DE3803305A1

DE3803305A1 - Einrichtung zum automatischen feststellen der fokussierung einer fotografischen kamera

Info

Publication number: DE3803305A1
Application number: DE19883803305
Authority: DE
Inventors: Osamu Shindo; Shigeo Toji
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1988-08-18
Anticipated expiration: 2008-02-05
Also published as: DE3803305C2; DE3803305C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Fest stellen der Fokussierung für eine fotografische Kamera, bei spielsweise eine einäugige Spiegelreflexkamera, mit automa tischer Scharfeinstellvorrichtung.

Es ist bereits eine Einrichtung zum automatischen Feststellen der Fokussierung einer fotografischen Kamera mit optischem Scharfeinstellsystem bekannt. Fig. 1 zeigt schematisch das optische System einer solchen Vorrichtung, die beispielsweise zu einer einäugigen Spiegelreflexkamera mit automatischer Scharfeinstellung gehört. In Fig. 1 sind ein fotografisches Objektiv 1, ein aufzunehmendes Objekt 2, eine Blickfeldmaske 3, eine Kondensorlinse 4, eine Blendenmaske 5, eine Separator linse 6, 7 als optisches Bildteilungselement und ein CCD- Element (charge coupled device) als Bildempfangselement dar gestellt. Die Bildfeldmaske 3, die Kondensorlinse 4, die Blendenmaske 5, die Separatorlinsen 6 und 7 und das CCD-Ele ment 8 sind als eine Einheit integriert und bilden ein op tisches System 9 zum automatischen Feststellen der Fokussierung.

In diesem System 9 ist die Blickfeldmaske 3 nahe einer äqui valenten Filmebene 10 angeordnet. Diese äquivalente Filmebene 10 befindet sich in einer zu dem durch das Objektiv 1 aufzu nehmenden Objekt 2 optisch konjugierten Position. Ein scharf fokussiertes Bild 11 des Objekts 2 wird auf der äquivalenten Filmebene 10 erzeugt, wenn das Objektiv 1 scharfeingestellt ist. Die Kondensorlinse 4 und Blendenmaske 5 beseitigen Rand licht, welches das Objektiv 1 rechts und links passiert. Die Separatorlinsen 6 und 7 befinden sich in einer zum Objektiv 1 über die Kondensorlinse 4 optisch konjugierten Position.

Die Separatorlinsen 6 und 7 befinden sich, wie Fig. 2 zeigt, horizontal nebeneinander. Ferner stehen sie imaginären Öff nungsbereichen 14 und 15 einer Austrittspupille 13 des Ob jektivs 1 gegenüber und "blicken" dabei durch eine Zone 12, die in noch zu beschreibender Weise zur Mittelzone eines Suchers optisch konjugiert liegt. Die Separatorlinsen 6 und 7 nehmen ein Strahlenbündel auf, das durch die Öffnungsbereiche 14 und 15 hindurchtritt. Das auf der äquivalenten Filmebene 10 erzeugte Bild 11 wird in Form zweier Bilder 11′ auf zwei Be reichen des CCD-Elements 8 abgebildet.

Der Abstand zwischen den beiden Abbildungen 11′, der sich bei Scharfeinstellung ergibt (siehe Fig. 3a) ist in Fig. 4 mit l _o bezeichnet. Wenn das Objektiv 1 sich in einer Stellung vor dem Brennpunkt der vorstehend genannten Scharfeinstellung be findet, wie sie in Fig. 3b dargestellt ist, so ist der Ab stand zwischen den Abbildungen 11′ kurz, so daß auch der Ab stand zwischen zwei entsprechenden Signalen S kürzer als der Abstand l _o ist. Wenn sich andererseits das Objektiv 1 in ei ner Position hinter dem Brennpunkt der vorstehend genannten Scharfeinstellung befindet, wie es Fig. 3c zeigt, so ist der Abstand zwischen den Abbildungen 11′ länger, so daß der Ab stand zwischen entsprechenden Signalen S länger als der Ab stand l _o ist. Da der Abstand zwischen den Abbildungen 11′ sich proportional einer Fehleinstellung des Objektivs 1 ändert, wird bei der bekannten Einrichtung zum Feststellen der Fokus sierung in einer einäugigen Spiegelreflexkamera der Abstand zwischen den Bildern auf dem CCD-Element 8 ausgewertet, und die entsprechenden Signale werden arithmetisch verarbeitet. Daraufhin wird das Objektiv 1 abhängig von der Scharfeinstell richtung und dem Fehleinstellungsbetrag des Objektivs 1 zur Scharfteinstellungsposition hin bewegt. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel wird die optische Scharfeinstellung über das Sucherbild vorgenommen, wobei ein aufzunehmendes Objekt 2 in der mittleren Zone 17 des Suchers 16 angeordnet wird. Das Objektiv 1 wird dabei automatisch scharfeingestellt. Wenn dann die Aufnahme durchgeführt wird, so ergibt sich ein gut fokussiertes Bild.

Da bei dieser bekannten Einrichtung in einer einäugigen Spie gelreflexkamera die Scharfeinstellzone in der Mitte des Su cherbildes 16 angeordnet ist, wird ein aufzunehmendes Objekt 2, auf das scharfeingestellt wurde, in der Mitte einer Fotografie erscheinen, wenn nicht besondere Maßnahmen zum Umgehen dieser Voraussetzung getroffen sind. Es gibt jedoch Fälle, in denen ein Objekt 2 vorzugsweise im Randbereich einer Fotografie und nicht in deren Mitte erscheinen soll. Hierzu ist bei bekannten einäugigen Spiegelreflexkameras ein Speichermechanismus zum Halten der Scharfeinstellung vorgesehen. Das aufzunehmende Objekt 2 wird dabei zunächst in die Mitte des Suchers 16 ge bracht, um die automatische Entfernungseinstellung durchzu führen. In diesem Zustand wird die Einstellung gehalten. Wenn dann eine Aufnahme mit einer Bildverteilung entsprechend Fig. 6 gewünscht ist, so kann sie leicht vorgenommen werden, und das Objekt 2 befindet sich dann im Randbereich des Bildes.

Hierbei muß aber das Objekt 2 zunächst in der Mitte des Su chers 16 erscheinen. Dann muß das Objektiv 1 scharfeingestellt werden. Diese Einstellung muß dann gehalten werden, um das Objektiv 1 zu fixieren. Danach wird dann die Bildverteilung neu vorgenommen. Erst dann kann die Aufnahme gemacht werden. Es ist also ein erheblicher Zeit- und Arbeitsaufwand er forderlich, bevor die Kamera zur Aufnahme bereit ist.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum automatischen Feststellen der Fokussierung für eine fotogra fische Kamera anzugeben, mit der es möglich ist, eine Aufnahme leicht und schnell durchzuführen, auch wenn sich das Objekt in einem Randbereich des Bildes befindet.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentan spruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 16.

Mit einer gemäß dieser Lösung aufgebauten Einrichtung kann bei einer Aufnahme mit Objekt im Bildrandbereich der Abstand zum Objekt automatisch eingestellt werden, weil das optische System ihn ohne das vorstehend beschriebene umständliche Vor einstellen finden kann. Dadurch ergibt sich eine Beschleuni gung des Einstell- und Aufnahmevorgangs.

Wenn die Separatorlinsen in einer Einrichtung nach der Er findung nicht mit vorbestimmten Winkeln der Austrittspupille gegenüberstehen, so wird die Auswertegenauigkeit infolge Vignettierung schlechter. Deshalb muß der Winkel der Separa torlinsen, die der Austrittspupille des Objektivs gegenüber stehen, jeweils entsprechend der Objektiveigenschaft (bei spielsweise kurze oder lange Brennweite) eingestellt werden, wenn das Objektiv gewechselt wird.

Da diese Einstellung der Winkel der Separatorlinsen des optischen Systems einer Einrichtung nach der Erfindung ab hängig von der Brennweite des jeweiligen Objektivs manuell vorzunehmen ist, können sich Schwierigkeiten bei der Kon struktion eines Standard-Kameragehäuses für Wechselobjektive ergeben.

Deshalb ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Ein richtung zum automatischen Feststellen der Fokussierung für eine fotografische Kamera anzugeben, bei der diese Winkelein stellungen der Separatorlinsen automatisch erfolgen, wobei ein aufgenommenes Strahlenbündel entsprechend der Befestigung eines Objektivs am Kameragehäuse zur Austrittspupille des Objektivs gerichtet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentan spruchs 4. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den An sprüchen 5, 6 und 7 angegeben.

Eine weitere Lösung für die vorstehend genannte zweite Auf gabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 möglich. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist in Anspruch 9 angegeben.

Bei dieser Lösung kann die optische Achse der Einrichtung zum Feststellen der Fokussierung mechanisch und automatisch auf die Mitte der Austrittspupille des Objektivs eingestellt werden, auch wenn dieses gegen ein Objektiv mit anderer Brenn weite gewechselt wird, in dem der Befestigungsvorgang des Objektivs ausgenutzt wird. Dabei wird jegliche Beeinträchti gung durch Vignettierung vermieden.

Eine dritte Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zum auto matischen Feststellen der Fokussierung für eine fotografische Kamera anzugeben, durch die eine von dem Benutzer gewünschte Bildzone automatisch aus mehreren Zonen des Sucherbildes er kannt und der Abstand zu einem entsprechend angeordneten Objekt automatisch gefunden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentan spruchs 10 oder 15. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 11 bis 14 bzw. 16 angegeben.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein optisches System zum Erkennen der Blickrichtung des Auges für eine fotografische Kamera anzugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentan spruchs 17. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den An sprüchen 18 bis 26 angegeben.

Schließlich sieht die Erfindung eine besonders kompakte und leicht herstellbare Vorrichtung zum Erkennen der Blickrich tung vor.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Einrichtung zum Feststellen der Fokussierung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung schematisch,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der verschiedenen möglichen Einstellungen eines Objektivs,

Fig. 4 die Ausgangssignale eines CCD-Elements ent sprechend den Einstellungen nach Fig. 3,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Sucherbildes für eine Einrichtung bekannter Art,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Sucherbildes zur Erläuterung der Aufnahmetechnik bisheriger Art bei einem Objekt im Randbereich des Bildes,

Fig. 7 bis 10 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 11 bis 20 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 21 bis 23 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 24 bis 37 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines optischen Systems zum Erkennen der Blickrichtung des Auges in Verbindung mit einer Einrichtung zum automatischen Feststellen der Fokussierung in einer einäugigen Spiegelreflexkamera,

Fig. 38 und 39 schematische Darstellungen des Zusammenhangs ei ner Abbildungslinse und der Suchervergrößerungs linse des optischen Systems nach Fig. 24 bis 37 und

Fig. 40 und 41 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Verwendung eines eindimensionalen Liniensensors als lichtempfangendes Element des optischen Systems nach Fig. 24 bis 37.

In Fig. 7 bis 10 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ein richtung zum automatischen Feststellen der Fokussierung für eine einäugige Spiegelreflexkamera dargestellt. Fig. 7 zeigt sche matisch das optische System dieser Einrichtung. Solche Elemente, die den Elementen der bereits bekannten Einrichtung entsprechen, haben dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1, 2 und 3. Es ist ferner eine Austrittspupille 13 des Objektivs 1 durchgezogen dargestellt, die einer Betrachtung durch eine Zone 12 eines automatischen optischen Fokussystems 9 entspricht, das im folgenden auch als Autofokussystem bezeichnet wird. Die Aus trittspupille 13 hat eine Kreisform, wie es auch Fig. 9 zeigt. Die Öffnungsbereiche 14 und 15 haben elliptische Form, be trachtet durch die Separatorlinsen 6 und 7.

Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ist das Autofokussystem 9 auf seinen beiden Seiten noch mit optischen Autofokus-Rand systemen 18 und 19 versehen, die dazu dienen, einen optischen Bereich entsprechend dem Randbereich des Bildes auszuwerten. Das Autofokussystem 18 besteht im wesentlichen aus zwei Separatorlinsen 20 und 21 als optische Teilungselemente und einem CCD-Element 22. Das andere Autofokussystem 19 besteht im wesentlichen aus zwei Separatorlinsen 23 und 24 als op tische Teilungselemente und einem CCD-Element 25.

Ein auf dem Kameragehäuse montierter Sucher 16, wie er in Fig. 8 gezeigt ist, hat auf den beiden Seiten einer Mittel zone 17 Randzonen 26 und 27, die den Autofokus-Randsystemen 18 und 19 entsprechen. Die Randzonen 26 und 27 liegen optisch konjugiert zu den Zonen 28 und 29 der Autofokussysteme 18 und 19.

Fig. 7 zeigt, daß die Separatorlinsen 20 und 21 und die Separatorlinsen 23 und 24 in vertikaler Richtung nebeneinander liegen. Die Separatorlinsen 20, 21, 23 und 24 sind über eine Kondensorlinse 4, die in Fig. 7 nicht dargestellt ist, op tisch konjugiert zur Austrittspupille 13 des Objektivs 1 an geordnet und sehen Öffnungsbereiche 30 und 31 durch die Zonen 28 und 29 in vertikaler Ausrichtung der Austrittspupille 13. Dabei sind die Separatorlinsen 23 und 24 aus folgenden Gründen vertikal übereinander geordnet. Ein Strahlenbündel, das durch das Objektiv 1 auf die Zonen 28 und 29 fällt, wird zu einem schrägen Strahlenbündel. Die Austrittspupille 13 des Objek tivs 1 hat bei Betrachtung durch die Zonen 28 und 29 eine ab geflachte Form, wie sie Fig. 10 zeigt, infolge der Vignettie rung. Wenn die Öffnungsbereiche 30 und 31 horizontal neben einander liegen würden, so wäre die Grundlinie zwischen den Separatorlinsen 20 und 21 (Separatorlinsen 23 und 24) nicht ausreichend lang. Das Ergebnis wäre eine schlechte Linsen leistung und eine schlechte Auswertegenauigkeit des Objektab standes.

In Fig. 7 ist mit l die optische Achse des Objektivs 1 be zeichnet. Ferner sind die zentrale optische Achse l ₁ des Autofokussystems 18 und die entsprechende optische Achse l ₂ des Autofokussystems 19 dargestellt. Diese Achsen l ₁ und l ₂ schneiden sich in der Mitte O ₁ der Austrittspupille 13. Es sind außerdem die optische Achse l ₁₁ der Separatorlinse 20, die optische Achse l ₁₂ der Separatorlinse 21, die optische Achse l ₂₁ der Separatorlinse 23 und die optische Achse l ₂₂ der Separatorlinse 24 dargestellt. Die optischen Achsen l ₁₁ und l ₂₁ schneiden sich in der Mitte O ₂ des Öffnungsbe reichs 31, während sich die optischen Achsen l ₁₂ und l ₂₂ in der Mitte O ₃ des Öffnungsbereichs 30 schneiden.

Dadurch sind die Randzonen 26 und 27 zu beiden Seiten der Mittelzone 17 des Suchers 16 angeordnet, und die Autofokus- Randsysteme 18 und 19 sind entsprechend den Randzonen 26 und 27 angeordnet. Wenn die CCD-Elemente 8, 22 und 25 entsprechend den Zonen 17, 26 und 27 (Fig. 8), die ausgewählt werden können, angesteuert werden, so kann der Abstand zum Objekt 2 automa tisch mit den Autofokussystemen 9, 18 und 19 entsprechend der Auswahl einer der Zonen 17, 26 und 27 festgestellt werden. Hierbei werden die Zonen 17, 26 und 27 manuell oder automa tisch gewählt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum auto matischen Feststellen der Fokussierung für eine einäugige Spie gelreflexkamera wird im folgenden anhand der Fig. 11 bis 20 beschrieben.

Gemäß Fig. 12 kann allgemein ein Wechselobjektivring B ₁ an einem Kameragehäuse A ₁ befestigt und von ihm gelöst werden. Dabei sollen zwei Fälle betrachtet werden: Zum einen soll das an dem Objektivring B ₁ befestigte Objektiv 32 eine lange Brenn weite gemäß Fig. 20 haben, zum anderen soll das Objektiv 33 eine kurze Brennweite gemäß Fig. 19 haben.

In diesem Fall haben die optischen Achsen l ₁ und l ₂ der Auto fokus-Randsysteme 18 und 19 unterschiedliche Winkel R ₁ zwi schen den optischen Achsen l ₁, l ₂ und der optischen Achse l. Wie Fig. 11 zeigt, müssen die Winkel der Separatorlinsen 20, 21, 23 und 24, die auf die Austrittspupillen 13 und 34 des Objektivs 1 gerichtet sind, abhängig davon geändert werden, ob als Objektiv 1 eine Anordnung 33 mit kurzer Brennweite oder eine Anordnung 32 mit langer Brennweite vorgesehen ist, und die optische Achse l des Objektivs 1 sowie die optischen Achsen l ₁ und l ₂ der Autofokussysteme 18 und 19 müssen unter schiedlich sein. Dabei ist die Beeinträchtigung durch Vignet tierung berücksichtigt, wenn die Öffnungsbereiche 35 und 38 der Austrittspupille 34 des Objektivs 1 mit einer Anordnung 32 mit langer Brennweite den Separatorlinsen 20 und 21 des Auto fokussystems 18 gegenüberstehen und wenn die Öffnungsbereiche 36 und 37 der Austrittspupille 34 den Separatorlinsen 23 und 24 des Autofokussystems 19 gegenüberstehen. In Fig. 11 sind die Öffnungsbereiche der Austrittspupille 34, die den Separa torlinsen 6 und 7 zugeordnet sind, mit 39 und 40 bezeichnet.

Wie aus Fig. 12 hervorgeht, ist vor einer Autofokuseinheit 50, die sich im Kameragehäuse A ₁ befindet und die Autofokussysteme 9, 18 und 19 bildet, ein optisches Element 51 angeordnet, mit dem die Winkel der Separatorlinsen 20, 21, 23 und 24 der Auto fokus-Randsysteme 18 und 19 geändert werden, die dem Objektiv gegenüberstehen. Das optische Element 51 ändert die Winkel so, daß die Richtung des von den Autofokussystemen 18 und 19 auf genommenen Strahlbündels der Richtung der Austrittspupille des Objektivs 1 angepaßt wird. Das optische Element 51 hat, wie Fig. 13 und 15 zeigen, die Form einer zylindrischen Platte. Es ist einstückig beispielsweise aus Kunststoff gefertigt.

Das optische Element 51 hat einen mittleren transparenten Ab schnitt 52 mit gleichmäßiger Dicke nahe dem Autofokussystem 9 und einen prismatischen Abschnitt 53, der den zentralen mittleren Abschnitt 52 ringförmig einschließt. Der prismatische Abschnitt 53 hat, wie in Fig. 16 bis 18 gezeigt, transparente Teile 54 mit jeweils gleichmäßiger Dicke und prismatische Teile 55 und 56. Diese haben am Außenumfang eine größere Dicke als am Innenumfang. Die Spitzenwinkel der prismatischen Teile 55 und 56 sind, wie aus Fig. 16 und 18 hervorgeht, un terschiedlich. Im folgenden wird zunächst die Funktion des prismatischen Abschnitts 53 beschrieben, danach wird ein Drehelement 57 zum Halten des optischen Elements 51 erläutert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehelement 57 gemäß Fig. 13 auf vier Rollen 58 drehbar gelagert. Das Drehelement 57 ist gemäß Fig. 14 an seinem Außenumfang mit einer Führungs nut 59 zur Führung der Rollen 58 versehen. Die Rollen 58 sind jeweils auf einer Achse 59′ angeordnet, die z.B. an einer Ab schirmplatte 60 befestigt ist, in der eine Öffnung 61 vorge sehen ist.

Das Drehelement 57 wird von einem Motor 62 gedreht. Es ist an seinem Außenumfang mit einer Zahnung 65 versehen, in die ein Ritzel 64 auf der Welle 63 des Motors 62 eingreift. Der Motor 62 wird mit einem Treiberverstärker 66 angesteuert, der seinerseits durch die Befehle eines Mikroprozessors 67 gesteuert wird. Bei Empfang einer Information von einem Objektiv-Festwertspei cher 68, der dem Objektivring B ₁ zugeordnet ist, steuert der Mikroprozessor 67 den Treiberverstärker 66. In Fig. 12 ist ein Verbindungsstift 69 gezeigt, der an dem Objektivring B ₁ angeordnet ist. Ferner ist ein Anschluß 70 am Kameragehäuse A ₁ vorgesehen. In Fig. 15 ist ferner eine Öffnung 71 dargestellt.

Wenn der Objektivring B ₁ mit dem Objektiv 33 mit kurzer Brenn weite an dem Kameragehäuse A ₁ befestigt ist, so steuert der Mikroprozessor 67 den Motor 62 derart an, daß der transparente Teil 54 mit gleichmäßiger Dicke den Zonen 28 und 29 gegenüber steht, wie es in Fig. 19 gezeigt ist. Wenn der Objektivring B ₁ mit dem Objektiv 32 mit langer Brennweite an dem Kameragehäuse A ₁ befestigt ist, so steuert der Mikroprozessor 67 den Motor 62 derart, daß der prismatische Teil 56 den Zonen 28 und 29 ge genübersteht, wie es in Fig. 20 gezeigt ist. Dann setzt der Mikroprozessor 67 das Drehelement 57 in dieser Position still.

Hierdurch ändern sich automatisch die Winkel der Separator linsen 20, 21, 23 und 24 der Autofokus-Randsysteme 18 und 19, die der Austrittspupille des Objektivs 1 gegenüberstehen.

Wenn also beispielsweise der Objektivring B ₁ mit dem Objek tiv 33 kurzer Brennweite von dem Kameragehäuse A ₁ gelöst wird und wenn der Objektivring B ₁ mit dem Objektiv 32 langer Brenn weite an dem Kämeragehäuse A ₁ befestigt wird, so wird das op tische Element 51 um einen imaginären Mittelpunkt Z ₁ (Fig. 13) gedreht, und der prismatische Abschnitt 56 wird in einer Po sition stillgesetzt, in der er den Zonen 28 und 29 gegen übersteht. Dadurch werden die Winkel der Separatorlinsen 20, 21, 23 und 24, die der Austrittspupille des Objektivs 1 ge genüberstehen, automatisch von R ₁ zu R₁′ geändert. Wenn der prismatische Teil 55 den Zonen 28 und 29 gegenübersteht, so werden die Winkel der Separatorlinsen 20, 21, 23 und 24, die der Austrittspupille des Objektivs 1 gegenüberstehen, auf andere Werte als R ₁ und R₁′ geändert, so daß sich eine Anpas sung an ein Objektiv mit anderer Brennweite ergibt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel steuert der Mikroprozessor 67 den Motor 62 bei Empfang einer Information von dem Objektiv- Festwertspeicher 68, der dem Objektivring B ₁ zugeordnet ist. Auch wenn die Information des Festwertspeichers 68 nicht ver fügbar ist, kann jedoch das Drehelement 57 kontinuierlich von dem Mikroprozessor 67 in Drehung versetzt werden, sobald der Objektivring B ₁ an dem Kameragehäuse A ₁ befestigt wird. Dann kann die Drehposition, in der die auf die CCD-Elemente 22 und 25 fallende Lichtmenge maximal wird, von dem Mikroprozessor 67 festgestellt und die Drehung des Drehelements 57 unterbrochen werden, so daß die Winkel der Separatorlinsen 20, 21, 23 und 24, die der Austrittspupille des Objektivs 1 gegenüberstehen, automatisch von R ₁ zu R ₁′ geändert werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zwei prismatische Teile verwendet. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Zone des Autofokus systems in einer optisch praktisch konjugierten Position ge genüber der mittleren Zone des Suchers angeordnet, der sich am Kameragehäuse A ₁ befindet. Eine weitere Zone ist in dem Randbereich des Suchers vorgesehen. Eine Zone des Autofokus- Randsystems ist in einer optisch praktisch konjugierten Po sition im Kameragehäuse A ₁ zur Randzone angeordnet. Wenn eine fotografische Aufnahme eines Objekts zu machen ist, das sich nicht im Zentrum des Sucherbildes befindet, kann der Abstand zu dem Objekt automatisch ohne umständliche Bedienung ge funden werden, indem das Autofokus-Randsystem genutzt wird. Wenn das Objektiv durch Bewegung am Objektivring fokussiert wird, so kann die Richtung des automatisch von dem Autofokus- Randsystem aufgenommenen Strahlenbündels reguliert und so ein gestellt werden, daß sie der Richtung der Austrittspupille des Objektivs entspricht, das sich gerade am Kameragehäuse be findet.

Im folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel einer Ein richtung zum automatischen Feststellen der Fokussierung einer einäugigen Spiegelreflexkamera anhand der Fig. 21 bis 23 beschrieben.

Bei dem in Fig. 21 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Winkel zwischen der optischen Achse l des Objektivs 1 und den optischen Achsen l ₁ und l ₂ der optischen Autofokus systeme 18 und 19 mechanisch geändert. Hierzu dient eine Vor richtung 141.

Der Kamerakörper A ₁ enthält in einer vorbestimmten Position ein Gehäuse 142, auf dessen beiden Seiten weitere Gehäuse 143 und 144 angeordnet sind. Das Gehäuse 142 enthält das Autofokussystem 9. Die Gehäuse 143 und 144 enthalten die Autofokussysteme 18 und 19.

Die Vorrichtung 141 zum automatischen Ändern des Winkels der optischen Achse enthält zwei Lagerachsen 145 und 146, die ko axial an der oberen und unteren Fläche des Gehäuses 143 be festigt sind, sowie zwei Lagerachsen, die ähnlich an der oberen und unteren Fläche des Gehäuses 144 befestigt sind. Diese Lagerachsen 145 und 146 sowie 147 und 148 sind an einer Halteplatine (nicht dargestellt) des Kameragehäuses A ₁ so be festigt, daß sie parallel zu der äquivalenten Filmebene 10 liegen und bezüglich der Darstellung in Fig. 21 nach rechts und links bewegbar sind. Die Lagerachsen 145 und 146 sowie 147 und 148 sind ferner drehbar. Dadurch können die Gehäuse 143 und 144 relativ zum Gehäuse 142 bewegt und um die je weilige Achse gedreht werden, wie es durch Pfeile 149 und 150 gezeigt ist.

Ferner umfaßt die Vorrichtung 141 zum automatischen Ändern des Winkels der optischen Achse einen mechanischen Antrieb 153 (gemeinsam bewegte mechanische Elemente), der in ein Eingriffs loch (Eingriffsteil) 152 an dem Objektivring B ₁ des Objektivs 1 eingreift, wenn dieser an dem Kameragehäuse A ₁ befestigt wird, so daß die Lagerachsen 146 und 148 entsprechend der Brennweite des Objektivs 1 gedreht werden und die optischen Achsen l ₁ und l ₂ der Autofokus-Randsysteme 18 und 19 und die Zonen 28 und 29 auf die Mitte der Austrittspupille des Objektivs 1 ausgerichtet werden.

Der mechanische Antrieb 153 hat Gelenkglieder 154 und 155, deren eine Enden an den unteren Enden der Lagerachsen 146 und 148 befestigt sind, und eine Achse 156, an der die anderen Enden der Gelenkelemente 154 und 155 miteinander verbunden sind. Die Achse 156 ist so angeordnet, daß sie senkrecht zur op tischen Achse l liegt, und in dem Kameragehäuse A ₁ so ge halten, daß sie in Richtung des Pfeils 156 a vor und zurück bewegt werden kann, d.h. in Richtung der optischen Achse l. Ferner umfaßt der mechanische Antrieb 153 ein Antriebselement 157, dessen eines Ende an der Achse 156 drehbar gehalten ist und dessen anderes Ende einen Eingriffsstift 158 trägt, der aus dem Kameragehäuse A ₁ herausragt. Eine Feder 159 spannt das Antriebselement 157 in Richtung entgegengesetzt zur Achse 156, d.h. in der Richtung, in der der Eingriffsstift 158 aus der Objektivfassung (nicht dargestellt) des Kameragehäuses A ₁ herausragt.

Wenn der Objektivring B ₁ des Objektivs 1 an dem Kameragehäuse A ₁ befestigt wird, so gelangt der Eingriffsstift 158 in das Eingriffsloch 152, und sein vorderstes Ende stößt an den Bo den des Eingriffslochs 152 an. Der Eingriffsstift 158 kann parallel zur optischen Achse l hin und her bewegt werden. Das Eingriffsloch (Eingriffsteil) 152, in das der Eingriffsstift 158 eingreift, ist so ausgebildet, daß bei kürzerer Brennweite des Objektivs 1 seine Tiefe D geringer ist. Ferner ist die Tiefe des Eingriffslochs 152 so bemessen, daß bei Befestigung des Objektivrings B ₁ des Objektivs 1 am Kameragehäuse A ₁ der Eingriffsstift 158 eingreifen kann und die optischen Achsen l ₁ und l ₂ der Autofokus-Randsysteme 18 und 19 und die Zonen 28 und 29 auf die Mitte der Austrittspupille des Objektivs 1 durch den mechanischen Antrieb 153 eingestellt werden. Fig. 22 zeigt im oberen Teil ein Beispiel der Tiefe D des Eingriffs lochs 152 bei langer Brennweite des Objektivs 1, während der untere Teil ein weiteres Beispiel der Tiefe D des Eingriffs lochs 152 bei kurzer Brennweite des Objektivs 1 zeigt.

Wenn der Objektivring B ₁ des Objektivs 1 an dem Kameragehäuse A ₁ befestigt wird, so greift also der Eingriffsstift 158 in das Eingriffsloch 152 ein, und der Betrag, um den der Eingriffs stift 158 von dem Kameragehäuse A ₁ absteht, wird durch das Eingriffsloch 152 entsprechend der Brennweite des Objektivs 1 geändert. Dabei wird das Antriebselement 157 in Richtung der optischen Achse l vor und zurück bewegt. Dadurch werden die Gelenkelemente 154 und 155 um die jeweilige Lagerachse 146 und 148 geschwenkt. Dadurch werden wiederum die Gehäuse 143 und 144 um die Lagerachsen 146 und 148 geschwenkt, und gleich zeitig werden die Achsen 146 und 148 aufeinander zu oder von einander weg bewegt. Dadurch werden die Endabschnitte der Ge häuse 148 und 144, d.h. die Seiten, an denen sich die Zonen 128 und 129 befinden, aufeinander zu oder voneinander weg be wegt. Die optischen Achsen l ₁ und l ₂ der Autofokus-Randsysteme 18 und 19 die Zonen 28 und 29 werden dadurch automatisch auf die Mitte der Austrittspupille des Objektivs 1 eingestellt.

Wie vorstehend beschrieben, befindet sich bei diesem Ausfüh rungsbeispiel die Zone des optischen Autofokussystems in ei ner optisch konjugierten Position gegenüber der Mittenzone. Das an dem Kameragehäuse auswechselbar befestigte Objektiv wird durch das Ausgangssignal des lichtempfangenden Elements des Autofokussystems zur Scharfeinstellung bewegt. Andere Randzonen sind auf beiden Seiten der Mittenzone des Sucher bildes angeordnet. Die Zone des Autofokus-Randsystems befindet sich in einer optisch konjugierten Position zur Randzone. Die optischen Achsen der beiden Autofokus-Randsysteme und deren Zonen werden weitgehend auf die Mitte der Austrittspupille des Objektivs durch den Eingriffsteil und durch die mechanisch koordinierte Bewegung der mechanischen Elemente eingestellt, wenn das Objektiv am Kameragehäuse befestigt wird. Der Ein griffsteil kann am Spiegelzylinder des Objektivs vorgesehen sein. Durch diese Anordnung kann die Aufnahme eines Objekts, das sich nicht in der Bildmitte befindet, schnell durchge führt werden, indem die Entfernung mit dem Autofokus-Rand system automatisch eingestellt wird. Somit ist hierzu kein umständlicher Aufnahmevorgang erforderlich. Dies gilt auch bei Verwendung eines Objektivs mit anderer Brennweite. In diesem Fall wird die optische Achse des Autofokus-Randsystems automatisch auf die Mitte der Austrittspupille des Objektivs beim Befestigen des Objektivs am Kameragehäuse eingestellt. Somit wird eine Beeinträchtigung durch Vignettierung auto matisch vermieden.

Im folgenden wird ein optisches System zum Erkennen der Blick richtung des Auges für eine einäugige Spiegelreflexkamera an hand der Fig. 24 bis 37 beschrieben. Ein Verfahren zum Er kennen der Blickrichtung ist beispielsweise durch die Druck schrift "Psychological Physic of Vision" von Mitsuo Ikeda be kannt. Wenn dieses Verfahren auf eine Kamera angewendet wird, muß nur die Richtung des Auges des Benutzers festgestellt wer den. Dies bedeutet, daß die Parallelbewegung des Auges relativ zum Sucher einer Kamera nicht festgestellt werden sollte. Da für bestehen die folgenden Gründe. Wenn die Parallelbewegung des Auges zusammen mit der Augenrichtung festgestellt wird, so überlagern sich die Informationen über die Augenrichtung und den Richtungswinkel. Deshalb ist es schwierig, in der Kamera zu erkennen, welche Zone der Benutzer betrachtet. Wird ein optisches System zur Auswertung der Blickrichtung ver wendet, mit dem auch die Parallelbewegung ausgewertet werden kann, so ist der relative Abstand zwischen der optischen Achse des Suchers der Kamera und dem Drehzentrum eines Augapfels konstant zu halten. Im Hinblick darauf, daß allgemein Hand kameras verwendet werden, ist dies jedoch unmöglich, da das Auge gegenüber dem Sucher in seitlicher Richtung immer eine Relativbewegung erfährt.

Ein optisches System, mit dem ausschließlich die Augenrichtung mit ihrem Winkel ausgewertet wird, ist beispielsweise aus "Optical Engineering" 1974, Monat 7/8, Vol. 23, Nr. 4, Seiten 339 bis 342, unter dem Titel "Fixation Point Measurement by the Oculometer Technique" bekannt.

Das Prinzip eines optischen Systems zum Auswerten der Augen richtung, das in dieser Veröffentlichung beschrieben ist, be steht darin, daß beim Einfall eines parallelen Strahlenbün dels P parallel zur optischen Achse lx auf einen konvexen Spiegel 230 gemäß Fig. 24 ein Bild der Lichtquelle mit op tisch unendlichem Abstand als Lichtpunkt im Mittelpunkt Q zwischen dem Krümmungsmittelpunkt R des Spiegels 230 und ei nem Schnittpunkt K erzeugt wird, wo die optische Achse lx die Spiegelfläche schneidet. Wenn das parallele Strahlenbün del parallel zur optischen Achse lx auf die Hornhaut 232 ei nes menschlichen Auges 231 fällt, wie Fig. 25 zeigt, so wird das Bild der Lichtquelle in optisch unendlichem Abstand gleichfalls als Lichtpunkt am Mittelpunkt Q zwischen dem Krümmungsmittelpunkt R der Hornhaut 230 und dem Scheitel punkt K′ der Hornhaut erzeugt. Dieser Lichtpunkt wird im folgenden als erstes Purkinje-Bild PI bezeichnet. In Fig. 25 sind die Iris 233, die Pupillenmitte 234 und das Drehzentrum S des Augapfels angedeutet.

Wenn die optische Achse lx des Strahlenbündels P, das auf die Hornhaut 232 fällt, mit der Augenrichtung lx′ zusammenfällt, so sind die Pupillenmitte 234, das erste Purkinje-Bild PI, der Krümmungsmittelpunkt R der Hornhaut 232 und das Dreh zentrum S des Augapfels auf der optischen Achse lx angeordnet. Von der Kamera aus gesehen ist es unmöglich, das Drehzentrum S des Augapfels auf der optischen Achse lx des Suchers anzu nehmen. Es sei jedoch angenommen, daß das Drehzentrum S des Augapfels auf der optischen Achse lx liegt und daß der Aug apfel seitlich um das Drehzentrum S herum gedreht wird. Dann ergibt sich, wie Fig. 26 zeigt, ein relativer Abstand zwi schen der Pupillenmitte 234 und dem ersten Purkinje-Bild PI. Nimmt man ferner an, daß das Auge um einen Winkel R gegen über der optischen Achse lx gedreht wird und daß die Länge der Lotrechten, die von der Pupillenmitte 234 zu dem Licht strahl verläuft, der senkrecht auf die Hornhaut 232 trifft, mit d bezeichnet wird, so ergibt sich die folgende Beziehung:

d = k₁ · sin R (1)

Dabei ist k ₁ der Abstand von der Pupillenmitte 234 zum Krüm mungsmittelpunkt R der Hornhaut 232. Obwohl es eine indivi duelle Differenz entsprechend MIL-HDBK-141 "Optical Design", herausgegeben von dem US-Verteidigungsministerium, gibt, be trägt der Abstand k ₁ etwa 4,5 mm. Mit H ist ein Schnittpunkt der zuvor genannten Lotrechten von der Pupillenmitte 234 zu dem Lichtstrahl P′ bezeichnet, der senkrecht auf die Horn haut trifft.

Wie aus der vorstehenden Beziehung (1) hervorgeht, kann man den Drehwinkel R ermitteln, wenn der Abstand k ₁ bekannt ist und die Länge d ermittelt wurde.

Im Hinblick darauf, daß der Schnittpunkt H und das erste Purkinje-Bild PI auf dem Lichtstrahl P′ liegen, wird das parallele Strahlenbündel P auf die Hornhaut 232 gerichtet, und wenn der Lichtstrahl P′′ an der Hornhaut 232 reflektiert und in Richtung parallel zum einfallenden Strahlenbündel fest gestellt wird und wenn ferner die Beziehung zwischen der Pu pillenmitte 234 und dem ersten Purkinje-Bild PI gefunden ist, so kann der Drehwinkel R des Auges bestimmt werden.

Deshalb wird das parallele Strahlenbündel P auf das Auge ge richtet. Wenn dann der Umfang 234′ der Pupille als Silhouette in dem Licht erscheint, das am Augenhintergrund reflektiert wird, und zusammen mit dem ersten Purkinje-Bild PI auf dem lichtempfangenden Element, beispielsweise auf einem licht empfindlichen Festkörperelement in der in Fig. 27A und 27B gezeigten Weise abgebildet wird, so hat das daraus erhaltene Ausgangssignal eine Spitze an der Stelle, die dem ersten Purkinje-Bild auf dem Element entspricht. Der Lichtanteil, der am Augenhintergrund reflektiert wird, führt zu einem trapezförmigen Verlauf des Signals. Deshalb ergeben sich die Koordinaten i ₁, i ₂ entsprechend den Umfangsstellen 234′ der Pupille durch einen Teilpegelwert S L ₁. Dann ergeben sich die Koordinaten P I ₁, PI ₂ entsprechend dem ersten Purkinje-Bild PI durch einen Teilpegelwert S L ₂. Eine Differenz d′=PI′-i′ zwischen den Koordinaten i′ und den Koordinaten PI′ ent sprechend der Pupillenmitte 234 wird aus den folgenden Be ziehungen (2) und (3) berechnet. Wenn die Leistung des aus wertenden optischen Systems dabei m ist, so kann der Abstand d aus der folgenden Beziehung (4) gefunden werden.

i′ = (i₁ + i₂)/2 (2)

PI′ = (PI₁ + PI₂)/2 (3)

d = d′/m (4)

Wird ein solches optisches System zum Feststellen der Augen richtung verwendet, so kann automatisch diejenige Zone aus mehreren Zonen des Sucherbildes gefunden werden, die mit dem Auge betrachtet wird.

Bei der vorstehenden Beschreibung des Prinzips wird die Mitte einer jeden Koordinate arithmetisch ermittelt. Im Hinblick auf die Stärke des einfallenden Lichtes kann sie aber auch durch Mittelwertbildung ermittelt werden.

Ein Ausführungsbeispiel eines optischen Systems zum Erkennen der Blickrichtung, das in Verbindung mit einer Einrichtung zum automatischen Feststellen der Fokussierung in einer ein äugigen Spiegelreflexkamera einsetzbar ist, wird im folgen den erläutert.

In Fig. 29 sind ein Pentaprisma 240 einer Kamera, ein Schnellschwenkspiegel 241, eine Fokussierungsplatte 242, eine Kondensorlinse 243, eine Vergrößerungsoptik 244, ein Be nutzerauge 245 und die optische Achse lx des optischen Su chersystems dargestellt. Bei diesem Beispiel besteht die Vergrößerungsoptik 244 aus zwei Linsen A und B.

Die Kamera enthält ein optisches Auswertesystem 246 zum Er kennen der Blickrichtung des Auges auf der ihm abgewandten Seite der Vergrößerungsoptik 244, wobei das Pentaprisma 240 zwischen beiden angeordnet ist. In Fig. 29 ist nur das Ge häuse 247 dieses Erkennungssystems 246 dargestellt.

Das optische System 246, das ausführlicher in Fig. 30 und 31 gezeigt ist, enthält eine Infrarotlichtquelle 248, beispiels weise eine Infrarot-Leuchtdiode. Das Infrarotlicht wird auf das Auge 245 als paralleles Strahlenbündel über einen halb durchlässigen Spiegel 249, eine Verkleinerungslinse 250, ein Kompensationsprisma 251, das Pentaprisma 240 und die Ver größerungsoptik 244 projiziert. Dadurch wird das erste Purkinje- Bild PI durch Reflexion an der Hornhaut 232 erzeugt. Bei die sem Beispiel wird Infrarotlicht verwendet, weil der Benutzer durch die Beleuchtung des optischen Auswertesystems 246 nicht geblendet werden soll. Ähnlich wird die Verkleinerungslinse 250 verwendet, weil die Länge des optischen Weges des Aus wertesystems 246 möglichst kurz sein soll, damit das System kompakt in der Kamera untergebracht werden kann. Da nur das parallel zur optischen Achse lx reflektierte Infrarotlicht genutzt wird, kann die am Auge 245 reflektierte Lichtmenge als gering vorausgesetzt werden, und das reflektierte Licht wird in einem möglichst kleinen Bereich der lichtempfangenden Fläche des lichtempfindlichen Elements in noch zu beschrei bender Weise abgebildet, wodurch die Empfindlichkeit der lichtempfangenden Fläche des lichtempfindlichen Elements er höht wird.

Aus dem an der Hornhaut 232 des Auges 245 reflektierten Licht wird das parallel zu dem einfallenden Strahlenbündel verlau fende Strahlenbündel dem halbdurchlässigen Spiegel 249 über die Vergrößerungsoptik 244, das Pentaprisma 240, das Kompen sationsprisma 251 und die Verkleinerungslinse 250 zugeführt und dann über den halbdurchlässigen Spiegel 249 einer Abbil dungslinse 252 zugeführt, so daß es auf einem zweidimensionalen lichtempfindlichen Festkörperelement 253, beispielsweise einem CCD-Element, abgebildet wird. Die Abbildungslinse 252 ist ge mäß Fig. 32 mit einer Maske 254 versehen. Diese hat eine Öffnung 255. Die Öffnungsmitte ist in dem Krümmungsmittel punkt Y der Abbildungslinse 252 angeordnet. Der Durchmesser der Öffnung 255 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel ca. 0,2 mm.

Das Auge 245 des Benutzers wird normalerweise auf einen Augen punkt gebracht. Das auf dem lichtempfangenden Element abge bildete Bild 253 und die Pupille des Auges 245 befinden sich, wie Fig. 33 zeigt, in optisch konjugierter Lage über die Ver größerungsoptik 244, die Verkleinerungslinse 250 und die Ab bildungslinse 252. Auf dem lichtempfindlichen Element 253 wird der Umfang 234′ der Pupille als Silhouette zusammen mit dem ersten Purkinje-Bild PI durch das an dem Augenhintergrund re flektierte Licht abgebildet. Dann wird die Lichtabgabe des lichtempfindlichen Elements 253, wie Fig. 31 zeigt, mit dem Verstärker 256 verstärkt, dann mit einem Analog-Digital-Um setzer 257 in ein digitales Signal umgesetzt und danach vor übergehend in einem Speicher 259 eines Mikrocomputers 258 ge speichert. Der Speicher 259 enthält den Abstand k ₁ als In formation. Diese Information und die Information aus der Licht abgabe des lichtempfindlichen Elements werden einer arithme tischen Schaltung 260 zugeführt und dann unter Zugrundelegung der Beziehungen (1) bis (4) verarbeitet, um den Drehwinkel R zu ermitteln. Danach wird ein Signal aus dem ermittelten Dreh winkel R einem Treiberverstärker 261 zugeführt, das angibt, welche Zone ausgewählt wurde. Wenn das CCD-Element des Auto fokussystems, welches dieser ausgewählten Zone entspricht, mit dem Treiberverstärker 261 angesteuert wird, so kann auto matisch für das in der ausgewählten Zone vorhandene Objekt ein Objektabstand ermittelt werden.

Wenn der Abstand (die Bildhöhe) in der Darstellung gemäß Fig. 28 von der Mitte Ox des Sucherbildfeldes (der Mitte einer Fokussierungsplatte) bis zu den Mitten Oy und Oz der Zonen rechts und links mit y bezeichnet wird und wenn die Brenn weite der Vergrößerungsoptik 244 des Suchers f ist, so er gibt sich folgende Beziehung:

y = f · tan R (5)

Wenn in diese Beziehung (5) die Formel (1) eingesetzt wird, so ergibt sich:

y = f · d/(k₂ · cos R ) (6)

Dies bedeutet, daß y dem Ausdruck d/( k ₂×cos R) proportional ist. Auch wenn also die Verzerrung eines auf dem licht empfindlichen Element 253 erzeugten Bildes beseitigt wird, so kann der Wert y nicht linear aus dem Wert d gefunden wer den, d.h. es ist eine Nichtlinearität vorhanden.

Bei einer Kamera mit 35 mm Brennweite kann die Bildhöhe y mehrerer Zonen im Hinblick auf Vignettierung usw. höchstens 6 mm bis 9 mm betragen.

Für dieses Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß das op tische System 246 zum Erkennen der Blickrichtung das Bild der Pupille, das die Nichtlinearität enthält, zu dem Bildempfangs element 253 überträgt, das hinter dem System 246 angeordnet ist, und daß das Bild dabei nicht verändert wird. Ferner sei die Länge d, die von dem Bildempfangselement 253 festgestellt wird, proportional der Bildhöhe y. Sie wird dann lediglich in der längeren Seite mit 0,7% bis 1,6% der tatsächlichen Länge d ausgewertet. Deshalb beeinträchtigt dies die Auswahl der Zone praktisch nicht. Im Hinblick darauf, daß die Genauigkeit des Systems zum Erkennen der Blickrichtung aber zu verbessern ist, sollte die Nichtlinearität vorzugsweise nicht vorhanden sein. In diesem Falle kann sie durch den Mikro computer korrigiert werden. Wenn jedoch die Verzerrung im op tischen System selbst verursacht wird, so wird die Messung un genau. Es ist deshalb eine Minimalanforderung, daß die durch das optische System eingeführte Verzerrung zu eliminieren ist.

Um die sphärische Aberration der Verkleinerungslinse 250 ge ring zu halten, hat die Ebene 250 a nahe der Vergrößerungs optik 244 eine asphärische Form, und der Brennpunkt der Ver kleinerungslinse 250 liegt in dem Krümmungsmittelpunkt Y der Abbildungslinse 252. Dadurch liegt dann die Öffnung 255 in dem Krümmungsmittelpunkt Y der Abbildungslinse 252. Man er hält dadurch ein verzerrungsfreies optisches System, das sich sehr gut zum Erkennen der Blickrichtung eignet.

Im folgenden wird der Aufbau eines solchen optischen Systems erläutert.

Zunächst wird der Abstand von der Vergrößerungslinse A zu einem Augenpunkt auf 14,7 mm, die zentrale Dicke der Ver größerungslinse A auf 4,98 mm, der Krümmungsradius der Ebene auf der Augenpunktseite der Vergrößerungslinse A auf 181,168 mm konvex, der Krümmungsradius der Ebene der Vergrößerungslinse A auf der Seite der Vergrößerungslinse B auf -25,500 mm konvex und der Brechungsindex der Vergrößerungslinse A auf 1,69105 bemessen. Der Abstand zwischen den Vergrößerungslinsen A und B beträgt 3,01 mm auf der optischen Achse lx. Ferner beträgt die zentrale Dicke der Vergrößerungslinse B 4,10 mm, der Krümmungs radius der Ebene auf der der Vergrößerungslinse A zugewandten Seite -23,860 mm konkav, der Krümmungsradius der Ebene auf der Seite des Pentaprismas 240 -48,140 mm konvex und der Brechungs index der Vergrößerungslinse B 1,79175. Ferner beträgt der Ab stand zwischen der Ebene 240 a des Pentaprismas 240 und der Vergrößerungslinse B 3,21 mm, die Länge von der Ebene 240 a des Pentaprismas 240 zur Ebene 240 b beträgt 28,00 mm auf der optischen Achse lx, der Krümmungsradius einer jeden Ebene 240 a, 240 b ist Unendlich, und der Brechnungsindex des Pentaprismas 240 beträgt 1,51260. Danach wird der Abstand zwischen der Ebene 251 a des Kompensationsprismas 251 und der Ebene 240 b des Penta prismas 240 auf 0,10 mm und der Abstand zwischen der Ebene 251 b des Kompensationsprismas 251 und der Ebene 240 a der Verklei nerungslinse 250 gleichfalls auf 0,10 mm gestellt. Die Länge der Ebenen 251 b und 251 a des Kompensationsprismas 251 wird auf 2,00 mm auf der optischen Achse lx, der Radius der Krüm mung einer jeden Ebene 251 a, 251 b auf Unendlich und der Brechnungsindex des Kompensationsprismas 251 auf 1,51260 ge stellt.

Die Verkleinerungslinse 250 ist so bemessen, daß der Krüm mungsradius der Ebene 250 a 12,690 mm (k ₃=-3,00) konvex, die zentrale Dicke 2,00 mm und der Brechungsindex 1,48716 be trägt. Der Krümmungsradius der anderen Ebene 250 b der Ver kleinerungslinse 250 beträgt -200,000 mm konvex, und der Ab stand zwischen der Abbildungslinse 252 und der Ebene 250 b be trägt 11,48 mm.

Der Krümmungsradius der Ebenen 252 a der Abbildungslinse 252 beträgt 1,520 mm konvex, der Krümmungsradius der Ebene 252b beträgt Unendlich, die zentrale Dicke der Abbildungslinse 252 beträgt 1,52 mm, und der Brechungsindex stimmt mit 1,48716 mit demjenigen der Verkleinerungslinse 252 überein. Da die Maske 254, deren Öffnungsdurchmesser 0,2 mm beträgt, mit der Ebene 252 b verbunden ist, hat sie zu dieser Ebene den Abstand Null, und ihre Dicke beträgt 0,04 mm. Der Abstand zwischen der Maske 254 und der lichtempfangenden Fläche des Bild empfangselements 253 beträgt 1,46 mm. Die Maske 254 und die lichtempfangende Fläche des Bildempfangselements seien Un endlich, und die Abstände zwischen den jeweiligen optischen Elementen seien mit Luft gefüllt.

k ₃ ist ein asphärisch-sphärischer Koeffizient und hat den folgenden Zusammenhang mit dem sag X:

Dabei ist h die Höhe gegenüber der optischen Achse lx und c der Kehrwert des Krümmungsradius der Verkleinerungslinse 250.

Ist die Verkleinerungslinse 250 nicht asphärisch, so ergibt sich eine sphärische Aberration, wie Fig. 34 zeigt. Es ist dann eine Verzerrung gemäß Fig. 35 vorhanden. Wenn jedoch ein optisches System zum Erkennen der Blickrichtung mit vor stehend beschriebenem Aufbau vorgesehen ist, so ergibt sich eine Verbesserung der sphärischen Aberration gemäß Fig. 36. Gleichfalls ist dann die Verzerrung verbessert, wie Fig. 37 zeigt.

Abweichend von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei spiel kann auch eine Leuchtdiode entsprechend einer jeden Zone 17, 26, 27 innerhalb des Sucherbildfeldes vorgesehen sein, die dann für die jeweils ausgewählte Zone blinkt, um zu bestätigen, daß dies die von dem Benutzer gewünschte Zone ist.

Im folgenden wird eine mögliche Verbesserung des optischen Systems zum Erkennen der Blickrichtung erläutert, das in ei nem optischen Autofokussystem nach der Erfindung verwendbar ist.

In dem vorstehend beschriebenen Fall wird ein zweidimensionales lichtempfindliches Festkörperelement als Bildempfangselement verwendet. Da die Anordnung dieses Elements zweidimensional ist, ergibt sich eine relativ lange Zeit zu dessen Abtastung und Signalverarbeitung. Außerdem verursacht es hohe Kosten. In dem in Fig. 28 gezeigten Fall mehrerer auf einer geraden Linie Z angeordneter Zonen 17, 26 und 27 ist es denkbar, einen eindimensionalen Liniensensor zu verwenden, bei dem das foto elektronische Element in einer Richtung orientiert ist, die derjenigen entspricht, in der die Zonen 17, 26 und 27 ange ordnet sind. Bei Verwendung eines solchen eindimensionalen Liniensensors treten jedoch die folgenden Probleme auf. Diese Probleme erläutern die Fig. 40 und 41. In Fig. 41 sind eine Vergrößerungsoptik 244 des Suchers, eine Abbildungs linse 252 und ein eindimensionaler Liniensensor 102 als Bild empfangselement dargestellt. Wie in Fig. 40 gezeigt, in der die optische Achse lx des optischen Systems 246 zum Erkennen der Blickrichtung, d.h. die optische Achse lx der Vergröße rungsoptik 244 und die Augenrichtungsachse l′x zusammenfallen, so werden das Pupillenbild 234 a als Silhouette (Umfang) der Pupille und das erste Purkinje-Bild PI auf dem eindimensionalen Liniensensor 102 abgebildet. Es kann dann die Blickrichtung normal festgestellt werden. Wenn jedoch das menschliche Auge 245 in vertikaler Richtung relativ zum Kameragehäuse bewegt wird, wie es Fig. 41 zeigt, so liegen das Pupillenbild 234 und das erste Purkinje-Bild PI außerhalb des eindimensionalen Liniensensors 102. Deshalb ist dann eine Blickrichtung mit normalen Mitteln nicht mehr feststellbar, worin ein Nachteil besteht.

Dieser Nachteil wird trotz der Verwendung eines eindimensionalen Liniensensors mit einem System nach Fig. 38 bzw. 39 vermieden.

Bei dem eindimensionalen Liniensensor 102 gemäß Fig. 38 und 39 sind die fotoelektronischen Elemente 102 in einer Richtung an geordnet, die der Richtung Z entspricht, in der mehrere Zonen im Sucherbild angeordnet sind. Eine zylindrische Linse dient als Abbildungslinse 252. Wie Fig. 38 und 39 zeigen, ist eine Maske 254 auf der flachen Seite der zylindrischen Linse 252 angeordnet. Die Maske 254 ist mit einer Öffnung 255 versehen. Die Öffnungsmitte ist in dem Krümmungsmittelpunkt Y der Ab bildungslinse 252 angeordnet. Die Öffnung 255 hat die Form eines rechteckförmigen Schlitzes. Dieser Schlitz 255 verläuft senkrecht zur Anordnungsrichtung der fotoelektronischen Elemente des eindimensionalen Liniensensors 102. Die Abbildungslinse 252 hat eine sphärische Oberfläche zur Seite der Suchervergrößerungs optik 244 hin.

Das Auge 245 des Benutzers ist normalerweise auf dem Augen punkt angeordnet, und der eindimensionale Liniensensor 102 und die Pupille befinden sich, wie Fig. 33 zeigt, in op tisch konjugierter Lage zueinander über die Vergrößerungs optik 244, die Verkleinerungslinse 250 und die Abbildungs linse 252. Deshalb erhält der eindimensionale Liniensensor 102 das Pupillenbild 234 a als Silhouette durch das an dem Augen hintergrund reflektierte Licht zusammen mit dem ersten Purkinje-Bild PI. Die Abbildungslinse 252 ist eine zylindrische Linse und so angeordnet, daß ein vertikal verlängertes erstes Purkinje-Bild PI und ein Pupillenbild 234 a als Silhouette in Richtung senkrecht zur Anordnungsrichtung des eindimensionalen Liniensensors 102 in dessen Ebene erzeugt werden. Auch wenn also das Auge 245 in vertikaler Richtung relativ zum Kamera gehäuse A ₁ bewegt wird, wie es Fig. 39 zeigt, so werden zu mindest Teile der Bilder PI und 234 a auf dem eindimensionalen Liniensensor 102 liegen. Da ferner die Öffnung 255 der Maske 254 ein länglicher Schlitz senkrecht zur Anordnungsrichtung der fotoelektronischen Elemente 102 a des eindimensionalen Liniensensors 102 ist, werden das Pupillenbild 234 a und das erste Purkinje-Bild PI in der Ebene des eindimensionalen Liniensensors 102 länger in vertikaler Richtung senkrecht zur Anordnungsrichtung. Deshalb kann die Blickrichtung zuverlässig festgestellt werden. Wenn das Signal eines jeden fotoelektro nischen Elements 102 a des eindimensionalen Liniensensors 102 mit dem Verstärker 256 verstärkt und mit dem Analog-Digital- Umsetzer 257 in ein Digitalsignal umgesetzt und in vorbe stimmter Weise verarbeitet wird, so ist das Ergebnis eine Größe, die die Blickrichtung angibt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann anstelle einer zylin drischen Abbildungslinse 252 auch eine torische Linse ver wendet werden.

Claims

1. Vorrichtung zum automatischen Festellen der Fokussierung für eine fotografische Kamera durch Abbilden eines zu fotografierenden Objekts in einer äquivalenten Filmebene und Teilen des in einer zu einer Meßzone des Sucherbildes konjugiert liegenden Zone der äquivalenten Filmebene er scheinenden Objektbildes mittels eines Bildteilers sowie Auswerten des gegenseitigen Abstands der mit dem Bildteiler erzeugten Bilder in einem optischen Autofokussystem, da durch gekennzeichnet, daß der Sucher rechts und links der mittleren Meßzone jeweils mindestens eine Randzone enthält, daß das Kameragehäuse zusätzlich zu einem mittleren Autofokussystem mindestens zwei Autofokus- Randsysteme enthält, daß das mittlere Autofokussystem eine zur mittleren Meßzone konjugiert liegende Zone der äquivalen ten Filmebene hat, daß die Autofokus-Randsysteme jeweils eine zur entsprechenden Randzone konjugiert liegende Zone in der äquivalenten Filmebene haben, daß die Austrittspu pille des Kameraobjektivs der mittleren Zone des mittleren Autofokussystems zugeordnet ist, daß mindestens zwei Öff nungszonen der Austrittspupille zumindest zwei Autofokus- Randsystemen zugeordnet sind, wobei jede Öffnungszone einer Randzone der äquivalenten Filmebene zugeordnet ist, daß min destens eine der beiden Öffnungszonen gegenüber dem mittleren Teil der Austrittspupille nach oben und die andere nach un ten verlagert ist, daß das mittlere Autofokussystem und die beiden Autofokus-Randsysteme jeweils mindestens eine foto elektronische Anordnung zum Erzeugen eines Ausgangssignals entsprechend dem jeweils auf ihr erscheinenden Bild enthal ten, und daß dieses Ausgangssignal zum automatischen Steuern der Bewegung des Kameraobjektivs zwecks Scharfeinstellung genutzt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Kamera eine einäugige Spiegelreflexkamera ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kameragehäuse ein Prisma zum Ändern der Richtung eines durch die Öffnungszone fallenden Strahlenbündels derart enthält, daß das Strahlenbündel automatisch entsprechend den Eigenschaften des Kameraobjek tivs auf die Zone eines jeden Autofokus-Randsystems fällt.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß jedes optische Autofokus-Randsystem eine Fokuseinheit enthält, und daß das Kameragehäuse mindestens ein optisches Element vor der Fokuseinheit enthält, welches die Richtung eines durch die Öffnungszone fallenden Strahlenbündels derart ändert, daß dieses automatisch entsprechend den Eigenschaften des Kameraobjektivs auf die Zone eines jeden optischen Autofokus- Randsystems fällt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß das optische Element eine transparente Scheibe mit einem prismatischen Abschnitt ist, der den Umfang der transparenten Scheibe bildet, und daß die transparente Scheibe entsprechend den Eigenschaften des Kameraobjektivs drehbar ist, um eine dem jeweiligen Kameraobjektiv angepaßte Position einzustellen.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der Objektivring des Kameraobjektivs mit einem Speicher für die genannten Eigenschaften des Kameraobjektivs versehen ist, der bei Befestigung des Kameraobjektivs am Kameragehäuse eine Drehung der transparenten Scheibe ent sprechend den gespeicherten Eigenschaften gestattet.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß bei manueller oder automatischer Auswahl einer der Zonen des Suchers das dieser Zone entsprechende Autofokussystem wirksam geschaltet wird.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß jedes Autofokus- Randsystem eine drehbare Fokuseinheit im Kameragehäuse ent hält, die bei Befestigung eines Objektivrings am Kamerage häuse mechanisch so gedreht wird, daß ein durch die Öffnungs zone fallendes Strahlenbündel automatisch auf die den Eigen schaften des Kameraobjektivs entsprechende Zone eines jeden Autofokus-Randsystems fällt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß das Kameragehäuse bzw. der Objektivring mit einem Loch versehen ist und daß der Objektivring bzw. das Kamera gehäuse einen Stift aufweist, der in das Loch mit einer den Eigenschaften des Kameraobjektivs entsprechenden Länge ein greift.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kameragehäuse ein op tisches System zum Erkennen der Blickrichtung des in den Sucher blickenden Benutzers enthält, mit dem die jeweils ausgewählte Zone feststellbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß das optische System zum Erkennen der Blickrich tung eine Infrarotlichtquelle enthält, deren Licht über eine Sucher-Vergrößerungsoptik auf das Auge des Benutzers geleitet wird, und daß die Blickrichtung durch ein mittels Reflexion an der Hornhaut erzeugtes erstes Purkinje-Bild und das am Augenhintergrund reflektierte Licht festgestellt wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß das optische System zum Erkennen der Blickrichtung eine Infrarotlichtquelle enthält, deren Licht durch eine Sucher-Vergrößerungsoptik auf das Auge des Benutzers als paralleles Strahlenbündel projiziert wird, und daß ein optisches Abbildungssystem zum Erzeugen eines Bildes durch Verringern des ersten, durch Reflexion an der Hornhaut erzeugten Purkinje-Bildes und des am Augen hintergrund reflektierten Lichts vorgesehen ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß das otpische Abbildungssystem eine mit mindestens einer asphärischen Fläche versehene Verkleinerungslinse und eine Abbildungslinse zum erneuten Abbilden eines dem Auge über die Verkleinerungslinse zu geführten und am Auge reflektierten Infrarotlichts umfaßt, daß im Krümmungsmittelpunkt der Abbildungslinse eine Öff nung vorgesehen ist, und daß der Brennpunkt der Verkleine rungslinse in dem Krümmungsmittelpunkt der Abbildungslinse liegt.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System zum Erkennen der Blickrichtung ein lichtempfangendes Element in Form eines zweidimendionalen Sensors umfaßt.

15. Vorrichtung zum automatischen Festellen der Fokussierung für eine fotografische Kamera durch Abbilden eines zu fotografierenden Objekts in einer äquivalenten Filmebene und Teilen des in einer zu einer Meßzone des Sucherbildes konjugiert liegenden Zone der äquivalenten Filmebene er scheinenden Objektbildes mittels eines Bildteilers sowie Auswerten des gegenseitigen Abstands der mit dem Bildteiler erzeugten Bilder in einem optischen Autofokussystem, dadurch gekennzeichnet, daß ein eindimen sionaler Liniensensor zur Bildauswertung vorgesehen ist, daß in einem Sichtfeld mehrere Zonen auf einer geraden Linie nebeneinander angeordnet sind, daß eine von mehre ren Zonen der Einrichtung in eine optisch konjugierte Posi tion zu den genannten Zonen wählbar ist, um einen Objekt abstand zu einem in der gewählten Zone erscheinenden Ob jekt zu ermitteln und das Kameraobjektiv um einen davon abhängigen Betrag in die Fokussierungsposition zu bewegen, daß der eindimensionale Liniensensor in einer Richtung verlaufend angeordnet ist, die der Richtung der Anordnung der genannten Zonen entspricht, daß eine Abbildungslinse zum Abbilden eines Pupillenbildes des Auges des in den Kamerasucher blickenden Benutzers und eines ersten, auf dem Auge erzeugten Purkinje-Bildes auf dem eindimensionalen Liniensensor vorgesehen ist, und daß eine Maske zwischen der Abbildungslinse und dem eindimensionalen Liniensensor angeordnet ist, die eine Öffnung zum Durchtritt eines Strahlenbündels zwecks Erzeugens des ersten Purkinje-Bil des und des Pupillenbildes auf dem eindimensionalen Linien sensor angeordnet ist, wobei eine zylindrische oder eine torische Linse als Abbildungslinse verwendet ist, so daß ein in Richtung senkrecht zur Anordnungsrichtung des Linien sensors längliches Bild auf diesem erzeugt wird.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Öffnung ein rechteckförmiger Schlitz ist, der senkrecht zu der Anordnungsrichtung des Liniensensors liegt.

17. Optisches System zum Erkennen der Blickrichtung des Be nutzers einer fotografischen Kamera, gekennzeich net durch eine Lichtquelle zur Lichtabgabe auf das Auge des Benutzers in Form eines parallelen Strahlenbündels, durch ein Bildempfangselement, auf dem ein erstes Purkinje- Bild durch Spiegelreflexion an der Hornhaut des Auges und ein Pupillenbild durch Reflexion am Augenhintergrund erzeugt wird, und durch ein optisches Abbildungssystem zum Erzeugen des ersten Purkinje-Bildes und des Pupillen bildes auf dem Bildempfangselement.

18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß das von der Lichtquelle abgegebene Licht dem Auge über ein optisches Element des Systems zugeführt wird, das der Benutzer betrachtet.

19. System nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lichtquelle eine Infrarot lichtquelle ist.

20. System nach einem der Ansprüche 17 bis 19, gekenn zeichnet durch eine Verkleinerungslinse mit minde stens einer asphärischen Fläche und eine Abbildungslinse zur Abbildung des an dem Auge reflektierten und über die Verkleinerungslinse geleiteten Lichts, durch eine im Krümmungsmittelpunkt der Abbildungslinse vorgesehene Öff nung und durch die Lage des Brennpunkts der Verkleinerungs linse in dem Krümmungsmittelpunkt der Abbildungslinse.

21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß das Bildempfangselement ein zweidimensionales lichtempfindliches Festkörperelement ist.

22. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß das Bildempfangselement ein eindimensionaler Liniensensor ist.

23. System nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch ge kennzeichnet, daß zwischen der Abbildungs linse und dem Bildempfangselement eine Maske mit einer Öffnung zum Durchtritt eines Strahlenbündels zwecks Er zeugung des ersten Purkinje-Bildes und des Pupillenbildes auf dem Bildempfangselement angeordnet ist, daß diese Öffnung im Krümmungsmittelpunkt der Abbildungslinse liegt und daß der Brennpunkt der Verkleinerungslinse in dem Krümmungsmittelpunkt liegt.

24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich net, daß ein in Richtung senkrecht zur Erstreckungs richtung eines fotoelektronischen Elements eines ein dimensionalen Liniensensors liegendes Bild auf diesem erzeugt wird.

25. System nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch ge kennzeichnet, daß das von dem Benutzer be trachtete optische System die Vergrößerungsoptik des Suchers einer einäugigen Spiegelreflexkamera ist.

26. System nach einem der Ansprüche 17 bis 25, gekenn zeichnet durch einen einheitlich integrierten Aufbau.