau registriert und verarbeitet werden, um eine genaue Aussage über die Objektbewegung machen zu können. Zur Lösung dieser Aufgabe sind verschiedene Wege denkbar, von denen im folgenden ein Weg näher betrachtet werden soll.

In der Fig. 5 ist die Prinzipdarstellung einer ersten Lösung gezeigt Hierbei ist ein Sensorfeld mit acht Spalten und zwölf Zeilen vorgesehen, dessen Zeilen mit a-l und dessen Spalten mit m-t bezeichnet sind. Dem Sensorfeld 23 ist ein Speicher 24 zugeordnet, der ebenso viele Speicherplätze aufweist wie das Sensorfeld 23 lichtempfindliehe Sensoren besitzt Die Zeilen und Spalten dieses Speichers 24 sind ebenfalls mit a-l bzw. mit m-t bezeichnet.

Bei dem Speicher 24 kann es sich um einen Speicher handeln, der pro Speicherplatz ein Analogsignal abspei-

ehern kann, das dem elektrischen Ausgangssignal eines Sensors entspricht. Es ist aber auch möglich, an jedem Speicherplatz einen kleinen Digitalspeicher vorzusehen, der das analoge Signal eines Sensors in digitaler Form abspeichert. Der für die Umsetzung der analogen Sensorsignale in digitale Signale notwendige Analog-Digital-Wandler ist der Einfachheit halber in der Fig. 5 nicht dargestellt.

Sowohl das Sensorfeld 23 als auch der Speicher 24 sind über Sammelleitungen 25, 26 mit einem Vergleicher 27 verbunden, so daß jedes einzelne Element des Sensorfeldes 23 bzw. jeder einzelne Speicherplatz des Speichers 24 abgerufen werden kann. Beide Einrichtungen, d. h. Sensorfeld 23 und Speicher 24, liegen auch an einer Eingabeschaltung 28, die ebenso wie der Vergleicher 27 mit einem Taktgeber 29 verbunden ist.

Es sei nun angenommen, auf dem Sensorfeld 23 der Fig. 5 werde ein Objektbild abgebildet, bei dem sich ein Gegenstand von links nach rechts bewegt. Dieser Gegenstand decke zu einem bestimmten Zeitpunkt die Sensoren elo, e/p,f/o und///» ab. Mit Hilfe der Eingabeschaltung 28 wird diese Information sodann auf den Speicher 24 übertragen; d. h., es werden die Speicherplätze elo, e/pjloj/p belegt, so wie es in der Fig. 5 gezeigt ist. Gleichzeitig werden auch die Zustände der übrigen Sensoren auf den Speicher 24 übertragen, doch ist dies hier von sekundärem Interesse, weil das Objektbild keine weiteren Objektbewegungen aufweisen soll.

Ist der Zustand des Sensorfeldes 23 einmal auf den Speicher 24 übertragen, so können Bewegungen des Gegenstandes festgestellt werden, weil seine ursprüngliche Lage im Speicher 24 gewissermaßen abgebildet ist. Der Vergleicher 27 vergleicht hierbei den Belegungszustand des Speichers 24, der eine Abbildung des Sensorfeldes 23 zum Zeitpunkt J₁ darstellt, mit dem Zustand des Sensorfeldes 23 zum Zeitpunkt i₂- Stellt er an einigen Stellen Änderungen fest, so kann er hieraus auf Bewegungen des Gegenstandes schließen. Im Falle des in der Fig. 5 dargestellten Beispiels würde er z. B. feststellen, daß sich der Gegenstand innerhalb des Zeitraums trh um zwei Positionen nach rechts verschoben hat, nämlich von elo, elpJIoJIp nach e/q, e/rj/qjlr. Ist nun bekannt, wie groß der Abstand zwischen den einzelnen Sensoren des Sensorfeldes 23 ist und ist ferner bekannt, wie groß der zulässige Zerstreuungskreisdurchmesser ist, so kann der Vergleicher 27 feststellen, ob sich der Gegenstand schon unzulässig weit fortbewegt hat oder ob sich seine fortbewegenden Konturen noch innerhalb des Zerstreuungskreisdurchmessers befinden. Solange der Zerstreuungskreisdurchmesser noch nicht verlassen ist, brauchen keine Schalthandlungen vorgenommen zu werden; sobald der Gegenstand jedoch die zulässige Grenze überschritten hat, können über den Ausgang 30 des Vergleichers 27 bestimmte Einrichtungen angesteuert werden, die bewirken, daß der Kameraverschluß geschlossen wird.

Um auch sehr schnelle Bewegungen von Körpern erfassen zu können, muß der Vergleichsvorgang relativ oft wiederholt werden, d. h., das Sensorfeld 23 und der Speicher 24 müssen mit einer relativ hohen Frequenz abgetastet und ihr Inhalt in den Vergleicher 27 gegeben werden. Dabei kann die Abtastung so erfolgen, daß alle Sensoren und Speicherplätze zu einer bestimmten Zeit gleichzeitig abgerufen werden (Parallelbetrieb). Es ist aber auch möglich, die Sensoren und Speicherplätze nacheinander abzurufen (Serienbetrieb). Bei der letztgenannten Methode kann ein reiner Serienbetrieb zur Anwendung kommen, wie er beispielsweise bei der Herstellung eines Fernsehbildes üblich ist, oder ein gemischter Betrieb, bei dem die Inhalte von Sensorfeld 23 und Speicher 24 zeilenweise abgerufen werden (sog. Parallel-Serienbetrieb, vgl. DE-PS 2051659).

Um zu vermeiden, daß Verfälschungen bei den miteinander zu vergleichenden Größen auftreten, kann noch ein Bezugspegel eingeführt werden, der bei dem Vergleich zu berücksichtigen ist. So kann es z. B. vorkommen, daß die Änderungen in der Helligkeit an einem bestimmten Ort des Sensorfeldes nicht auf Ortsänderungen eines Objekts, sondern auf Änderungen der allgemeinen Umgebungshelligkeiten herrühren. Diese allgemeinen Helligkeitsänderungen können dadurch erfaßt werden, daß die Summe der Gesamthelligkeit des Sensorfeldes 23 erfaßt und durch die Anzahl der Sensoren dividiert wird. Hierdurch erhält man eine mittlere Helligkeit pro Sensor, die man von der gemessenen Helligkeit abziehen kann. Es ist dann möglich, nur die Helligkeitsdifferenz in den Speicher 24 einzugeben.

In der Fig. 6 ist ein zeitmultiplex abgetastetes Sensorfeld 23 zusammen mit einem zeitmultiplex betriebenen Speicher 24, z. B. einem RAM, dargestellt.

Die Zeilen o-/des Sensorfeldes 23 werden Sensor für Sensor mit einem Abtaster 31 zyklisch nacheinander abgetastet und einem Summenbildner 32 zugeführt. In diesem Summenbildner 32 werden die Helligkeiten aller Sensoren des Sensorfeldes 23, die in der Fig. 6 nicht im einzelnen dargestellt sind, nacheinander aufsummiert, so daß sich hierdurch eine Gesamthelligkeit des Sensorfeldes 23 ergibt. In einer Teilereinrichtung 33 wird die ermittelte Gesamthelligkeit des Sensorfeldes 23 durch die Gesamtzahl η aller Sensoren des Sensorfeldes 23 dividiert. Hierdurch erhält man eine mittlere Helligkeit des Sensors, die sich in Abhängigkeit von den äußeren Lichtverhältnissen ändern kann. Diese mittlere Helligkeit wird nun auf einen Subtrahierer 34 gegeben, dem gleichzeitig die tatsächliche Helligkeit eines Sensors zugeführt wird. In dem Subtrahierer 34 wird sodann die Differenz zwischen der tatsächlichen Helligkeit eines Sensors und der fiktiven mittleren Helligkeit eines Durchschnittssensors gebildet. Der ermittelte Differenzbetrag wird — ggf. vorzeichenbewertet — in einen Analog-Digital-Wandler 35 gegeben, der den analogen Differenzwert in ein Digitalsignal umsetzt. Dieses Digitalsignal wird einem Comparator 36 zugeführt, der gleichzeitig mit dem Digitalsignal desselben Sensors vom vorangegangenen Abtastzyklus beaufschlagt wird, und zwar mittels des Abtasters 37, der — ebenso wie der Abtaster 31 — von einem Taktgenerator 38 gesteuert wird. Der Taktgenerator 38 bewirkt somit, daß die beiden Abtaster 31, 37 synchron arbeiten. Unmittelbar nachdem die Informationen aus dem Speicher 24 geholt und dem Comparator 36 zugeführt worden sind, werden die neuen Informationen über die Zustände am Sensorteld, die vom Analog-Digital-Wandler 35 kommen, mit Hilfe der Eingabeschaltung 39 in den Speicher 24 eingeschrieben. Die Technik des Abrufs eines Speicherinhalts mit anschließendem Auffüllen des Speichers mit neuem Inhalt ist an sich bekannt (vgl. z. B. DE-AS 2135 309) und braucht deshalb hier nicht detaillierter beschrieben zu werden.

In den Comparator 36 wird, wie bereits erwähnt, die auf einen bestimmten Pegel bezogene Helligkeit jedes Sensors zum Zeitpunkt ii mit seiner auf einen bestimmten Pegel bezogenen Helligkeit zum Zeitpunkt t₂ verglichen. Zeigt dieser Vergleich, daß keine Veränderungen aufgetreten sind, so hat sich kein Objekt des Aufnahmeobjekts fortbewegt. Werden dagegen Unterschiede festgestellt, so ist dies ein Hinweis auf Ortsveränderungen, die natürlich auch dadurch entstanden sein können, daß die Kamera verwackelt wurde.

Um die Relevanz der Ortsveränderungen zii beurteilen, werden die von dem Comparator 3& ermittelten Informationen auf eine Auswertelogik 40 gegeben und ausgewertet. Ist eine relevante Veränderung aufgetreten, so kann über den Ausgang 30 eine Schaithandlung vorgenommen werden.

Die Auswertelogik 40 stellt z. B. fest, wie viele nebeneinanderliegende Sensoren ihre Helligkeit verändert haben. Anhand der Fig. 7 wird dies näher erläutert Dort ist der Zerstreuungskreisdurchmesser s in horizontaler und vertikaler Richtung durch jeweils vier lichtempfindliche Elemente gekennzeichnet, die sich auf einem Sensorfeld 23 befinden. Nimmt man an, daß die rechte Kante eines sich bewegenden Körpers bei einem ersten Abtastzyklus auf die vier Sensoren der linken Spalte I des »Zerstreuungskreisvierecks« fallt und sich dann nach rechts bewegt, so wird beim nächsten Abtastzyklus eine Helligkeitsänderung der Sensoren in der Spalte Π festgestellt. Diese Helligkeitsänderung braucht noch keine Schalthandlung auszulösen; weil die Helligkeitsänderung noch innerhalb des Zerstreuungskreisdurchmessers liegt. Erst wenn in der Spalte III oder gar in der Spalte IV Helligkeitsänderungen festgestellt werden, ist es sinnvoll, Schalthandlungen vorzunehmen. Analog zu dem bier beschriebenen Fall der horizontalen Bewegung ist auch bei der vertikalen Bewegung eines Objekts vorzugehen.

Wie die Auswerteschaltung 40 im einzelnen aufgebaut sein muß, damit sie die ihr zugedachten Funktionen erfüllt, braucht an sich nicht näher ausgeführt zu werden, da derartige Auswerteschaltungen auf dem Gebiet der Computertechnik und auf dem Gebiet der Zeichenerkennungstechnik in ähnlicher Weise bekannt sind.

Anhand der Fig. 8 werden jedoch einige wesentliche Elemente der Auswertelogik 40 dargestellt, die für den speziellen Anwendungsfall von besonderer Bedeutung sind. In dieser Auswertelogik 40 befindet sich ein Umlaufzähler 41, der von einem Taktgeber 38 fortgeschaltet wird und so viele Zählstellungen aufweist, wie es Sensoren gibt. Die Stellung dieses Zählers 41 gibt somit einen Hinweis darauf, welcher Sensor sich bei einem Abtastzyklus hinsichtlich der empfangenen Helligkeit verändert hat. Kommt nun vom Comparator 36 ein Impuls, so bedeutet dies, daß die Torschaltung 42 geschlossen und die am Ausgang des Zählers 41 anstehende Zahl auf eine Rechnereinrichtung 43 gegeben wird. In dieser Rechnereinrichtung werden nun z. B. die Platznummern von drei neben und drei über den geänderten Sensoren liegenden Sensoren errechnet und diese Nummern in den Speichern 44, 45, 46 (horizontale Auswanderung) bzw. 47, 48, 49 (vertikale Auswanderung) abgelegt. Bei einem der darauffolgenden Abtastzyklen wird wieder die Torschaltung 42 geschlosben und die nunmehr am Ausgang des Zählers 41 anstehende Zahl auf die Eingänge von Identitätsprüfern 50, 51, 52, bzw. 53,54,55 gegeben, die nur dann ein Ausgangssignal abgeben, wenn die beiden an ihren Eingängen anstehenden Signale identisch sind. Je nachdem, unter welchen Voraussetzungen eine Schalthandlung sinnvoll erscheint, kann diese dann vorgenommen werden, wenn an einem, an zwei oder an drei Identitätsprüfern einer Spalte bzw. einer Zeile ein Ausgangssignal ansteht.

In der Fig. 9 ist eine Meßsucher-Kamera 56 dargestellt, und zwar in der Fig. 9a von vorn und in der Fig. 9b von der Seite.

Das Gehäuse der Kamera 56 besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einem unteren Teil 57, der das Objektiv 58 trägt, und einem oberen Teil 59, der einen Meßsucher 60 und den erfindungsgemäßen Bewegungserkenner 61 enthält. Auf dem oberen Teil 59 ist weiterhin eine Filmtransporteinrichtung 62 mit einem Schnellaufzughebel 63 angeordnet, wobei auf der Filmtransporteinrichtung 62 wiederum ein Sensor-Auslöser 64 vorgesehen ist Dieser Sensor-Auslöser 64 hat eine Doppelfunktion: bei seiner Berührung wird eine erste Schalthandlung ausgelöst, während bei Durchdrücken des Sensors — wie bei einem normalen Auslöser — eine zweite Schalthandlung ausgelöst wird.

Wie man aus der Darstellung der Fig. 9b erkennt, bei welcher der obere Teil geschnitten dargestellt ist, befindet sich hinter einer schützenden Glasfläche 65 ein Objektiv 66, das entlang einer Führung 67 bewegt werden kann. Gegenüber diesem Objektiv 66 ist ein Sensorfeld 68 vorgesehen, das dem Sensorfeld 23 der Fig. 5 entspricht

Die automatische Belichtung mit Hilfe des Bewegungserkenners 61 geschieht bei der dargestellten Meßsucher-Kamera 56 auf folgende Weise:

Der Fotograf schaut durch den Meßsucher 60 und stellt die Kamera 56, etwa durch Drehen an dem Umfang eines Stellrings 69, auf die richtige Entfernung ein. Mit diesem Stellring 69 ist das Objektiv 66 gekoppelt, das entlang der Führung 67 geführt wird. Diese Koppelung ist durch die gestrichelte Linie 69' angedeutet. Wenn das aufzunehmende Objekt auf der Filmebene scharf abgebildet ist, ist folglich auch auf dem Sensorfeld 68 das Objekt scharf abgebildet. Somit scheiden eventuelle Verfälschungen bei der Abtastung der einzelnen Sensoren auf Grund von unscharfen Abbildungen auf dem Sensorfeld 68 aus.

Sobald die Entfernungseinstellung durchgeführt ist, kann der Belichtungsvorgang eingeleitet werden. Hierzu wird zunächst der Sensor-Auslöser 64 berührt.

Sobald dieser Sensor-Auslöser 64 berührt wird, wird das auf dem Sensorfeld 68 abgebildete Bild auf die bereits oben beschriebene Weise abgetastet. Dieser Abtastvorgang kann sich dabei in einer Sekunde mehrfach wiederholen. Er wird in der Regel so lange durchgeführt, bis mit Hilfe des Auslösers 64 eine zweite Schalthandlung eingeleitet wird. Wie diese zweite Schalthandlung eingeleitet werden kann, ist in der Fig. 10 im Prinzip dargestellt.

Dort erkennt man einen Auslöser, der in den oberen Teil 59 des Kameragehäuses eingefügt ist und neben einer Sensorplatte 70, bei deren Berührung eine erste Schaithandlung ausgeführt wird, noch zwei Kontakte 71 aufweist, die mit Hilfe des Auslöser-Schafts 72 miteinander verbunden werden können und dabei eine zweite Schalthandlung auslösen. Der Auslöser 64 weist zudem einen Ring 73 auf, der um den Schaft 72 geführt ist. Gegenüber diesem Ring befindet sich ein zweiter Ring 74, der mit dem Kameragehäuse verbunden ist. Zwischen den beiden Ringen 73 und 74 ist eine Spiralfeder 75 angeordnet, die den Auslöser 64 im Ruhezustand in der oberen Lage hält. Die zweite Schalthandlung wird dann ausgeführt, wenn der Schaft 72 beim Herunterdrücken des Auslösers die beiden Kontakte 71 miteinander verbindet.

Der Belichtungsvorgang läuft also in der Weise ab, daß bei dem Berühren der Sensor-Platte 70 das Sensorfeld 68 abgetastet und dabei festgestellt wird, ob sich ein Objekt aus dem Zerstreuungskreisdurchmesser bewegt. Bevor es sich aus diesem Durchmesser bewegt hat, wird der Kameraverschluß geschlossen.

Wie oben bereits dargelegt, darf sich ein Objekt nicht aus dem Zerstreuungskreisdurchmesser bewegen, damit ein scharfes Bild gezeichnet wird. Innerhalb welcher Zeit dies geschieht, ist zunächst unerheblich. In der Praxis spielt der Zeitfaktor indessen eine erhebliche Rolle, weil sich die Empfindlichkeit des Filmmaterials in erster Näherung nach dem Gesetz von Bunsen und Roscoe bestimmt, das besagt, daß die fotochemische Wirkung

einer Strahlung nur vom Produkt der Lichtintensität und der Zeitdauer der Lichteinwirkung abhängt Demzufolge kann natürlich bei herkömmlichen Fotoaufnahmen nicht beliebig lange bei der Ermittlung der Wanderungsgeschwindigkeit eines Objekts zug; wartet werden, weil sonst unter Umständen der Film bereits ausgebleicht wäre, bevor der Kameraverschluß geschlossen wird.

Das Sensorfeld 68 (Fig. 9b) wird deshalb beispielsweise in einem zeitlichen Abstand von 1/100 Sekunden abgetastet Nimmt man einen Sensorabstand, wie in Fig. 7 dargestellt, an, so kann z. B. innerhalb eines solchen Zyklus ein Objekt um einen Sensor weitergewandert sein. Dies bedeutet, daß eine Verschlußzeit von 3/100 Sekunden immer noch ein scharfes Bild ergeben würde, weil dann erst der Zerstreuungskreisdurchmesser von dem wandernden Objekt erreicht würde, wenn man eine gleichförmige Geschwindigkeit des sich bewegenden Objekts voraussetzt Da mit einem Sensorfeld der beschriebenen Art die Gesamthelligkeit ganz allgemein ermittelt werden kann (Integralmessung), ist es möglich, bei Kenntnis der Filmempfindlichkeit den zu der Verschlußzeit 3/100 Sekunden gehörenden Blendenwert zu errechnen. Die Ermittlung dieses Blendenwerts spielt sich innerhalb kürzester Zeit ab, so daß schon unmittelbar nach dem ersten Abtastzyklus etwa die Werte: 1/30 Sekunde — Blende 11 feststehen und die Kamera auf an sich bekannte Weise so gesteuert wird, daß sie diese Werte einstellt Die Auslösung des Verschlusses erfolgt zweckmäßigerweise erst dann, wenn der Auslöser 64 die Kontakte 71 (Fig. 10) überbrückt. Nimmt man an, daß bei einer normalen Betätigung des Auslösers 64 aus physiologischen Gründen etwa 1/10 Sekunde von der Berührung des Auslösers 64 bis zum Überbrücken der Kontakte 71 vergeht, so können innerhalb dieser Zeit zehn Abtastungen mit jeweils 1/100 Sekunden vorgenommen werden. Damit erhält man zehn Daten über die Objektbewegung, aus denen sich die mittlere Geschwindigkeit errechnen und damit die erforderliche Verschlußgeschwindigkeit ermitteln läßt.

Um auch relativ schnell bewegliche Objekte sicher zu erfassen, ist eine Abtastgeschwindigkeit von 1/1000 Sekunden vorteilhaft, zumal 1/1000 Sekunde auch die übliche maximale Verschlußzeit von hochwertigen Kameras ist. Da es aus physiologischen Gründen auch kaum möglich ist, den Auslöser schneller als innerhalb von 1/100 Sekunden bis zu den Kontakten 71 mit dem Finger zu bewegen, sind somit mindestens zehn Abtastvorgänge gewährleistet, bis es zur tatsächlichen Auslösung kommt.

Da im Zusammenhang mit einer Meßsucher-Kamera beschriebene Verfahren kann grundsätzlich auch für Spiegelreflexkameras oder Laufbildkameras mit variabler Zeiteinschaltung verwendet werden.

Inder Fig. 11 ist indessen noch eine Variante gezeigt, die in vorteilhafter Weise bei Spiegelreflexkameras Anwendung finden kann.

In einer Spiegelreflexkamera 76, die an ihrer Schmalseite von oben nach unten geschnitten dargestellt ist, ist der Bewegungserkenner eingebaut. Die Spiegelreflexkamera 76 weist in an sich bekannter Weise eine Filmtransporteinrichtung 77, ein Sucherprisma 78, ein Okular 79 und einen Umlenkspiegel 80 auf. Der Umlenkspiegel 80 besteht jedoch — anders als die üblichen Spiegel von Spiegelreflexkameras - aus zwei Schichten, nämlich einem dichroitischen Spiegel 81 mit einem Remissionsvermögen von z. B. 90% und einem Sensorfeld 82, das sich unter dem dichroitischen Spiegel befindet.

Der automatische Belichtungsvorgang spielt sich bei der in der Fig. 11 dargestellten Kamera folgendermaßen ab: zunächst wird wieder die Entfernung durch Verdrehen des Objektivs auf den aufzunehmenden Gegenstand eingestellt Sodann wird ein nicht dargestellter Auslöser gedrückt, der nicht unbedingt eine Sensorplatte aufzuweisen braucht Durch das Drücken des Auslösers schwenkt der Spiegel 80 nach hinten, bis er parallel zur Filmebene 83 steht In dieser Lage wird das Sensorfeld 82, das etwa 10% des auf den Spiegel fallenden Lichts empfängt, mit ca. 1000 Hz abgetastet Die elektrischen Leitungen zum

to Abtasten des Sensorfeldes 82 werden dabei beispielsweise über die Aufhängung des Spiegels dem Sensorfeld zugeführt In der Lage parallel zur Filmebene kann der Spiegel 80 etwa 1/10 Sekunde verharren, und während dieser Zeit findet der Abtastvorgang auf die gleiche Weise statt, wie es oben im Zusammenhang mit der Meßsucherkamera beschrieben wurde. Die errechnete Belichtungszeit und der ebenfalls errechnete Blendenwert werden gespeichelt, während jetzt der Spiegel 80 in bekannter Weise nach oben geschwenkt wird. Sobald der Spiegel 80 aus dem Strahlengang zwischen Objektiv und Filmebene 83 entfernt ist, wird der Verschluß mit dem errechneten Wert geöffnet.

In der Fig. 12 ist eine Spiegelreflexkamera mit automatischer Entfernungseinstellung dargestellt, in welche die Belichtungsautomatik gemäß der Erfindung eingebaut ist.

Mit 84 ist ein optisches Linsensystem bezeichnet, das in einer Objektivfassung 85 gehaltert und entlang seiner optischen Achse bewegbar ist wobei es mittels einer zwischen der Objektivfassung 85 und dem Kamerakörper 86 angebrachten Feder 87 nach rechts gezogen wird, um so durch die Einwirkung der Feder 87 im Normalzustand die Fokusstellung für unendlichen Abstand anzunehmen.
An einem Teilstück der Objektivfassung 85 ist eine Zahnstange 87 derart angebracht daß sie in ein auf einer Antriebswelle 88 sitzendes Zahnrad 89 eingreift, wobei die Antriebswelle 88 ihrerseits von einem Motor 90 angetrieben wird.

Mit 91 ist eine Lamellenblende bezeichnet, durch die mit Hilfe einer Blendensteuervorrichtung 92 der OfT-nungsdurchmesser gesteuert wird. Der funktioneile Zusammenhang ist in der Zeichnung schematisch durch die gestrichelte Linie 93 dargestellt.

Ein herkömmlicher Schlitzverschluß ist in der Fig. 12 mit 94 bezeichnet, dessen Verschlußgeschwindigkeit mittels einer Verschlußzeitsteuerung 95 gesteuert wird. Der funktioneile Zusammenhang ist dabei wieder durch eine gestrichelte Linie 96 dargestellt.

Die in der Fig. 12 dargestellte Kamera weist ferner

so noch einen Film 97, einen Schwenkspiegel 98 und einen - gestrichelt dargestellten - Auslöseknopf 100 auf, der so aufgebaut sein kann wie der Auslöseknopf der Fig. 10.

Die Betriebsweise der in der Fig. 12 dargestellten Kamera ist folgende: Wenn die Kamera auf das gewünschte Aufnahmeobjekt gerichtet und die Sensorplatte des Auslöseknopfs 100 berührt wird, wird der Schwenkspiegel 98 nach hinten geklappt, bis er parallel zum Schlitzverschluß 94 steht. Das Sensorfeld des Schwenkspiegels 98 stellt somit gewissermaßen die Ebene des Films 97 dar; der noch verbleibende Fehler, der sich auf Grund der unterschiedlichen Entfernungen des Spiegels bzw. des Films vom Objektiv ergibt, kann durch eine entsprechende Vorgabe in der Einrichtung 99 berücksichtigt und eliminiert werden.

Das Sensorfeld kann nun auf eine ähnliche Weise mit der Einrichtung 99 über die Leitung 101 verbunden sein, wie es in der DE-OS 2514230 (S. 57 ff) oder in der

DE-AS 2611576 beschrieben ist, d.h., es wird der Kontrast der auf das Sensorfeld des Spiegels 98 fallenden Abbildung durch Abtastung ermittelt und — auf Grund des jeweiligen Abtastwerts — der Motor 90 mit einem elektrischen Signal beaufschlagt, worauf sich das Objektiv 84 entlang seiner optischen Achse so lange bewegt, bis die maximale Bildschärfe erreicht ist

Wahrend des Einstellvorgangs des Objektivs wird gleichzeitig eine Spot- oder (alternativ) Integralhelligkeitsmessung vorgenommen, die sich gewissermaßen als »Abfallprodukt« aus der Sensorhelligkeit ermitteln läßt. Dieser Helligkeitswert wird in die Einrichtung 99 eingegeben, wo bereits eine Information über die Filmempfindlichkeit abgespeichert ist

Sobald die optimale Scharfeinstellung durchgeführt ist, wird das auf dem Sensorfeld scharf abgebildete Bild auf eine Objektbewegung hin in der oben bereits beschriebenen Weise abgetastet Stellt die Einrichtung 19 z. B. fest, daß eine Belichtungszeit von 1/100 Sekunde erforderlich ist, um eine Abbildung zu erhalten, die trotz der Objektbewegung scharf ist, so errechnet sie den Blendenwert, der auf Grund der Helligkeit und der Filmempfindlichkeit dieser Zeit zugeordnet werden muß.

Jetzt wird der Schwenkspiegel 98 hochgeklappt und die Blendensteuervorrichtung 92 sowie die Verschlußzeitenvorrichtung 95 angesteuert bzw. der Verschluß 94 und die Blende 91 betätigt

In der Fig. 13 ist schematisch dargestellt, wie die Entfernung auch bei Kameras zur Anwendung kommen kann, bei denen direkt während des eigentlichen Belichtungsvorgang eines Films die Helligkeitswerte gemessen werden (ähnlich Olympus OM 2-System).

Der Kameraverschluß ist dabei in Fig. 13a wieder mit 94 bezeichnet, während der Film mit 97 bezeichnet ist. Vor dem Verschluß 94 ist ein Schwenkspiegel 98 dargestellt, der aus zwei Schichten besteht, nämlich einem dichroitischen Spiegel 101 und einem Sensorfeld 102. Anders als bei dem Schwenkspiegel 80 der Fig. 11 sind jedoch die Sensoren nicht nach dem Objektiv hin gerichtet, sondern zum Verschluß 94 hin. Unmittelbar hinter dem Spiegel 98 befindet sich ein zweiter Schwenkspiegel 103, der das vom Objektiv kommende Licht wenigstens teilweise reflektiert.

WLd nun der Auslöser der Kamera betätigt, nachdem die Entfernung eingestellt wurde, so schwenkt der Spiegel 98 nach oben und nimmt die in der Fig. 13a dargestellte horizontale Position ein. Jetzt wird auch der Verschluß 94 geöffnet, so daß Licht auf den Film 97 fallen kann. Dieses Licht ist gegenüber dem durch das Kamera-Objektiv fallende Licht etwas geschwächt, weil der Spiegel 103 z. B. nur 90% des Lichts durchläßt und 10% auf das Sensorfeld 102 reflektiert Die Sensorfläche 102 erhält somit gleich zu Beginn der Öffnung des Verschlusses eine Information über die Helligkeit des abzubildenden Gegenstandes und über eventuell sich bewegende Objekte. Durch Abtasten dieser Sensorfläche 102 auf die oben beschriebene Weise kann nun festgestellt werden, welche Verschlußzeit die geeignete ist, um ein scharfes Bild zu erzielen. Da der Beginn der Belichtung des Films 97 bekannt ist — mit dem Beginn der Öffnung des Verschlusses 94 wird z. B. eine entsprechende Information an die Einrichtung 99 gegeben—kann errechnet werden, wieviel Verschlußzeit noch bleibt. Am Ende der Verschlußzeit wird der Verschluß 94 geschlossen. Selbstverständlich kann während desselben Vorgangs auch die Blende unter Berücksichtigung der Gesamthelligkeit und der Filmempfindlichkeit geregelt werden. Der Blendenwert weicht dabei von dem Blendenwert ab, der bei rein statischen Verhältnissen gegeben ist, weil die Blende zu Beginn der Aufnahme einen zu kleinen oder zu großen Wert haben kann. War der Blendenwert zu groß, so wird die Blende während des Verstellvorgangs auf einen Wert eingestellt, der kleiner als der statische Wert ist. Entsprechendes gilt, wenn der Blendenwert ursprünglich zu klein war. Vorzugsweise werden schnell einstellbare Verschlüsse und Blenden zur Realisierung der Erfindung gewählt.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erkennen der Relativbewegung zwischen einem Objekt und dieser Vorrichtung, mit einer strahlungsempfindlichen Einrichtung, die so angeordnet ist, daß sie mit dem von einem Abbildungssystem erzeugten Objektbild beaufschlagt wird, und mit einer elektrischen Schaltungsanordnung, die auf Grund der Ausgangssignale der strahlungsempfindlichen Einrichtung mindestens feststellt, ob eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und der Vorrichtung aufgetreten ist bzw. auftritt oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungs- is empfindliche Einrichtung (23) eine Vielzahl von strahlungsempfindlichen Elementen enthält, von denen jedes ein elektrisches Signa! erzeugt, das der Helligkeit des jeweiligen Bildelements des Objektsbilds entspricht, wobei die strahlungsempfindliche Einrichtung to

(23) so ausgelegt ist, daß sie elektrische Signale der strahlungsempfindlichen Elemente darbietet, daß die elektrische Schaltungsanordnung (24 -30; 31—40) einen Speicher (24) zum Abspeichern der umgewandelten oder nicht-umgewandelten Ausgangssignale der strahlungsempfindlichen Einrichtung (23), die zu einer ersten Zeit anstehen, enthält, wobei der Speicher

(24) mindestens ebenso viele Speicherplätze besitzt wie strahlungsempfindliche Elemente bei der Einrichtung (23) vorgesehen sind und das umgewandelte oder nicht-umgewandelte Signal des jeweiligen strahlungsempfindlichen Elements der Einrichtung (23) abspeichern kann, und daß ein Vergleicher (27; 36) zum Vergleich des in jedem der Speicherplätze der Speicher (24) gespeicherten Signals mit dem umgewandelten oder nicht-umgewandelten Ausgangssignal des jeweiligen Elements der strahlungsempfindlichen Einrichtung (23), die zu einer zweiten Zeit anstehen, vorgesehen ist, wobei das Ausgangssignal des Vergleichers (27; 36) mindestens darstellt, ob zwischen dem Objekt und der Einrichtung eine Relativbewegung aufgetreten ist bzw. auftritt oder nicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abtasteinrichtung, mit welcher die Helligkeitswerte des auf die Elemente fallenden Lichts mehrfach nacheinander abgetastet und erfaßt werden, und eine Auswertelogik (40), in der festgestellt wird, welche Elemente innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums ihre Helligkeitswerte im Vergleich zu den übrigen Elementen verändert haben, wobei diese Auswertelogik (40) auf Grund der festgestellten Helligkeitsänderungen ermittelt, ob die Relativbewegung aufgetreten ist bzw. auftritt oder nicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während eines ersten Abtastvorgangs die an den strahlungsempfindlichen Elementen festgestellten Zustände als Informationen in dem Speicher (24) abgelegt und beim nächsten Abtastvorgang mit den neu ermittelten Zuständen der Elemente verglichen werden.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustände der Elemente zyklisch abgetastet und mit ihren Zuständen des jeweils vorangegangenen Abtastzyklus verglichen werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elemente während eines Abtastzyklus nacheinander abgetastet werden (Serienbetrieb).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elemente während eines Abtastvorgangs gleichzeitig abgetastet werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (24) ein Schreib-Lese-Speicher ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der strahlungsempfindlichen Einrichtung (23) mittels einer Fotodiodenmatrix realisiert sind (AfOS-Bildsensor).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der strahlungsempfindlichen Einrichtung (23) durch die Enden von Glasfasern realisiert sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Summenbildner (32) vorgesehen ist, der die Summe aus allen elektrischen Signalen bildet, die von den Elementen der strahlungsempfindlichen Einrichtung (23) abgegeben werden; daß eine Teilereinrichtung (33) vorgesehen ist, die den Mittelwert aus allen Signalen bildet, die von den Elementen abgegeben werden; daß ein Subtrahierer (34) vorgesehen ist, der die Differenz zwischen dem Ausgangssignal jedes einzelnen Elements mit dem Mittelwert aus allen Signalen bildet; und daß der Differenzwert einerseits in einen Speicher (24) vom vorangegangenen Abtastvorgang mit dem Inhalt der strahlungsempfindlichen Einrichtung (23) des gerade anstehenden Abtastvorgangs verglichen wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Subtrahierer (34) ausgehenden Signale über einen Analog/Digital-Umwandler dem Speicher (24) zugeführt werden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2,3,4, 10,11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertelogik (40) einen Zähler (41) aufweist, dessen jeweiliger Zählerstand dem jeweils gerade abgetasteten Element zugeordnet ist, wobei dieser Zählerstand von dem Zähler (41) auf eine Rechnereinrichtung (43) gegeben wird, wenn von dem Comparator (36) ein Signal abgegeben wird, das daraufhinweist, daß sich der Zustand des Elements gegenüber dem vorangegangenen Abtastvorgang geändert hat; daß in der Rechnereinrichtung (43) die Platznummern der vor und über dem geänderten Element befindlichen Elemente errechnet und diese Platznummern in Speichern (44-49) abgelegt werden, deren Ausgänge mit jeweils einem Eingang von Identitätsprüfern (50—55) mit zwei Eingängen verbunden sind, und daß die Identitätsprüfer (50—55) dann Steuersignale abgeben, wenn an ihren beiden Eingängen während eines Abtastvorgangs gleiche Informationen anstehen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur automatischen Belichtungssteuerung einer Kamera (56; 76) verwendet wird, bei der die Helligtkeit des zu fotografierenden Bildfeldes sowie die Bewegung eines oder mehrerer sich im Bildfeld bewegender Objekte ermittelt werden und eine dem Ausmaß der Objektbewegung zugeordnete Verschlußgeschwindigkeit ausgewählt und der Kameraverschluß (94) entsprechend dieser Verschlußgeschwindigkeit betätigt wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Öffnen des Kameraverschlusses (94) sowohl die Helligkeit des aufzunehmenden Bildfeldes gemessen als auch festgestellt wird, ob und mit welcher Geschwindigkeit sich Objekte in dem Bildfeld bewegen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß während der Öffnung des Kameraverschlusses (94) sowohl die Helligkeit des aufzunehmenden Bildfeldes gemessen als auch festgestellt wird, ob und mit welcher Geschwindigkeit sich Objekte in dem Bildfeld bewegen.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13—15, dadurch gekennzeichnet, daß auf Grund der über das Ausmaß der Objektbewegungen ermittelten Verschlußzeit, in Abhängigkeit von der gemessenen Helligkeit des aufzunehmenden Bildfeldes, der Blendenwert (91) der Kamera errechnet und entsprechend eingestellt wird.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Prüfung, ob sich ein Objekt im aufzunehmenden Bildfeld bewegt, eine an sich bekannte automatische Einstellung (90) des Kameraobjektivs (86) auf einen Punkt des Bildfeldes erfolgt, so daß auf der Filmebene (92) ebe scharfe Abbildung des Punktes vorliegt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß während eines ersten Abtastzeitraums der Kontrastzustand der strahlungsempfindlichen Elemente festgestellt und zur Einstellung der optimalen Bildschärfe verwendet wird und während eines zweiten Abtastzeitraums die Helligkeitsänderungen der strahlungsempfindlichen Elemente ermittelt werden, um die Bewegung von Objekten innerhalb eines Bildfeldes festzustellen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13—18, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbildungssystem der Kamera gleichzeitig für die Vorrichtung zum Erkennen der Objektbewegung dient.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkspiegel einer Spiegelreflexkamera (76) aus zwei Schichten besteht, von denen die erste Schicht die strahlungsempfindlichen Elemente (82) enthält.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der dichroitische Spiegel (81) einen Remissionsgrad von ca. 90% und einen Transmissionsgrad von ca. 10% aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Schwenkspiegel (98) vorgesehen ist, der aus einem dichroitischen Spiegel (101) und den strahlungsempfindlichen Elementen (102) besteht, und daß ein zweiter dichroitischer Spiegel (103) vorgesehen ist, der in einer ersten La^e parallel zum Schwenkspiegel (98) angeordnet ist, wobei der zweite Spiegel (103) in seiner ersten Lage verharrt, wenn der Schwenkspiegel (98) hochgeklappt ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13—18, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem separaten Raum neben dem Sucher einer Kamera (56) angeordnet ist und ein Abbildungssystem (66) aufweist, das von dem Kamera-Objektiv (58) räumlich getrennt ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Entt'ernungs-EinsteHsystem für das Kamera-Objektiv (58) mit dem Entfernungs-Einstellsystem für das Abbildungssystem (66) gekoppelt ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auslösung eines Erkennungsvorgangs für ein sich bewegendes Objekt ein Auslöser (64) mit zwei Schaltfunktionen vorgesehen ist, wobei die erste Schaltfunktion für die Objektbewegungsermittlung durch das Berühren eines Berührungs-Sensors (70) und die zweite Schaltfunktion für die Auslösung des Kameraverschlusses durch das Herunterdrücken des Auslösers (64) ausgelöst wird.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Kameraverschluß geschlossen wird, bevor in sich bewegendes Objekt einen Weg zurückgelegt hat, der dem Zerstreuungshalbrdesser entspricht, so daß eine Unscharfe des aufgenommenen fotografischen Bildes ausgeschlossen ist