DE3006244C2 - Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung eines Objektivs auf einen Gegenstand - Google Patents

Description

Diese herkömmliche Hinrichtung enthält die beiden, ■ ims Fig. I ersichtlichen, selbslablastcnden photoelektrischen Wandler 3, die beispielsweise durch ladungsgekoppelle Elemente (CCD) oder MOS-Wandler gebildet werden können. Die von einem Gegenstand (nicht dargestellt) kommenden Lichtstrahlen gelangen über die ■ Austrittspupille eines Objektivs 1 sowie eine Gruppe von kleinen Linsenelementen 2, die als »Lenlikular-Linsen« oder »Fliegenaugen-Linsen« bezeichnet werden, - auf die photoelektrischen Wandler 3, so daß die Scharfeinstellung, d. h., die Einstellung des Objektivs auf die

* Entfernung zum Gegenstand, aus den Phasenunterschieden in den Ausgangssignalen der photoelektri-. sehen Wandler 3 ermittelt werden kann.

Bei einer solchen Einrichtung ist also wesentlich, daß zur Ermittlung der Scharfeinstellung die Lichtstrahlen verwendet werden, die von zwei verschiedenen Bereichen des Objektivs 1 kommen.

Die Feststellung der Scharfeinstellung erfolgt auf folgende Weise: Wenn das Objektiv 1 auf den Gegenstand scharf eingestellt worden ist, wie es aus F i g. 1 ersicht-

* lieh ist, fallen die aufgeteilten Lichtstrahlen von dem '; Objektiv 1 auf die beiden photoelektrischen Wandlerelemente 3a-l und 3a-2. Damit stimmen also die Phasen der Ausgangssignale der Wandlerelemcnte 3.-M und 3a-2 überein.

Wenn das Objektiv 1 so eingestellt ist, daß sich sein Brennpunkt vor der Einstellebene befindet, fallen die aufgeteilten Lichtstrahlen von dem Objektiv 1 auf die beiden benachbarten photoelektrischen Wandlerele-

' mente 3Ö-1 und 3c-2, so daß die Phasen der Ausgangssignale dieser beiden photoelektrischen Wandierclemen-

• te 36-1 und 3c-2 zueinander verschoben sind, wie man aus Fig.4 erkennt Der zugehörige Verlauf des Strah-

■ lengangs ist aus F i g. 3 ersichtlich.

1st andererseits das Objektiv 1 so eingestellt, daß sich sein Brennpunkt hinter den photoelektrischen Wandlern befindet (siehe Fig.5), so fällt der Lichtstrahl l\

. nicht auf das in F i g. 5 durch einen ausgefüllten, schwarzen Kreis angedeutete, photoelektrische Wandlerele-

. ment 3a-l, sondern auf das benachbarte, photoclektrische Wandlerelement 3c-l, das durch einen schwarzen Kreis angedeutet ist. Ein weiterer, aufgeteilter Lichl-

".- strahl h fällt auf das photoelektrische Wandlerclcment 30-2, das ebenfalls durch einen schwarzen Kreis angedeutet ist.

Damit werden also die Phasen der Ausgangssignale der photoelektrischen Wandlcrelemente 3c-1 und 36-1 im Vergleich mit der Einstellage nach F i g. 4 umgekehrt, wie man aus F i g. 6 erkennt.

Durch Ermittlung der Phasenunterschiedc zwischen den Ausgangssignalen der photoelektrischen Wandler . kann man also feststellen, ob die Abbildung des Gegen-

■ Standes mittels des Objektivs 1 auf eine Ebene vor den photoelektrischen Wandlern, auf die Ebene der photo-

• elektrischen Wandler oder auf eine Ebene hinter den photoelektrischen Wandlern scharf eingestellt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der . die Scharfeinstellung in der jeweils kürzestmöglichen, von den Aufnahmebedingungen abhängenden Zeit-. spanne ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen x Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.
. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf lullenden /iismiiinciihüiigcii: Hei Aufnahmen mil ei nein Objektiv mit einstellbarer Blende wird die Blendenöffnung in Abhängigkeit von <leu Aufnahmebedingungen, d. h., im allgemeinen der Helligkeit des auf/unehmenden Gegenstandes, eingestellt, wobei bei großer Helligkeit das Objektiv abgeblendet, also die Blendenöffnung verkleinert und dementsprechend die Schärfentiefe erhöhl wird. Bei größerer Schärfentiefe ist jedoch keine so extrem hohe Genauigkeit bei der Ermittlung ίο der Scharfeinstellung mehr erforderlich, da auch Gegenstände, die sich in geringem Abstand vor oder hinter der Bildebene befinden, auf die das Objektiv eingestellt worden ist, noch ausreichend scharf aufgenommen werden.

Andere Verhältnisse liegen dann vor, wenn wegen der geringen Helligkeit des aufzunehmenden Objektes das Objektiv aufgeblendet werden muß, d. h., möglicherweise sogar mit der größten Blendenöffnung gearbeitet werden muß. Eine solche große Blendenöffnung führt jedoch zu einer relativ geringen Schärfentiefe, so daß die Scharfeinstellung mil holier Genauigkeit vorgenommen werden muß, um den aufzunehmenden Gegenstand scharf auf die Bildebene des Objektivs einzustellen.

Berücksichtigt man also bei der Genauigkeit, mit der die Scharfeinstellung ermittelt wird, die eingestellte Blende des Objektivs und damit die zu erzielende Schärfentiefe, so läßt sich die Scharfeinstellung vereinfachen und insbesondere verkürzen, da möglicherweise gar keine Verstellung des Objektivs mehr erforderlich ist. um scharfe Aufnahmen zu machen, obwohl das Objektiv nicht exakt auf den aufzunehmenden Gegenstand eingestellt ist.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn bei stark abgeblendetem Objektiv und entsprechend großer Schärfentiefe der Gegenstand sich etwas hin- und herbewegt, was normalerweise zu einer entsprechenden Verstellung des Objektivs führt, um die exakte Scharfeinstellung aufrechtzuerhalten. Berücksichtigt man auch hierbei die große Schärfentiefe, die bei entsprechender Einstellung der Blende vorliegt, so kann das Objektiv seine Einstellage beibehalten, d. h., diese ständige Nachstellung ist nicht erforderlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden. schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 7 den in zwei Hälften aufgeteilten Pupillenwinkel Θι eines Objektivs,

F i g. 8 eine Seitenansicht der Linsenelemente und der ίο photoelektrischen Wandler.

Fig.9A und 9B ein Detail einer Einrichtung mit unterteilter Pupille,

F i g. 10, 1IA- I IC die unterschiedlichen Ausgangssignale bei Scharfeinstellung, Scharfeinstellung auf eine Ebene vor den photoelektrischen Wandlern bzw. Scharfeinstellung auf eine Ebene hinter den photoelektrischen Wandlern bei einer Einrichtung mit unterteilter Pupille nach den F i g. 9A und 9B,

Fig. 12A mehrere photoelektrische Wandler bei der Einrichtung mit unterteilter Pupille nach Fig.9A und 9 B,

Fig. 12B eine weitere Anordnung von photoelektrischen Wandlern bei der Einrichtung nach Fig.9A und 9B₁

Fig. 13 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltungsanordnung nach F i g. 9A und 9B,

Fig. 14 die Operationsbereiche in der elektrischen Schaltungsanordnung nach Fig. 13,

Fig. 15 ein Flußdiagramm für den Ablauf der verschiedenen Funktionen der elektrischen Schaltungsanordnung nach F i g. 13,

Fig. I6A bis 16C die Ausgangssignale bei den verschiedenen Funktionen nach Fi g. 15,

Fig. 17 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Grundgedankens der erfindungsgemäßen Einrichtung.

F i g. 18 Teile eines Flußdiagramms für die Signalverarbeitung.

Fig. 19 eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung mit unterteilter Pupille zur Feststellung der Scharfeinstellung,

Fig.20 eine Seitenansicht der Einrichtung nach Fig. 19,

Fig.21 eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung mit unterteilter Pupille zur Feststellung der Scharfeinstellung,

F i g. 22 bis 24 die Änderungen des Abstandes d zwischen der Brennebene des Objektivs und der Lichtempfangsfläche der photoelektrischen Wandler sowie die Änderungen des Abstandes P der photoelektrischen Wandler in Abhängigkeit von der Änderung des Pupillenwinkels Bf und

F i g. 25 eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung.

Wie man aus den Fig.6 und 7 erkennt, sind die Wandlerelemente der photoelektrischen Wandler jeweils paarweise angeordnet; außerdem ist der Pupillenwinkel des Objektivs 1 in zwei gleiche Hälften Br unterteilt. Da jeder unterteilte Winkel Br entsprechend der Beziehung

„ 1

von der Blendenzahl des Objektivs t abhängt, wenn dieses auf den Abstand unendlich bei konstantem Pupillenwinkel Bf, eingestellt worden ist, ist auch die Blendenzahl konstant. Eine solche Einrichtung mit unterteiltem Pupillenwinkel kann also nicht bei einem Aufnahmeobjektiv eingesetzt werden, dessen Blendenzahl sich ändert.

In der Praxis werden jedoch häufig Kameras mit Wechselobjektiven eingesetzt, die mit unterschiedlichen Blendenöffnungen und damit Blendenzahlen arbeiten können, wodurch sich auch der unterteilte Pupillenwinkel Bf und damit die Ermittlung der Scharfeinstellung ändert.

In Fig.9A und 9B ist ein Teil einer Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung mit unterteilter Pupille dargestellt. Gemäß den F i g. 9A und 9B fallen die Lichtstrahlen, die durch die Bereiche 12A und 12ß der unterteilten Austrittspupille 12 des Objektivs It verlaufen, über Linsenelemenle 10, wie beispielsweise Lentikularlinsen oder sogenannte »Fliegenaugen-Linsen«, auf photoelektrische Wandler SA_n... SA₁,... SA_n einer Gruppe Λ und photoelektrische Wandler SB₁*.... SBi, - - - SB_n einer Gruppe B. Diese photoelektrischen Wandler sollen im folgenden auch als »Photosensoren« bezeichnet werden.

Die photoelektrischen Wandler SA₁, und SB,,... SAi und SB,... SA₁, und SB,, sind jweils paarweise außerhalb der Lichtsirahlen angeordnet, die bei jeweils identischer Lage der Ebene für die Feststellung der Scharfeinstellung eintreten; die abbildenden Lichtstrahlen, die die Bereiche 12a und 126 der Austrittspupille passieren, fallen auf jedes Paar von photoelektrischen Wandlern, wie man aus F i g. 9A erkennt.

In F i g. 10 geben die obersten drei Kurven 1 bis 3 die Helligkeit eines Gegenstandes wieder, von dem eine Hälfte dunkel und die andere Hälfte hell ist Die Helligkcit des Gegenstandes wird durch das Objektiv 11 umgekehrt; und wenn sich das Aufnahmeobjektiv 11 im Brennpunkt befindet, ist die Beleuchtungsstärke des Bildes des Gegenstandes in der Fokussierfühlebene scharf begrenzt, wie in F i g. 5 dargestellt ist Wenn jedoch das Aufnahmeobjektiv 11 nicht scharf eingestellt ist, ist, obwohl die dunklen und hellen Teile durch das Aufnahmeobjektiv 11 genauso umgekehrt werden, die Abgrenzung zwischen den Teilen nicht scharf festgelegt, wie in den Kurven 4 und 6 dargestellt ist; es kommt zu einem gewissen Unterschied zwischen der Ausgangsphase der Pholoscnsorgruppe A und der der Photosensorgruppe B, wie in den Kurven 7 und 10 sowie 9 und 12 dargestellt ist Ferner sind die Verschiebungsrichtungen der zwei Phasen in den vorderen und hinteren Fokussierlagen einander entgegengesetzt. Wenn eine Scharfeinstellung durchgeführt wird, wobei von der vorderen oder hinteren Fokussierlage begonnen wird, sind die entsprechenden Verschieberichtungen der Ausgangsphasen der Photosensorgruppen A und B einander entgegenge-

2> setzt, was durch einen Pfeil ο —* in den Kurven 7 und 10 sowie 9 und 12 dargestellt ist. In den Fig. HA bis HC sind die Beleuchtungsstärken des Bildes eines Gegenstandes in der Fokussier-Fühlebene dargestellt Hierbei zeigt Fig. HA die Beleuchtungsstärke des Bildes des Gegenstandes in der Scharfeinstell-Lage, Fig. 1IB in einer vorderen Fokussierlage und F i g. HC in einer hinteren Fokussierlage. Die Photosensoren können in Form von photoelektrischen Elementen S₀,...S_n-ι angeordnet werden, die jeweils ein Paar oder zwei Paare Photosensoren SA₁* SB_th... SA_n, SB_n in den Richtungen X und Kaufweisen, wie in Fi g. 12A dargestellt ist, oder die photoelektrischen Elemente S₁,... S_n, die jeweils ein Paar Photosensoren SA,_U SB₁, ... SA_n, SS_n aufweisen, können in zwei Reihen in einer Ausrichtung von 45° bezüglich der X- oder der ^-Richtung angeordnet sein, wie in F i g. 12 B dargestellt ist.

Die Pholosensoren SA₁,... SA_n und die Photosensoren SB₁,... SB_n weisen eine Gruppe von ladungsgekoppeltcn Einrichtungen (CCD) 13 auf, und die Verarbei-

4¹) tung ihrer Ausgangsdaten kann durch eine in Fig. 13 dargestellte Schaltung durchgeführt werden. In dieser Schaltung wird die ladungsgekoppelte Einrichtung 13 durch eine Ansteuerschaltung 14 angesteuert, so daß die Ausgangssignale der CCD-Einrichtung 13 über einen

so Videoverstärker 15 und einen A/D-Umsetzer 16 in Digitalsignale umgesetzt werden; die umgesetzten Digitalsignale werden in Speichern 17 und 18 gespeichert. In diesem Fall werden die Ausgangssignale A₀... A_n der Photosensoren SA_n... SB_n einer Gruppe A in dem Speieher 17 gespeichert, und gleichzeitig werden die Ausgangssignale B₁,... B_n der Photosensoren SB₀ ... SB_n einer Gruppe B in dem Speicher 18 gespeichert Die Ausgangssignale des Speichers 18 werden durch eine Schiebeschaltung 19 geschoben, und die Unterschiede zwischen den Ausgangssignalen und den Signalen des Speichers 17 werden durch eine Differenzschaltung 20 festgestellt. Die Ausgangssignale der Differenzschaltung 20 werden durch eine Umsetzschaltung 21 in ihre Absolutwerte umgesetzt und sie werden durchweine In-

fe-> lcgraiionsschallung 22 summiert Eine Steuerschaltung 23 ändert einen Schicbeweriyder Schicbeschaltung 19. setzt gleichzeitig die Inlcgralionsschaltung 22 zurück und wiederholt die vorstehend beschriebene Operation.

Mit Hilfe eines Speichers 24 wird ein Wcrl k erhallen, welcher der Wert von j ist, wenn X ein Minimum ist, wodurch festgestellt wird, ob das Aufnaiimcohjuktiv eine Änderung bezüglich der liinslcll-Lage (nämlich der vorderen Fokussierlage, der Scharfeinstell-Lage oder der hinteren Fokussierlage) erfährt, oder ob es Schwingungen ausgesetzt ist.

Um die Einstell-Lagc des Aufnahmeobjekiivs zu fühlen, werden die Daten A₁, ... A_n und B₁,... B_n aus der CCD-Einrichtung 13 (Fig. 13) ausgelesen und in die Speicher 17 und 18 eingelesen, wobei die Schritte 1 bis 5 durchgeführt werden, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 15 dargestellt ist. Die folgende Operation wird in den Schritten 6 bis 11 in F i g. 15 durchgeführt:

l-d

wobei

ο < a < b < η

a^i^b

b — η ^ j ik a

ist. Das Ergebnis X dieser Operation ist eine Funktion des Schiebewerts j, d. h. die Funktion X(j), welche in Fig. 16A bis 16C dargestellt ist. Folglich ist die Beziehung zwischen dem Wert k des Schiebewerts j, wenn X(j) ein Minimum wird, und die Einstell-Lage des Aufnahmeobjektivs folgende:

Vordere Fokussierlage k > 0
Scharfeinstell-Lage k = 0
Hintere Fokussierlage k > 0

In den Schritten 12 bis 18 wird anfangs (wenn j = b — π ist) X als ein Minimum Xmin betrachtet, und der minimale Wert Xmin wird in dem Speicher 24 gespeichert; gleichzeitig wird j in dem Speicher 24 gespeichert, wobei angenommen ist, daßy = b — η der Wert k ist. Nach einem lnkrement des Schiebewerts j kehrt die Operation zu dem Schritt 7 zurück. Von der zweiten Operation an (wenn j = b — η ist) werden, wenn das Operationsergebnis X kleiner als der Minimalwert Xmin des Speichers 24 ist, die Werte Xmin und k in dem Speicher 24 in X und j geändert, und die Operation kehrt nach einem lnkrement des Wertes j auf den Schritt 7 zurück; wenn Xmin > X ist, kehrt die Operation direkt zu dem Schritt 7 zurück.

In Fig. 14 ist die Beziehung zwischen den Daten A„ bis A_n und B₀ bis B_n in den Speichern 17 und 18 sowie der Schiebewert j und der Operationsbereich entsprechend der vorstehend angeführten GL(I) dargestellt. Wenn j gleich a wird (j = abgeht die Operation zu den Schritten 19 bis 23 weiter, so daß die Steuerschaltung 23 die Einstell-Lage bzw. die Fokussierstellung des Aufnahmeobjektivs (nämlich die vordere Fokussierlage, die Scharfeinstell-Lage oder die hintere Fokussierlage) entsprechend der Unterscheidung in der Gl. (2) aufgrund des Wertes k in dem Speicher 24 führt. Entsprechend dem Ausgang der Steuerschaltung 23 wird das Aufnahmeobjektiv durch einen Antriebsmotor angetrieben, um eine Scharfeinstellung bzw. Fokussierung durchzuführen, oder die Fokussierlage wird durch eine Anzeigeeinrichtung angezeigt, so daß die Scharfeinstellung oder Fokussierung von Hand durchgeführt werden kann. Das Aufnahmeobjektiv 11 kann ein Photoobjektiv darstellen, oder kann ein sich von dem Photoobjektiv unterscheidendes Objektiv sein, welches dem Aufnahmeobjckliv 11 zugeordnet ist.

Anh;irid von Ii g. 17 wird die C Genauigkeit beim Fühlen der I okussierstellung erläutert. Wenn der Durchmesser einer Pupille Di \ ist und der zulässige Durch-

<-> messer des Zerstreuungskreises α ist. ist die Schärfentiefe Ri \. Wenn der Durchmesser einer Pupille D/ > ist, welcher kleiner als der Durchmesser Di ι ist und wenn der zulässige Durchmesser des Zerstreiuingskreises derselbe ist, ist die Schärfentiefe R/ ·. Das bedeutet, je

ίο kleiner der Pupillendurchmesser (je größer die Blendenzahl) ist, um so größer ist die Schärfentiefe und um so breiter ist der Scharfeinstellbereich. Folglich ist es unnötig, die Genauigkeit beim Fühlen der Fokussier- oder Einstellage so hoch zu machen. Selbst wenn ein Phasenunterschied k in den Ausgängen der Photosensoren vorliegt, welcher im Bereich des zulässigen ο liegt, kann der Phasenunterschied k toleriert werden. Wenn der Durchmesser des Zcrslreuungskreises größer als der zulässige Wert ο wird, zeigt dies an, daß sich das Aufnahmeobjektiv in der vorderen oder hinteren Fokussierlage befindet, und der. Phascnunterschied k weiter entweder in die vordere oder in die hintere Fokussierlage verschoben wird. Ferner kann durch Festlegen einer zulässigen Verschiebung Kx, die dem Scharfeinstellbereich Rr bei jeder Blendenzahl entspricht, wobei kX ^ 0 ist, und durch Vergleichen der zulässigen Verschiebung Kx mit der Phasendifferenz k die Scharfeinstellage mit einer jeder Blendenzahl entsprechenden Genauigkeit gefühlt werden. Diese Operation wird entsprechend dem in Fi g. 18 dargestellten Ablaufdiagramm durchgeführt. Insbesondere in Fig. 15 werden bezüglich des Ausgangs Jt bei dem Schritt 18 die Werte \k\ und Kx im Schritt 19 miteinander verglichen, und wenn der Absolutwert der Phasendifferenz k gleich oder kleiner als die zulässige Verschiebung Kx ist, wird ein den Scharfeinstellzustand anzeigendes Signal erzeugt, da sich die Phasendifferenz k in dem Scharfeinstellbereich befindet. Wenn dies nicht der Fall ist oder wenn der Phasenunterschied k kleiner als eine negative zulässige Verschiebung -Kx im Schritt 20 ist, wird ein die hintere Fokussierlage anzeigendes Signal erzeugt; wenn k > -Kx ist, wird ein die vordere Fokussierlage anzeigendes Signal erzeugt. Dies entspricht der vorherigen Beschreibung bei k < 0 im Fall der hinteren Fokussier- oder Einstellage und für k > 0 im Fall der vorderen Einstellage. Die zulässige Verschiebung Kx wird in der Weise eingegeben, daß sie einem Signal der Blendenzahl des Aufnahmeobjektivs zum Zeitpunkt der Aufnahme entspricht, welches ein Ausgang einer Belichtungssteuerschaltung 25 ist, die mit der Steuerschaltung 23 in Fig. 13 verbunden ist.

In dem vorstehend beschriebenen Fall ist der unterteilte Pupillenwinkel Θι festgelegt, und wie in Fig. 17 dargestellt ist, unterscheiden sich die entsprechenden, unterteilten Pupillenwinkel Θι ι und 6V2 entsprechend den jeweiligen Durchmessern der Pupille Df-\ und Dp■>, und entsprechend unterscheidet sich auch der jeweilige Scharfeinstellbereich Rp₁ und /?/_>. Wenn folglich die Photosensoren an verschiedenen Stellen angeordnet sind, kann die Einstellage mit einer Fühlgenauigkeit gefühlt und festgestellt werden, die jeder Blendenzahl entspricht, weiche in Abhängigkeit von den jeweiligen unterteilten Pupillenwinkeln verschieden ist.

In Fig. 19 sind eine erste Photosensoranordnung A\, eine zweite Photosensoranordnung A? und eine dritte Photosensoranordnung Ai in Abständen d\, cfe bzw. c/3 von einer Brennebene G des Aufnahmeobjektivs 11 so angeordnet, daß sie senkrecht zu der optischen Achse S des Aufnahmeobjektivs und auch vertikal und parallel

9 10

zueinander angeordnet sind, und sich an der optischen anordnungen eintreten.

Achse 5 nicht überdecken, wie in F i g. 20 dargestellt ist. Wenn ein Aufnahmeobjektiv, dessen Pupillendurch-

Jede der Photosensoranordnungen A\ bis Aj weist eine messer kleiner als Di-\ und größer als Dpi verwendet Reihe bzw. Zeile von Photosensorpaaren auf, und der wird oder wenn eine äquivalente Aufnahmebedingung Abstand P zwischen diesen Photosensoren ist konstant. 5 bezüglich der Blendenzahl angenommen wird, tritt das Die Photosensoranordnungen Ai bis As können auch in Licht in die erste Photosensorelementanordnung A\ ein, radialer Richtung von der optischen Achse Saus ange- die dem unterteilten Pupillenwinkel θρ\ entspricht; das ordnet sein, wie in F i g. 21 dargestellt ist. Ausgangssignal von der ersten Photosensoranordnung

Der unterteilte Pupillenwinkel θι kann aus der BIen- At ist dann beinahe Null. In diesem Fall ist der Signaldenzahl Fso des Aufnahmeobjektivs mit Hilfe der fol- 10 ausgang von der zweiten Photosensoranordnung A> genden Gleichung erhalten werden: größer als das Ausgangssignal von der dritten Photo

sensoranordnung As, da der unterteilte Pupillenwinkel

θ = sin"¹ i /·α\ θη größer als der unterteilte Pupillenwinkel θρι ist und

^f 2F_nQ ' die Lichtmenge der zuerst erwähnten Anordnung grö-

15 ßer ist als die der zuletzt erwähnten Anordnung. Unter

Die Beziehung zwischen dem unterteilten Pupillenwin- dieser Bedingung kann dann die Einstellage sehr genau kel θρ, dem Abstand d der Brennebene G des Aufnah- mit Hilfe des Signalausgangs an der zweiten Photosenmeobjektivs zu der lichtaufnehmenden Fläche jeder soranordnung A2 festgestellt werden, und zwar deswe-Photosensoranordnung und dem Abstand P zwischen gen, da je größer der unterteilte Pupillenwinkel Θρ ist den Photosensoren jeder Photosensoranordnung läßt 2c die Fühlgenauigkeit um so größer wird. Eine derartige sich durch folgende Gleichung darstellen: Auswahl der Photosensoranordnungen kann automa

tisch entsprechend dem Pupillendurchmesser bei offe-

Θ = tan"¹ -2— (4) ^ner B'^enc^^e des Aufnahmeobjektivs oder entsprechend

2 d dem Blendenzahl-Signal bei jeder Aufnahme von einer

25 automatischen Belichtungssteuereinrichtung aus vorge-

Diese Beziehung zwischen den Abständen d und P ist nommen werden. Andererseits kann die Anordnung aus den F i g. 22 bis 24 zu ersehen. Die vorstehende Glei- auch von Hand aufgrund einer vorbestimmten Beziechung zeigt an. daß durch Festlegen des Abstandes d hung zwischen jeder Anordnung und dem vorerwähn- und des Abstands P entsprechend dem jeweiligen Win- ten Pupillendurchmesser oder dem Blendenzahlsignal kel θρ die aufgeteilten Lichtstrahlen genau in die ent- jo ausgewählt werden.

sprechenden Photoelemente eintreten können. Insbe- Wie in F i g. 25 dargestellt, kann die Genauigkeit beim

sondere bezüglich des Abstandes P und des Abstandes Fühlen der Scharfeinstellage dadurch geändert werden, d. können die Abstände d\ und Pi entsprechend einem daß der Abstand P der Photosensorelemente in jeder maximalen unterteilten Pupillenwinkel Θ11 festgelegt Photosensoranordnung gleichgemacht wird, während werden und dann können die Abstände ci> und Pä.c/j und 35 der Absland Q der Photosensorelementanordnungen Pi entsprechend den Winkeln θι 2 und θι _s festgelegt geändert wird. Der Abstand Q wird in Abhängigkeit werden. vom Durchmesser des Zerstreuungskreises bei jeder

Wenn der Abstand P konstant ist, wird, wenn der Blendenzahl festgelegt. Bei diesem Verfahren ist die Winkel θρ kleiner wird, der Abstand dgrößer. Wenn der Norm bzw. der Maßstab beim Festlegen der Fühlgenau-Abstand d groß ist, ist auch der Scharfeinstellbereich 40 igkeit der Fokussierlage herabgesetzt, indem die Eigengroß. Durch Auswahl einer Photosensoranordnung aus schaft ausgenutzt wird, daß die Fühlgenauigkeit der Foden Sensoranordnungen, welche entsprechend dem je- kussierlage geringer werden kann, wenn die Blendenweiligen Abstand d. der dem jeweiligen unterteilten Pu- zahl erhöht wird. Mit anderen Worten, die Fühlgenauigpillenwinkel entspricht, angeordnet sind, kann der Ein- keit einer Photosensoranordnung mit einem großen Abstellpunkt gefühlt werden, während die Fühlgenauigkeit 45 stand Q ist geringer als die einer Photosensoranordnung in Betracht gezogen wird. mit einem kleinen Abstand Q. Dieser Unterschied

Der Abstand d kann durch ein Zoomobjektiv geän- kommt daher, ob Lichtstrahlen zum Messen des Abstanden werden, das eine Gruppe von kleinen Linsenele- des, die von der Pupillenaustrittsöffnung kommen, dicht menten aufweist, die in der Brennebene G des Aufnah- bzw. nahe beieinander gemessen werden, oder ob sie meobjektivs angeordnet sind. In diesem Fall reicht eine 50 nur teilweise gemessen werden. Durch Anordnen von feststehende Photosensoranordnung aus. Statt den Ab- Photosensoranordnungen mit unterschiedlichen Abstand d zu vergrößern, kann auch der Abstand P ent- ständen Q, die den spezifischen Blendenzahlen entspresprechend einer Änderung des Winkels θρ geändert chen, und durch wahlweises Verwenden einer Photosenwerden. wobei der Abstand d konstant gehalten wird, soranordnung entsprechend der Blendenzahl zum Zeitwie in Fig.21 dargestellt ist. In diesem Fall können 55 punkt der Aufnahme kann folglich die Fühlgenauigkeit Photosensoranordnungen mit unterschiedlichen Ab- bezüglich der Fokussier-oder Einstellage der jeweiligen ständen P verwendet werden. Da jedoch der Abstände/ Blendenzahl entsprechen. Diese Arbeitsweise kann konstant ist. kann die Gruppe aus kleinen Linsenele- durch Ersetzen von Kx = I in dem Flußdiagramm in menten verwendet werden, weiche ihre Lage ändert, F i g. 18 durchgeführt werden.

und der Aufbau der Einrichtung zum Fühlen der Fokus- ω Dieses Verfahren entspricht einer Stichprobenprüsier- oder Einstellage wird einfacher als die Einrichtung fung auf dem Gebiet der Qualitätskontrolle. Wenn eine zum Ändern des Abstandes d. hohe Genauigkeit gefordert wird, muß eine Gesamt-

Ferner können der Abstand P und der Abstand d überprüfung durchgeführt werden. Wenn jedoch keine zusammen geändert werden. Durch Ändern des Abstan- so hohe Genauigkeit gefordert wird, reicht eine Stichdes d und/oder des Abstandes P bezüglich der jeweili- 65 probcnkonlrolle aus. Folglich wird bei einem anderen gen Photosensoranordnung können die jeweiligen auf- Verfahren eine Photosensoranordnung, in welcher die geteilten Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Pupillen- Pholosensorclcmcnte so nahe wie möglich angeordnet winkeln θρ genau in die entsprechenden Photosensor- sind, statt verschiedener Pholosensoranordnungcn vcr-

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wendet, oder in Abhängigkeil von der Blenden/.ahl zum Zeitpunkt der Aufnahme kann jedes Photosensorelcmenl, jedes zweite oder dritte Photosensorelcmcnt verwendet werden. Dies kann durch eine Sprungoperation j*—j+ 1 bis ji—j+ Kx bei den Operationen in ^r> Fig. 15 und 18 durchgeführt werden, wobei b — η = Nb ■ Kx ist (wobei Nb eine ganze Zahl größer als Null ist), und wobei a = Na ■ Kx ist (wobei Na eine ganze Zahl größer als Null ist). Dies ist genau dasselbe wie Stichprobenüberprüfung bei einer Qualitätskontrolle, und Kx entspricht einer Stichprobenzahl und wird entsprechend der jeweiligen Blendenzah! festgelegt. Dieses Verfahren ist effektiv, wenn das Aufnahmeobjektiv von einem sehr naheliegenden Punkt bzw. einem sehr fern liegenden Punkt in einer Richtung bewegt wird.

In F i g. 25 kann der Abstand Q mit Hilfe von kleinen Linsenelementen mit unterschiedlichen Durchmessern in den Gruppen mit kleinen Linsen geändert werden, welche den jeweiligen Photosensoranordnungen entsprechen, und entsprechend der Änderung kann dann auch der Abstand P geändert werden.

Wenn die Anzahl der Photosensoranordnungen bei unterschiedlichem Abstand d oder P erhöht wird, können sie strenger bzw. genauer einer Änderung der Blendenzahl entsprechen, so daß die Genauigkeit beim Fühlen der Einstellage erhöht werden kann. Wie vorstehend ausgeführt, kann dies mit Hilfe einer einzigen Photosensoranordnung erreicht werden. In diesem Fall wird der Abstand d geändert, da es schwierig ist, den Abstand P zu ändern. Insbesondere ist dann die Photosensoranordnung so ausgelegt, daß sie in Richtung der optischen Achse des Potoobjektivs bewegbar ist, und die Photosensoranordnung wird entsprechend der Änderung der Blendenzahl von Hand oder automatisch bewegt.

In Kameras kann die Blendengröße bzw. der Blendenwert auf 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16 und 22 eingestellt werden. Wenn folglich drei Photosensoranordnungen verwendet werden, kann die Einrichtung so ausgelegt werden, daß die erste Photosensoranordnung den Blendenwert 2 bis 4, die zweite Photosensoranordnung den Blendenwert 4 bis 8 und die dritte Photosensoranordnung den Blendenwert 8 bis 16 überdeckt. Wenn vier Photosensoranordnungen verwendet werden, können sie in der Weise verteilt werden, daß die erste Photoscn- 4^r> soranordnung den Blendenbcreich 1,4 bis 2,8 die zweite Photosensoranordnung den Blendenbereich 2,8 bis 5,6, die dritte Photosensoranordnung den Blendenbereich 5,6 bis 11 und die vierte Sensoranordnung den Blendenbereich 11 bis 22 überdeckt. «so

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

1 2 geht eine Kamera mit einer Einrichtung zur automati- Patentansprüche: sehen Feststellung der Scharfeinstellung ihres Objektivs auf einen Gegenstand hervor, bei der die Bewertung der

1. Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstel- Scharfeinstellung in Abhängigkeit von der Schärfentiefe lung eines Objektivs auf einen Gegenstand ¹J des Objektivs variiert werden kann.

Weiterhin ist es aus der DE-OS 28 22 027 bekannt,

a) mit Linsenelementen für die Aufteilung der aus mittels eines Spiegels bzw. eines Prismas zwei Abbilder Austrittspupille des Objektivs austretenden düngen eines Gegenstandes auf photoelektrische Bildlichtstrahlen. Wandler zu projizieren, deren Ausgangssignale vergli-

b) mit zwei Gruppen von selbstabtastenden, pho- io chen und zur Erzeugung eines die Scharfeinstellung antoelektrischen Wandlern für die aufgeteilten deutenden Signals verwendet werden.
Bildlichtstrahlen, und Aus der DE-AS 23 64 603 geht eine Einrichtung zur

c) mit einer die Phasenunlerschiede zwischen den automatischen Feststellung der Scharfeinstellung her-Ausgangssignalen der pholoelektrischcn vor, bei der zwei im Abstand voneinander angeordnete Wandler verarbeitenden Auswerteinrichtung, ts Meßobjcklive zwei Abbildungen des Gegenstandes auf

Raster pholoelektrischer Wandler erzeugen; durch seit-

dadurch gekennzeichnet, daß liehe Verschiebung einer der beiden Abbildungen kön

nen die Ausgangssignale der photoelektrischen Wand-

d) die Genauigkeit, mit der die Scharfeinstellung ler zur Übereinstimmung gebracht werden. Die Signale ermittelt wird, in Abhängigkeit von der einge- 20 von jedem Bereich der beiden Abbildungen werden stellten Blende des Objektivs (1) variierbar ist. zeitlich nacheinander einer Vergleichsschaltung zugeführt: die bei örtlichem Unterschied der beiden Abbil-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- düngen zwischen diesen Signalen auftretende positive zeichnet, daß die Genauigkeit, mit der die Scharfein- oder negative Phasendifferenz wird als Stellsignal einer stellung ermittelt wird, durch Änderung des zulässi- 25 Einrichtung zur Einstellung der Scharfeinstellung zugegen Bereiches der Phasenunterschiede zwischen den führt, wodurch das eigentliche Fokussierungselement Ausgangssignalen der photoelektrischen Wandler justiert wird.

(A. B) variierbar ist. Weiterhin ist aus der DE-OS 29 15 899 eine Kamera

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- mit koordinierter Blenden- und Entfernungseinstellung zeichnet, daß die Genauigkeit, mit der die Scharfein- 30 bekannt, bei der die Einstellbewegung des Objektivträstellung ermittelt wird, durch Änderung des Tei- gers in Abhängigkeit von der Einstellung des Belich-Iungswinkels (6?/·) der Austrittspupille (12) variierbar tungssleuerelementes begrenzt wird. Für die Einstelist, lung des Objektivträgers dient wiederum eine Einrich-

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- tung zur automatischen Scharfeinstellung des Objektivs zeichnet, daß die Genauigkeit, mit der die Scharfein- s^r> der Kamera.

stellung ermittelt wird, durch Änderung des Abstan- Verschiedene Ausführungsformen von Entfernungs-

des zwischen benachbarten photoelektrischen messern in der Photographic werden in der Veröffentli-

Wandlern variierbar ist. chung »Camera«, Deutsche Ausgabe, Nr. 1, Januar 1961,

5. Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstel- S. 28 bis 30 beschrieben. Insbesondere auf die bei molungnach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,daß 40 dernen Spiegelreflexkameras üblichen Schärfe-Indikadie Genauigkeit, mit der die Scharfeinstellung fest- toren, nämlich Schnittbildentfernungsmesser, wird nägestellt wird, durch eine Sprungauswahl der Aus- hereingegangen.

gangssignale der photoelektrischen Wandler (A, B) Eine Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstel-

variierbar ist. lung eines Objektivs auf einen Gegenstand der angege- ,

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 45 benen Gattung geht schließlich aus der älteren Patent- zeichnet, daß die Genauigkeit, mit der die Scharfein- anmeldung gemäß DE-OS 30 04 703 hervor und weist stellung ermittelt wird, durch Änderung des Abstan- Linsenelemente für die Aufteilung der aus der Austritts- " des zwischen den Einfallsflächen der photoelektri- pupille des Objektivs austretenden Bildlichtstrahlen, sehen Wandler (Au A2) und der Bildebene (G) des zwei Gruppen von selbstabtastenden, photoelektri-Objektivs (11) variierbar ist. 50 sehen Wandlern für die aufgeteilten Bildlichtstrahlen so-

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 6, wie eine die Phasenunterschiede zwischen den Ausdadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Grup- gangssignalen der photoelektrischen Wandler verarbeipen von photoelektrischen Wandlern (A\, A₂) auf der tende Auswerteinrichtung auf.

optischen Achse des Objektivs (11) nicht überdek- Eine solche Einrichtung soll im folgenden unter Be-

ken, und daß eine geeignete Gruppe von photoelek- 55 zugnahme auf die F i g. 1 bis 6 näher erläutert werden,

trischen Wandlern (Au A2) für die eingestellte Blen- Dabei zeigen

de des Aufnahmeobjektivs (1) oder für die Aufnah- F i g. 1 die Einslellage dieser herkömmlichen'Einrich-

mebedingungen automatisch oder manuell ausge- tung,

wählt wird. F i g. 2 die Phasen der Ausgangssignale der photo-

w) elektrischen Wandler der Einrichtung nach F i g. 1,

F i g. 3 die Einstellung des Objektivs auf einen Punkt

vor den photoelektrischen Wandlern,

Fig.4 die Phasen der Ausgangssignale der photo-

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Festsiel- elektrischen Wandler bei der Stellung nach Fig. 3.

lung der Scharfeinstellung eines Objektivs auf einen Gc- μ Ι·' ί j·. ^r> die Einstellung des Objektivs auf einen Punkt ^v

genstand der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angege- hinu-rden pluitoclcklrischcn Wandlern, und

bcnen Gattung. I ig.b die Phasen der Ausgangssignale der pholo-

Aus der älteren Anmeldung gemäß DH-OS 29 39 961 elektrischen Wandler bei der Einstellung nach F i g. 5.